Министерство цифрового развития и массовых коммуникацийРоссийской ФедерацииОрдена Трудового Красного Знамени федеральное государственноебюджетное образовательное учреждениевысшего образования«Московский технический университет связи и информатики»(МТУСИ)Кафедра Теории электрических цепейОтчет по лабораторной работе №32по дисциплине «Электротехника»на тему:«Исследование пассивных цепей при гармоническом воздействии на постоянной частоте»Выполнил: студент группы БИН2206 Васильев Пётр Алексеевич Проверила: Степанова Анастасия Георгиевна Москва 2023 г.Содержание

1. 
   Цель работы
   

С помощью программы Micro-Cap исследовать электрический режим конденсатора и катушки индуктивности в цепях гармонического тока. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчётным путём.

2. 
   Задание на лабораторную работу
   
   1. 
      Рассчитать в алгебраической форме комплексное сопротивление конденсатора Zc, определить его полное сопротивление |Zc| и аргумент arg(Zc) на пяти частотах 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, если С=38,7. Построить векторную диаграмму. Полученные величины занести в таблицу 1 предварительного расчета.
      
   2. 
      Рассчитать в алгебраической форме комплексное сопротивление Z_RC RC-цепи для пяти частот 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить его полное сопротивление и аргумент, если R=3 кОм, С=38,7 нФ. Построить векторную диаграмму. Полученные величины занести в таблицу 2 предварительного расчёта.
      
   3. 
      Рассчитать напряжения на конденсаторе U₂=U₂e^iꝕ, если U₁=0,707e¹⁰ на частотах 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить его модуль и фазу. Записать комплексное напряжение U₂ в экспоненциальной форме. Полученные данные занести в таблицу 3 предварительного расчёта.
      
   4. 
      Рассчитать в экспоненциальной форме комплексное сопротивление катушки индуктивности Z₁ для пяти частот 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить ее полное сопротивление и аргумент, если L=31 мГн. Построить векторную диаграмму. Полученные величины занести в таблицу 4 предварительного расчёта.
      
   5. 
      Рассчитать в алгебраической форме комплексное сопротивление Z_RL RL-цепи для пяти частот 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить его полное сопротивление и аргумент, если R=3 кОм, L=31 мГн. Построить векторную диаграмму. Полученные величины занести в таблицу 5 предварительного расчёта.
      
   6. 
      Рассчитать напряжение на катушке индуктивности U₂=U₂e^iꝕ, если U₁=0,707e¹⁰ для пяти частот 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить его модуль и фазу. Записать комплексное напряжение U₂ в экспоненциальной форме. Полученные данные занести в таблицу 6 предварительного расчёта.
      

---

Расчетные формулы:Закон Ома для комплексных величинI=U/Z - комплексный ток U=Z*I – комплексное падение напряжения U_L=j*ω*L*I=|U_L|e ^j90ᵒ - комплексное напряжение на катушкеU_C=-j/(ω*C)*I=|U_C|e ^-j90ᵒ - комплексное напряжение на конденсатореZ=Re(Z)+jIm(Z)=R+jX=(R²+X²)^1/2 *e^jφ=Z*e^jφR=Re(Z) – резистивное сопротивление двухполюсникаX=Im(Z) – реактивное сопротивление двухполюсника|Z|=Z – модуль комплексного сопротивления двухполюсникаφ =arg(Z) – аргумент (фаза) комплексного сопротивления двухполюсникаω=2πf – угловая частотаf – частота j=√(-1) – мнимая единицаДля C-цепиZ_C=-j*X_C=-j/ (ω*C) = 1/(ω*C)*e^-j90ᵒ=U_C/I=|U_C|/|I|*e^j*arg(Uc/I)X_C=1/ ω*C – ёмкостное сопротивление конденсатора Для L-цепиZ_L=-j*X_L=j*ω*L= ω*L*e ^j90ᵒ=U_L/I=|U_L|/|I|*e^j*arg(Uc/I)X_L= ω*L – индуктивное сопротивление катушки

3. 
   Ход выполнения лабораторной работы
   

Сборка схемы с источником синусоидального напряжения и конденсаторомРисунок 1 - Схема с источником синусоидального напряжения и конденсатором Таблица 1 - Результаты предварительного расчета

По предварительному расчету
f, кГЦ	С, нФ	ZC, Ом	|ZC|, Ом	arg(ZC), град.	|ZC|, Ом	arg(ZC), град.
1	38,7	-4112,59j	4112,59j	-90	4,113	-90
2		-2055,8j	2055,8j		2,056
3		-1370,86j	1370,86j		1,371
4		-1028,30j	1028,30j		1,028
5		-822,5j	822,5j		0,822

