Лабораторные работы по электротехнике и электронике

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОРОДНОЙ ДЛИННОЙ ЛИНИИ БЕЗ ПОТЕРЬ Цель работы – исследование волновых процессов в линии без потерь, выяснение условий отражения волн от конца линии при различных сопротивлениях нагрузки, а также приемов расчета параметров линий на реальном примере.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА Цель работы - определение коэффициентов пассивного четырехполюс­ника по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания, расчет его характеристических параметров, построение и эксперименталь­ная проверка круговой диаграммы четырехполюсника при активной нагрузке.

ЧАСТИЧНЫЕ ЕМКОСТИ В СИСТЕМЕ ПРОВОДНИКОВ Цель работы – экспериментальное определение коэффициентов электростатической индукции и частичных емкостей трехжильного кабеля со свинцовой оболочкой.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПЛОСКОМ ПРОВОДЯЩЕМ ЛИСТЕ Цель работы – экспериментальное построенное графической картины поля постоянного тока в плоском проводящем листе.

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ Цель работы – экспериментальное построение и исследование картины магнитного поля в воздушном зазоре между полюсом и якорем и между двумя соседними полюсами машины постоянного тока на модели электрического поля постоянного тока в плоском проводящем листе.

Исследование характеристик источника ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ постоянного тока Цель работы – исследование режимов работы и экспериментальное определение параметров схемы замещения источника электрической энергии.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ С ИСТОЧНИКАМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Цель работы – экспериментальное исследование переходных процессов в простейших электрических цепях первого и второго порядков с источником постоянного напряжения.

Цепная ядерная реакция деления. Ядра обычно находятся в состоянии с наименьшей энергией, это состояние называется основным. При попадании частиц с большой кинетической энергией в ядро, оно переходит в возбужденное неустойчивое состояние и через некоторое время делится на два более устойчивых ядра. Явление деления тяжелых атомных ядер на два ядра было открыто Ганом и Штрассманом в 1939г. при изучении взаимодействия нейтронов различных энергий и ядер урана. В 1940 г. российские физики К.А.Петржак и Г.И. Флеров обнаружили самопроизвольное (спонтанное) деление ядер урана.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА Цель работы – приобретение навыков экспериментального исследования цепей синусоидального тока с помощью наиболее распространенных приборов: амперметра, вольтметра, электронного осциллографа и генератора синусоидального напряжения с регулируемой амплитудой и частотой.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ Цель работы – экспериментальное исследование частотных характеристик линейных двухполюсников, содержащих индуктивный и емкостной элементы и анализ резонансных режимов их работы.

ИССЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Цель работы – опытная проверка основных соотношений величин в трехфазной цепи для соединений приемников звездой и треугольником при равномерной и неравномерной нагрузке фаз.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ТОКА

Цель работы:

освоение методики использования резонансного фильтра для выделения гармонических составляющих несинусоидального напряжения;

измерение параметров спектра периодических напряжений различной формы;

оценка влияния индуктивности и емкости на форму тока в цепи при входном периодическом напряжении.

Лабораторная работа 20

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ

Цель работы - изучение основных свойств и частотных характеристик фильтров низких и высоких частот.

1. Пояснения к работе

Любой фильтр характеризуется следующими параметрами: характеристическим сопротивлением ZC и постоянной передачи Г=а+jb (а - коэффициент затухания фильтра, b - коэффициент фазы фильтра).

Коэффициенты а и b определяются  параметрами фильтра и не зависят от величины сопротивления нагрузки, но экспериментально они могут быть определены только при согласованной нагрузке, т.е. когда сопротивление нагрузки Z2 равно характеристическому сопротивлению фильтра ZC.

При согласованной нагрузке фильтра

 e Г = е а × е j b , (20.1)

поэтому, зная комплексы напряжений или токов, легко определить коэффициенты а и b.

Из выражений (20.1) следует, что

 а =ln  , b=y1 - y2 . (20.2)

Коэффициент а измеряется в неперах (Hn) (а=ln,Нп) или децибелах (дб) (а=20lg,дб), а коэффициент b измеряется в градусах или радианах. Угол b считается положительным, если напряжение на входе фильтра  U1 опережает напряжение на выходе U2 , в противном случае угол b считается отрицательным.

