Моделирование электрической цепи

Лабораторные работы по курсу ОТЦ для Р и РЭС (часть II)

Лабораторная работа 1

Изучение переходных характеристик цепей третьего порядка

Цель работы: изучить основы анализа электрических цепей во временной области.

Задание 1

Оценка параметров переходной характеристики цепи

1.1. Расчёт предельных значений переходной характеристики

Пользуясь законами коммутации, определите начальное значение h (0) переходной характеристики заданной цепи. Определите установившееся значение h (∞) переходной характеристики. Приведите расчёт значений h (0) и h (∞) в отчёте.

В схемах с источником эдс входным воздействием является напряжение этого источника u _вх(t) = 1(t). В схемах, содержащих источник тока, входным воздействием является ток источника тока i _вх(t) = 1(t).

В тех схемах, в которых есть узел с надписью u (t), выходным сигналом u _вых(t) является потенциал этого узла относительно общего провода (земли). В схемах, содержащих ветвь с надписью i (t), выходным сигналом является ток i _вых(t) в этой ветви.

Оценка временных параметров переходной характеристики

Переходная характеристика заданной цепи третьего порядка содержит три слагаемые, изменяющимися во времени по экспоненциальному закону. Одно слагаемое A exp(- t /τ)1(t) определяется действительным корнем характеристического уравнения третьей степени. Два другие слагаемые определяются двумя комплексно сопряжёнными корнями характеристического уравнения цепи. Их сумма даёт затухающее гармоническое колебание B exp(-α t)cos(2π t / T +φ₀).

Укажите, какими элементами цепи определяется постоянная τ экспоненциального процесса и период T затухающих гармонических колебаний. Оцените постоянную τ экспоненциального процесса по формуле τ = C _τ R _τ или по формуле τ = L _τ/ R _τ. Здесь C _τ (L _τ) и R _τ эквивалентная ёмкость (индуктивность) и эквивалентное сопротивление, которые определяют экспоненциальный процесс.

Оцените период T затухающих колебаний по формуле T = 2π(L_TC_T)^1/2. Здесь L_T и C_T – эквивалентные индуктивность и ёмкость цепи, между которыми возможен обмен магнитной и электрической энергией, сопровождающийся небольшими потерями.

Задание 2

Моделирование электрической цепи

Постройте схему заданной цепи на экране компьютера. Для наблюдения переходной характеристики в EWB на вход схемы можно подать постоянное напряжение E = 1 В. Это эквивалентно подаче на цепь перепада напряжения e (t) = 1(t), если задать нулевые начальные условия. Для задания нулевых начальных условий используются следующие опции: “Analysis” – “Analysis Options” – “Instruments” – “Set to Zero” (“Initial conditions”). В этом же окне, в котором устанавливаются нулевые начальные условия, полезно использовать опцию: “Pause after each screen” (“Oscilloscope”). Эта опция останавливает моделирование схемы, когда график сигнала заполняет экран осциллографа. В схемах с источником тока используется источник постоянного тока, и аналогичным образом задаются нулевые начальные условия.

Для наблюдения выходного напряжения и выходного тока в EWB можно использовать осциллограф. Ток перед подачей на вход осциллографа преобразуется в напряжение с помощью источника напряжения управляемого током (“Current-Controlled Voltage Source”).

Дата добавления: 2015-11-03