---

Рисунок 2 - График зависимости модуля сопротивления C-цепи от частотВывод: Значение модуля сопротивления цепи уменьшается при увеличении частотыРисунок 3 - График зависимости фазы сопротивления C-цепи от частотыВывод: Падение напряжения увеличивается при увеличении сопротивления нагрузки.Рисунок 4 -RC-цепьТаблица 1

По предварительному расчету						Получено экспериментально
f, кГЦ	С, нФ	R, кОм	ZRC, Ом	|ZRC|, Ом	arg(ZC), град.	|ZC|, Ом	arg(ZC), град.
1	38,7	3	5090e-53,9j	5090e-53,9j	-53,9	5091	-53,9
2			3636,7e-34,4j	3636,7e-34,4j	-34,4	3637	-34,4
3			3295e-24,6j	3295e-24,6j	-24,6	3296	-24,6
4			3170e-18,9j	3170e-18,9j	-18,9	3171	-18,9
5			3110,6e-15,3j	3110,6e-15,3j	-18,3	3111	-15,3

Таблица 2

По предварительному расчету							Получено экспериментально
f, кГЦ	С, нФ	R, кОм	U1, В	U2, В	φ, град.	U2, В		U2, В	φ, град.
1	38,7	3	0,707	0,807	-36,1	0,807 e-36,1j		0,807	-36,1
2				0,565	-55,6	0,565 e-55,6j		0,565	-55,6
3				0,415	-65,4	0,415 e-65,4j		0,415	-65,4
4				0,324	-71,1	0,324 e-71,1j		0,324	-71,1
5				0,264	-74,7	0,264 e-74,4j		0,264	-74,7

---

Рисунок 5- График зависимости модуля и фазы комплексного сопротивления RC-цепи от частотыВывод: При увеличении частоты значение модуля комплексного сопротивления уменьшается, а его фаза растет.Рисунок 6 - График зависимости модуля и фазы комплексного напряжения нa конденсаторе RC-цепи от частотыВывод: Значение модуля и фазы комплексного напряжения уменьшается при увеличении частоты.Рисунок 10 – Схема L-цепиТаблица 3

По предварительному расчету					Получено экспериментально
f, кГЦ	L, мГн	|ZL|, Ом	|ZL|, Ом	arg(ZL), град.		|ZL|, Ом	arg(ZL), град.
1	31	194,68 j	194,68 j	90		194,78	90
2		389,36 j	389,36 j			389,56
3		584,04 j	584,04 j			584,34
4		780,58 j	780,58 j			779,12
5		973,4 j	973,4 j			973,89

Рисунок 7 - График зависимости модуля и фазы комплексного сопротивления катушки L-цепи от частотыВывод: Значение модуля комплексного сопротивления увеличивается, а его фаза не изменяется при увеличении частоты.

---

Рисунок 8 – схема RL-цепиТаблица 4

По предварительному расчету						Получено экспериментально
f, кГЦ	L, мГн	R, кОм	ZRL, Ом	|ZRL|, Ом	arg(ZRL), град.	|ZRL|, Ом	arg(ZR), град.
1	31	3	3006,3 e4j	3006,3 e4j	4	3006	4
2			3025 e7j	3025 e7j	7	3025	7
3			3056,1 e11j	3056,1 e11j	11	3056	11
4			3099 e14,5j	3099 e14,5j	14,5	3100	14,5
5			3154 e18j	3154 e18j	18	3154	18

Рисунок 9 - График зависимости модуля и фазы комплексного сопротивления RL-цепи от частотыВывод: Чем больше частота, тем больше увеличивается фаза. И с уменьшением частоты емкостное сопротивление катушки уменьшается.Таблица 5

По предварительному расчету							Получено экспериментально
f, кГЦ	L, мГн	R, кОм	U1, В	U2, В	φ, град.	U2, В		U2, В	φ, град.
1	31	3	0,707	0,046	86,2	0,046 e82j		0,064	86,3
2				0,091	82	0,091 e82j		0,129	82,6
3				0,136	79	0,136 e79j		0,191	79
4				0,178	75,8	0,178 e75j		0,251	75,4
5				0,218	72,8	0,218 e72j		0,308	72

---

Смотрите также файлы

• Занятие 2 Преподаватель Пермь 2022 Задание (Максимальное количество баллов 6).docx

• Benedictandersonimaginedcommunities.pdf

• Лабораторная работа 1 Тема. Основы работы с электронной таблицей Excel. Цель.doc

• Письмо солдату.docx

• Контрольноизмерительные материалы для промежуточной аттестации по учебному предмету.docx