и выходным 
). Любые из этих двух величин можно определить
через две другие. Так как число сочетаний из четырех по два равно шести, то возможны
следующие шесть форм записи уравнений четырехполюсника. Примеры
выполнения курсовой работы
|
|
Лабораторная работа № 6
Исследование пассивного четырехполюсника.
Цель работы:
Целью работы является экспериментальное определение Z- и Y- параметров и составление Т и П – образных схем замещения пассивного линейного четырехполюсника.
Краткие теоретические сведения Основы электротехники выполнение курсовой работы Составим полную схему цепи для заданных сопротивлений ветвей Выберем на этой схеме направления контурных токов и составим уравнения для рассматриваемой схемы:
Четырехполюсник
– это обобщенное понятие электрической цепи, рассматриваемой по отношению к четырем
зажимам (полюсам). Четырехполюсник характеризуется двумя напряжениями (входным
U1 и выходным U2) и двумя токами (входным
и выходным ). Любые из этих двух величин можно определить
через две другие. Так как число сочетаний из четырех по два равно шести, то возможны
следующие шесть форм записи уравнений четырехполюсника. Примеры
выполнения курсовой работы
Четырехполюсник может быть представлен в виде Т или П образной схемы замещения:
В лабораторной работе исследуются четырехполюсники, внутренняя структура которых не задана. Работа проводится на блоке “Четырехполюсники” рис.6.1.
 |
Нижние по схеме выводы четырехполюсника 1 и 2 имеют электрическое соединение.
Z – параметры четырехполюсника рассчитываются по результатам измерения в режиме холостого тока (когда один из токов равен нулю):
(6.1)
В
режиме холостого хода на выходе (при 
) получаем
при (6.2)
Схема проведения эксперимента для измерения Z11 приведена на рис.6.2.
Рис. 6.2.
Источником
гармонического входного сигнала является генератор сигналов низкой частоты (ГНЧ).
Оба его выходные зажима должны быть изолированы от корпуса. Эффективное значение
напряжения U1 измеряется универсальным вольтметром (V). Значение тока I1 рассчитывается
по напряжению на добавочном сопротивлении R1, которое также измеряется вольтметром.
Разность фаз между током и напряжением определяется измерителем разности фаз (ИФ).
Фактически, прибор измеряет разность фаз между напряжениями 
и 
. Однако, напряжение и ток направлены противоположно, т.е. имеют сдвиг фаз 1800.
(Напряжение направлено к заземленной
точке, так же, как и). Поэтому к показаниям ИФ необходимо добавить величину
.
Аналогично измеряются все остальные Z-параметры четырехполюсника.
В режиме холостого хода на входе
при 
при
В режиме холостого хода на выходе
при
Система уравнений четырехполюсника в форме Y имеет вид:
(6.3)
Y – параметры четырехполюсника рассчитываются по результатам измерения в режиме короткого замыкания (когда одно из напряжений равно нулю):
При измерении параметров Y11 и Y22 необходимо производить измерение тока четырехполюсника при коротком замыкании на этой же паре его зажимов, что затрудняет использование добавочных сопротивлений.
В режиме короткого замыкания на зажимах 2-2’, т.е. при
=0, получаем
при =0,
при =0 (6.4)
В
режиме короткого замыкания на зажимах 1-1’, т.е. при =0, получаем
при =0,
при =0
Схема
проведения эксперимента для измерения 
приведена на рис.6.3.
 |
Рис. 6. 3.
При
составлении схемы учтено, что нижние по схеме зажимы четырехполюсника объединены
внутри перемычкой. Наличие дополнительного резистора R3 приводит к нарушению режима
короткого замыкания на зажимах 
, поэтому ток 
измеряется не точно. Для уточнения его значения
рассмотрим схему рис.6.4., на которой четырехполюсник представлен П-образной схемой
замещения.
Рис. 6.4.
Здесь
. Измеренная проводимость равна
, причем напряжение 
. Рассчитаем ток по схеме рис.6.4.
Выразим отсюда параметр Y12:
(6.5)
Выражение (6.5) позволяет уточнить значение проводимости Y12.
Знак минус означает, что к показаниям ИФ следует добавить
величину , поскольку положительные
направления тока , и напряжения 
противоположны.
Схема эксперимента для измерения параметра Y21 аналогична, следует лишь поменять местами входные и выходные зажимы четырехполюсника. Выражение для пересчета (уточнения) значения параметра имеет вид:
(6.6)
где 
,
- значение измеренной проводимости.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Записать выражения для расчета всех Z и Y – параметров четырехполюсников по экспериментальным данным;
Начертить схемы для измерения этих параметров с подключенными измерительными приборами (всего 8 схем).
Лабораторное задание
3.1. Собрать схему для измерения сопротивления Z11 четырехполюсника 1. Установить частоту входного сигнала, заданную преподавателем, эффективное значение входного напряжения – 10 В, выходное сопротивление генератора – 600 Ом.
Измерить
и записать значения напряжения U1 и I1 и сдвига фаз между ними (с учетом дополнительного
сдвига фаз ).
Рассчитать значение параметра Z11.
3.2. Измерить все остальные Z – параметры четырехполюсника-1.
3.3. Проверить обратимость четырехполюсника, сравнив параметры Z12 и Z21.
3.4. Измерить Y – параметры четырехполюсника 2.
3.5. Проверить обратимость четырехполюсника, сравнив параметры Y12 и Y21.
4.Содержание отчета
4.1. Материалы домашней подготовки.
4.2. Результаты эксперимента и последующего расчета параметров.
4.3. Расчет элементов Т – образной схемы четырехполюсника-1 и элементов П – образной схемы четырехполюсника.
Контрольные вопросы
Какой четырехполюсник называется обратимым?
Дать определение симметричного четырехполюсника.
Пояснить физический смысл и назвать единицы измерения указанных преподавателем параметров четырехполюсника.
Используя систему Y – параметров, построить П – образную схему замещения четырехполюсника. Используя любой из методов теории цепей, произвести расчет эквивалентных сопротивлений П – образной схемы через известные Y параметры.
Используя систему Z – параметров, построить Т – образную схему замещения четырехполюсника. Используя любой из методов теории цепей, произвести расчет эквивалентных сопротивлений П – образной схемы через известные Z параметры.
Начертить схему эксперимента для измерения параметров Z12, Z21, Y11, Y21, Y22.
Каково назначение добавочных резисторов?
Дать определение характеристических сопротивлений четырехполюсников.
Литература
1. Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 1985.
2. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. – М.: Энергия, 1969.
3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Высшая школа, 1996. с. 135 – 147.
| ;
|