Лабораторные работы по электротехнике и электронике

 
Лабораторные работы по электротехнике
Электрические цепи постоянного тока
ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ
СОЕДИНЕНИЕ НАГРУЗКИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ УТРОИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ
ЧАСТИЧНЫЕ ЕМКОСТИ В СИСТЕМЕ ПРОВОДНИКОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Исследование характеристик источника
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА
Исследование однофазного трансформатора
Исследование трехфазного асинхронного двигателя
Исследование синхронных микродвигателей
Исследование исполнительного двигателя постоянного тока
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ
Резонанс токов
ПОВЫШЕНИЕ  КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕНЕРАТОРАХ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ХОЛОСТОГО ХОДА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
RLC элементы
Трансформатор
Катушка индуктивности
Квазистационарные процессы
Биполярные транзисторы
Каскады на биполярных транзисторах
Дифференциальный усилитель
Полевые транзисторы
Операционные усилители
Практические задания
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СДВИГА ФАЗ

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