Учебные задания и методические указания к их выполнению

Задание 1. Запустить лабораторный комплекс Labworks и среду МS10 (щёлкнув мышью на команде Эксперимент меню комплекса Labworks). От­крыть файл 10.8.ms10, размещённый в папке Circuit Design Suite 10.0, или собрать на рабочем поле среды МS10 схем у (рис. 10.8) для исследования пассивного несимметричного четырёхполюсника, содержащего элементы L2, С2, R3 и L3, и установить следующие режимы и параметры элементов и приборов:

- ЭДС источника синусоидального напряжения

, где E = 30/ N + 5, B; f = 50 Гц; Y_е = 0,

где N – номер записи фамилии студента в учебном журнале группы;

- режим АС вольтметров V1 и V2 (R_V = 10 МОм) и амперметра А (R_А = = 1 мОм);

- масштаб во времени осциллографа 5 мс/дел; масштаб усиления каналов А и В выбирать по высоте осциллограмм (не мене 2/3 высоты экрана);

-параметры элементовЧП: L ₂ = 5 мГн; C ₂ = 2 мкФ; L ₃ = 32 мГн; R ₃= = 10 Ом;

- клавиши Z, Q, W и S клавиатуры управления переключателями;

- задать параметры комплексов внутреннего сопротивления источника Z _и = Z _{1 с} = R ₁ + jX_{L 1} – jX_{С 1} и сопротивления нагрузки Z _н = Z _{2 с} = R ₄ + jX_{L 4} – - jX_{С 4} после расчёта характеристических сопротивлений ЧП Z _{1 с} и Z _{2 с} ;

- скопировать схему (рис. 10.8) на страницу отчёта.

Провести два опыта ХХ и опыт КЗ ЧП, поочерёдно соединяя (посредством ключа Q) полюс источника напряжения е вначале с зажимом 1 ЧП (прямые опыты ХХ и КЗ), а затем с зажимом 2 ЧП (обратный опыт ХХ, см. рис. 10.8). Позиции переключателей Z, Q, W и S в экспериментах указаны в табл. 10.1.

Показания вольтметров V1 и V2 и амперметра А, а также найденные с помощью осциллографа XSC1 знаки (плюс или минус) углов сдвига фаз j _{1 X}, j _{1 К} и j _{2 X} между напряжениями и токами на входах четырёхполюсника и модули () указанных углов, найденные с помо­щью ваттметра XWM1, занести в табл. 10.1.

Вначале, по найденным входным сопротивлениям Z _{1 Х} , Z _{1 К} , Z _{2 Х} ЧП, найти расчётный параметр Z, затем рассчитать комплексные коэффициенты А, В, С и D А -формы несимметричного ЧП, его характеристические сопротивления Z _{1 с} и Z _{2 с} и параметры Т - (для четных вариантов N) или П -об­­раз­ной (для нечётных вариантов N) схемы замещения ЧП.

Результаты расчёта параметров ЧП занести в табл. 10.2 и по их данным вычертить Т - или П -образную схему замещения ЧП с элементами R_k, L_k или R_k, C_k в каждой ветви.

Задание 2. О пределить входное сопротивление согласованно-нагру­женного ЧП. С этой целью:

- задать параметры характеристического сопротивления Z _{1 с} = R _{1 с} ± jX _{1 с} , моделирующего внутреннее сопротивление Z _и источника е, и параметры нагрузки Z _{2 н} = Z _{2 с} = R _{4 с} ± jX _{4 с} (см. табл. 10.2);

- установить переключатели Z, Q и W в нижние положения, а переключатель S -в верхнее, т. е. подключить нагрузку и внутреннее сопротивление источника сиг­на­ла е к ЧП, снять показания вольтметра V1 (U ₁) и амперметра A (I ₁), а с помощью осциллографа и ваттметра определить знак и модуль угла j ₁;

Т а б л и ц а 10.1

Т а б л и ц а 10.2

- рассчитать входное сопротивление Z _{1 вх} = (U ₁/ I ₁) e^jj 1 и сравнить его с найденным значением Z _{1 с} (см. табл. 10.2). Объяснить возможные расхождения.

Задание 3. Изменяя положения ключа W и частоту f напряжения источника е, снять и построить амплитудно-частотную характеристику по напря­жению нагруженного H_u (f) = U ₂(f)/ U ₁(f) и ненагруженного H_{u (Х)}(f) ЧП при частотах f = 50, 500, 1000 и 2000 Гц. Результаты измерений и расчётов занести в табл. 10.3.

Отметить вли­яние частоты и нагрузки на коэффициент передачи по напряжению H_u (f) ЧП по сравнению с коэффициентом передачи H_{u (Х)}(f) при функционировании ЧП в режиме ХХ.

Т а б л и ц а 10.3

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Наименование и цель работы.

2. Расчётные электрические схемы ЧП и копия смоделированной схемы испытания ЧП в программной среде MS10.

3. Формулы и заполненные расчётными и экспериментальными данными таблицы.

4. Графики передаточной характеристики ЧП и осциллограммы напряжения и тока на входе ЧП.

5. Выводы по работе.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ К РАБОТЕ 10

1. Коэффициент А -формы несимметричного четырёхполюсника А = 2 Укажите, чему равно отношение U ₂/ U ₁ ЧП в режиме ХХ?

2 1 0, 5 0

2. Укажите соотношения входного и выходного сопротивлений ЧП в режиме согласования с нагрузкой и несогласования с источником?

Z _{2 н} = Z _{2 с} Z _{2 н} ¹ Z _{2 с} Z _{2 н} = Z _{2 с} Z _{2 н} ¹ Z _{2 с}

Z _1с¹ Z _и Z _и ¹ Z _{1 с} Z _и = Z _{1 с} Z _и = Z _{1 с}

3. Укажите, чему равно отношение напряжений U ₂/ U ₁ в режиме ХХ для Т -обра­з­ного ЧП, в продольные ветви которого включены индуктивные элементы L, а в поперечную - ёмкостный элемент С?

1

4. Укажите, чему равно характеристическое сопротивление Z _{1 с} ЧП, если изве­ст­ны результаты опытов ХХ и КЗ: Z _{1 Х} = 5 Ом; Z _{1 К} = 5 Ом; Z _{2 Х} = 2 Ом?

5 5 5 2 0

5. Укажите, чему равен коэффициент С А -формы симметричного Т -образного ЧП, в продольные ветви которого включены сопротивления, равные 3 + j 4 Ом, а в поперечную ветвь - элемент, сопротивление которого равно j 5 Ом?

0, 2 См 0, 2 См j 0, 2 См - j См - j 0, 2 См

6. Укажите выражение собственной постоянной ослабления (в дБ) симметричного ЧП при его согласованном включении.

7. Укажите, можно ли по найденным из опытов ХХ и КЗ входным сопротивлениям пассивного ЧП определить параметры Т - и П -образнойсхем замещения ЧП?

Да Нет

8. Укажите размерность коэффициента D в А -форме записи уравнений ЧП.

Ом Безразмерный См Ом/с

9. Укажите, какие коэффициенты А -формы записи уравнений несимметричного ЧП можно рассчитать при коротком замыкании на выходе ЧП при известных параметрах элементов и схеме их соединения?

Только А С и D А и D B и С B и D

10. Укажите, выражение А × D – B × C = 1 есть уравнение связи коэффициентов несимметричного пассивного ЧП?

Да Нет