Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

Лабораторная работа № 8 Исследование четырехполюсника

Цель работы – определение параметров линейного пассивного четырехполюс- ника по входным сопротивлениям в режимах холостого хода и короткого замыкания, а

также выбор сопротивления нагрузки четырехполюсника из условия выделения в ней максимальной активной мощности

Описание схемы измерений
Измерение комплексных сопротивлений холостого хода и короткого замыкания проводится так же, как измерялись сопротивления катушек в работе N3. Схема измере- ний представлена на рис. 5.4 и содержит генератор синусоидальных сигналов, элек- тронный вольтметр, фазометр и осциллограф. Измерительные сопротивления R_и на второй панели МЭЛ равны 10 Ом.

Рис.5.4. Схема реального моделирования
Сам четырехполюсник с зажимами ab-mn собирается из пассивных элементов второй панели МЭЛ по схеме регулярного четырехполюсника с объединенными зажи- мами b-n, заданной преподавателем. Пример возможной схемы показан на рис.5.5. В ветви с сопротивлением R₁₀ обязательно включите индуктивность или емкость. Четы- рехполюсник должен содержать хотя бы одну индуктивность для получения резонанс- ного режима.
Схема для компьютерного моделирования показана на рис.5.6. Приборами в схеме являются функциональный генератор, осциллограф, два вольтметр, два ампер- метра и Боде-плоттер. Вольтметры и амперметры надо включить в режим измерения переменных напряжений («Mode AC»).

Рис.5.5. Пример схемы четырехполюсника

Лабораторное задание

1. 
   Для реальной модели собрать схему четырехполюсника, заданную преподава- телем, и схему измерений рис.5.4. Соединить зажим a четырехполюсника с клеммой
   

1А, зажим b с клеммой 1Б, зажим m соединить с клеммой 2А, зажим n соединить с клеммой 2Б через измерительный резистор R_И. Подключить к клеммам 2А-2Б конден- сатор С_н (один из конденсаторов С₁-С₄, не использованный в схеме четырехполюсни- ка). Включить вольтметр к клеммам 2А-2Б. Установить на выходе ГС напряжение 1В. Изменяя частоту ГС, найти максимальное напряжение на конденсаторе, соответствую- щее резонансному режиму выходной цепи. Записать значение резонансной частоты f_р.

Рис. 5.6. Схема компьютерного моделирования четырехполюсника

Для компьютерного моделирования собрать схему рис.5.6. Сигнал генератора ключом А подать на клемму 1А. Ключи B, K, C разомкнуть, установить Rн=1 Ом. Ис- пользуя меню и кнопки Circuit-Schematic options-Show/Hide-Show nodes, ввести обозна- чения номеров узлов. В меню Analysis-AC исследовать АЧХ напряжения на конденса- торе нагрузки Сн в частотном диапазоне 1кГц-15 кГц, найти резонансную частоту f_р.
Дальнейшие измерения проводить на частоте f_р .
На резонансной частоте измерить и записать напряжение на конденсаторе нагрузки U₂ и напряжение на измерительном сопротивлении U_И2. Рассчитать реактив- ное сопротивление конденсатора нагрузки X_CН. В компьютерной модели вместо U_И2 измерять ток амперметром А2.
Опыты холостого хода и короткого замыкания

2. 
   Провести опыт прямого холостого хода. В схеме рис.5.4 с фазометром, осцил- лографом и вольтметром отключить конденсатор от выходных зажимов четырехпо- люсника, оставив разомкнутыми клеммы 2А-2Б. Между клеммами 1Б и b включить из- мерительный резистор R_И. Вольтметром измерить напряжения U₁ и U_и1. Фазометром или осциллографом измерить угол сдвига фаз между током I₁ и напряжением U₁ в ре- жиме холостого хода.