Головна Головна -> Реферати українською -> Фізика -> Моделювання резонансних явищ з використанням програмного забезпечення “Electronics workbench” у процесі вивчення електричних ланцюгів змінного струму

Моделювання резонансних явищ з використанням програмного забезпечення “Electronics workbench” у процесі вивчення електричних ланцюгів змінного струму

Назва:
Моделювання резонансних явищ з використанням програмного забезпечення “Electronics workbench” у процесі вивчення електричних ланцюгів змінного струму
Тип:
Реферат
Мова:
Українська
Розмiр:
41,85 KB
Завантажень:
152
Оцінка:
 
поточна оцінка 5.0


Скачати цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2 
Розробка, дослідження й практичне застосування будь-якого електротехнічного або радіоелектронного пристрою супроводжується фізичним або математичним моделюванням. Фізичне моделювання пов’язане з великими матеріальними витратами, оскільки потребує виготовлення складних макетів і їх дослідження. Часто фізичне моделювання просто неможливе через надзвичайну складність проектованих приладів, наприклад, при розробці великих і надвеликих інтегральних мікросхем. У цьому випадку вдаються до математичного моделювання з використанням засобів і методів обчислювальної техніки. Особливо ефективним такий підхід є для проведення лабораторних практикумів з дисциплін електротехнічного напряму. Як показує педагогічний досвід роботи з реальною навчальною стендовою апаратурою, значну частину часу в недосвідченого студента займає не дослідницький процес, а збірка схеми та усунення помилок у ній. Завдяки використанню програмного забезпечення “Electronics Workbench” віртуальна електронна лабораторія стає легкодоступною, що дозволяє зробити вивчення електричних схем набагато ефективнішим. Схемні файли-заготівки студент може створити наперед на домашньому персональному комп’ютері, а при виконанні лабораторної роботи займатися тільки дослідницькою діяльністю.

Найважливішим розділом теоретичних основ електротехніки є вивчення резонансу для практичного застосування в схемах промислової електроніки. Методика комп’ютерного моделювання резонансних явищ може стати основою лабораторних практикумів з курсу електротехніки. Стисло розглянемо фізичні величини й основні співвідношення між ними, які експериментально перевіряються при дослідженні резонансу.

Явище, коли індуктивний і ємкісний опори в RLC-ланцюзі між собою рівні, називається резонансом. Розрізняють послідовний (для послідовного RLC-ланцюга) й паралельний (для паралельного RLC-ланцюга) резонанси. Послідовний RLC-ланцюг частіше за все називають послідовним коливальним контуром, а паралельний – паралельним коливальним контуром. У разі малих утрат (опором R можна знехтувати) для обох контурів резонанс наступає за умови , звідки виходить відомий вираз для резонансної частоти:

або . (1)

При послідовному резонансі (для послідовного контуру) струм в ланцюзі (мал.1) визначається тільки опором R і збігається за фазою з напругою вхідного сигналу. При цьому струм у ланцюзі дорівнює , а напруги на індуктивності і конденсаторі : (2)

можуть перевищувати напругу вхідного сигналу в Q разів. Безрозмірна величина (3)

називається добротністю й показує, у скільки разів напруга на індуктивності або ємкості при резонансі перевищує вхідну напругу контуру (на практиці використовується також величина, зворотна добротності, яка називається коефіцієнтом загасання ). З формули (3) видно, що добротність контуру зростає із збільшенням індуктивності L і зменшенням опору втрат R і ємкості С контуру. З урахуванням формули (1) вираз (3) для добротності може бути записаний також у вигляді

, (4)

де має розмірність опору й називається характеристичним опором контуру.

Амплітудно-частотна характеристика резонансного ланцюга визначається як відношення загальної формули для струму до струму при резонансі, тобто

. (5)

У радіотехніці залежність за цим виразом (5) зазвичай називають резонансною кривою та для малих відхилень частоти щодо резонансної частоти використовують для неї приблизний вираз [l]:

, (6)

де – розбіжність за частотою.

Наведемо приклад дослідження послідовного RLC-ланцюга (мал.1) з використанням програмного забезпечення “Electronics Workbench”. Для вимірювання фазових співвідношень використовуємо прилади віртуальної лабораторії: осцилограф та боуд-плоттер (вимірювач АЧХ і ФЧХ). Згідно з формулою (1) при вказаних на схемі значеннях індуктивності і ємкості f0=159.155 Гц, що відповідає частоті вхідного сигналу, тобто в схемі має місце резонанс. Діюче значення струму в ланцюзі 1 мА відповідає показникам амперметра. Згідно з (2) падіння напруги на індуктивності і ємкості

В, В.

Ці значення фіксують відповідні вольтметри при моделюванні схеми.

Мал. 1. Послідовний резонансний контур

Мал. 2. Осцилограми сигналів в послідовному контурі (а) та його ФЧХ (б)

Мал. 3. Паралельний резонансний контур

З осцилограм сигналів у послідовному коливальному контурі (мал. 2, а) видно, що напруга на опорі (осцилограма А) і, відповідно, струм у ланцюзі збігається за фазою із вхідною напругою (осцилограма В). Це означає, що на резонансній частоті фазо-частотна характеристика контуру (мал. 2, б) повинна мати нульове значення. Проте через дискретність переміщення візирна лінія боуд-плоттера може бути встановлена на ФЧХ тільки поблизу резонансної частоти (161 Гц), тому значення зсуву фази, що відображається в приладі, складає 3,44°.

Завантажити цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2 



Реферат на тему: Моделювання резонансних явищ з використанням програмного забезпечення “Electronics workbench” у процесі вивчення електричних ланцюгів змінного струму

BR.com.ua © 1999-2017 | Реклама на сайті | Умови використання | Зворотній зв'язок