Определение фильтрующих свойств тех или иных фильтров (четырехполюсников) сводится к исследованию зависимости их коэффициентов а, b и характеристического сопротивления Z С от частоты w.

Для низкочастотного (НЧ) П-образного фильтра (рис.20.1) примерный вид этих зависимостей приведен на рис. 20.2. Угловая частота w0 = 2/ носит название резонансной угловой частоты среза; она является границей между зонами затухания и пропускания (прозрачности).

Для высокочастотного (ВЧ) Т-образного фильтра ( w0 = 1/(2) (рис.20.3) зависимости а = F1 ( ), b=F2 (), ZC= F3 () приведены на рис. 20.4,а,б.

Так как при практическом использовании фильтра невозможно осуществить его согласование с нагрузкой во всем диапазоне частот, то при несогласованных режимах по кривым а() и b() уже нельзя судить о величине и фазе напряжения U2 при некотором заданном напряжении U1. Для оценки затухания фильтра в таких рабочих условиях, кроме собственного затухания, вводят еще понятие затухания вследствие несогласованности (вносимое затухание четырехполюсника), которое включает в себя собственное затухание а. Но чаще всего для оценки фильтров в рабочих условиях используют амплитудно-фазовые характеристики, которые представляют собой отношения  U2 / U1 или I2 / I1 в функции частоты. Модули этих отношений являются амплитудно-частотными характеристиками, а их аргументы - фазо-частотными характеристиками.

В работе производится качественное исследование низкочастотного и высокочастотного фильтров по схеме рис. 20.5. Дроссель Др в схеме является генератором высших нечетных гармоник тока. При насыщенном дросселе напряжение на активном сопротивлении R  (реостат) содержит ярко выраженные первую и третью гармоники. Сопротивление rH (магазин сопротивлений) является нагрузочным сопротивлением фильтра. С помощью электронного осциллографа исследуется форма кривых напряжения на входных и выходных зажимах фильтра.


2. Порядок выполнения работы

 

Произвести качественное исследование электрических фильтров, для чего:

2.1. Собрать схему рис.20.5 с низкочастотным П-образным фильтром. По параметрам фильтра, указанным на стенде, определить частоту среза


 f0 =  

и характеристическое сопротивление при частоте f=50 Гц

 ZCП = x = .

2.2. Установить с помощью магазина сопротивление нагрузки rH , равное Z C . Снять с экрана осциллографа кривые напряжений на входных и выходных зажимах фильтра и объяснить их форму.

2.3. Заменить в схеме рис. 20.5 низкочастотный фильтр высокочастотным Т-образным фильтром и по его параметрам, указанным на щитке, определить  f0 и ZC при частоте f = 150 Гц.

 f0 =  , 

 ZCТ = .

2.4. Сопротивление rH установить равным Z C , и снять с экрана осциллографа кривые напряжений на входе и выходе фильтра. Объяснить форму напряжений.

Указание: на каждой из осциллограмм должны быть приведены масштабы по напряжению mu и по времени mt, определяемые положением переключателей осциллографа.

2.5. По осциллограмме входного напряжения низкочастотного фильтра рассчитать амплитуду его первой гармоники и сравнить ее с амплитудой выходного напряжения НЧ-фильтра.

2.6. По осциллограмме входного напряжения высокочастотного фильтра рассчитать амплитуду его третьей гармоники и сравнить ее с амплитудой выходного напряжения ВЧ-фильтра.

2.7.Привести в отчете качественно построенные зависимости а(x),  b(x),

ZC (x) для НЧ- и ВЧ-фильтров.

Вопросы для самопроверки

Какие четырехполюсники называются фильтрами типа К ?

Какими параметрами характеризуется четырехполюсник именно как фильтр?

Какой интервал частот называется полосой пропускания фильтра?

3.4. Почему на практике нельзя осуществить согласование фильтра с нагрузкой во всем диапазоне частот?

3.5. Как с помощью векторной диаграммы для исследуемого фильтра можно определить знак угла b?

Методика решения задач