Алматы Энергетика  және байланыс институты

 

 

Электротехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

  

 

 

Электр тізбегінің теориясы

Зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау

II бөлім

 

  

Алматы 2007

құрастырушылар: Иманбаев Х.А., Оңғар Б.

Электр тізбектерінің теориясы 2. 050719 Радиотехника, электроника және телекоммуникация,  және 050704 Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету  мамандығының студенттері үшін зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау. 2 бөлім. – Алматы: АЭжБИ, 2007. – 32 б.

  

Әдістемелік нұсқауда зертханалық жұмыстарға, жұмысты безендіруге және қорғауға қатысты жалпы жағдайлар жинақталған.

Әр зертханалық жұмыстар келесідей бөлімдерден тұрады: жұмыстың мақсаты, жұмысқа дайындық, жұмысты орындау реті, жасалған жұмысқа кіріспе, жұмыс нәтижесін безендіру және түрлендіру.

Әдістемелік нұсқау «Радиотехника және байланыс» факультетінің студенттеріне арналған.

Без. 31, кесте.13 , библиогр.- 3  атау.

 

 Пікір беруші: техн. ғыл. канд., доц. Ғ.С. Қазиева.

  

“Алматы энергетика және байланыс институтының” коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2007 ж. жоспары бойынша басылады.

 

  

Ó “Алматы энергетика және байланыс институтының” КЕАҚ, 2007 ж.

 

«Электр тізбектерінің теориясы 2» пәні бойынша зертханалық жұмыстардың орындау реті.

 

1 Жұмысқа алдын-ала дайындық және рұқсат 

1.1 Сабаққа кіріспес бұрын студент, зертханалық жұмыстың тақырыбына сәйкес теориялық материалды оқу, жұмыстың мақсатымен танысу.

1.2 Жұмыстың нәтижесін орындау есеп беруді қамту керек, сонымен қатар келесілерден құралған:

а) жұмыс сұлбасы;

б) жұмысқа дайындық бөліміндегі сұрақтарға жазбаша жауап;

в) өлшеу нәтижесін жазу үшін келтірілген кестелер.

1.3 Сабақ басында студенттер келесілерді білу керек:

а) алдыңғы жұмыстың безендірілуін толық қорғау;

б) жұмысқа рұқсат алу үшін жеке есеп беру.

Сабақ кезінде студенттер жұмысты орындау қажет (сұлбаларды жинау, қажет өлшеулерді өлшеп, алдын-ала алынғын кестелерге нәтижесін жазу).

1.4 Оқытушы студенттің жұмысты орындау дайындығын тексеру үшін, теория бойынша бақылау сұрақтарын қою, берілген жұмыстың орындалу ретін, сұлбаға әсерін, кейіптемелерді қолдану және нәтижесін алу. Сұрақтар жазбаша және ауызша қойылуы мүмкін.

1.5 Үшінші бөлімдегі келтірілгендері орындамаған студенттер, сонымен қатар сол студенттер теориялық дайындықтары нашар болса, жұмысқа рұқсат берілмейді.

1.6 Жұмысты бұрын жасаған және безендірілген, бірақ теориялық бөлімге дайындығы жоқ студенттерге жұмысқа рұқсат берілмейді.

1.7 Жұмысты уақытында орындамаған студенттер қарыз уақытында жасау үшін созады. Бұл үшін студент алдын-ала мұғалімге жазылады. Студент жұмысқа рұқсатты жалпылама түрде алады.

 

2 Зертханадағы жұмыс 

2.1 Зертханада жұмыс жасау үшін мұғалім алдын-ала группаны бригадаға ( бір бригада 2-3 студент) бөліп немесе жұмысты жеке жасауға тапсырады. Бригада құрамы жұмыстың тәжірбиелік бөлімін біріге жасап, әр студент жұмыстың безендіруін жеке және де алдынғы жұмысқа өзі жеке есеп береді.

2.2 Әр бригада жеке жұмыс орынында, қажетті жұмыс қондырғыларын орналастырып жұмысты жасайды.

2.3 Жұмысты бастамас бұрын студент қолданатын аппаратураларды және қондырғыларды сырттай тексеру. Егер де байқалған ақаулар болса, тез арада мұғалімге хабарлау.

2.4 Жұмыс жүргізу немесе техникалық қауіпсіздік ережесін сақтамағандықтан, сонымен қатар аспаптарды дұрыс пайдаланбағандықтан болған зертханаға келген шығынға бригада мүшелері жауапты.

2.5 Жұмысты жүргізу үшін сұлбаны студенттердің өзі жинайды. Өлшеуіш аспаптарды көмекші және реттеуіш құрылғыларда алынатын сұлба қарапайым көрнекі әр нүктесінде оңай алынатындай болып орналастыру керек.

2.6 Тәжірбие басында реостаттар және басқа да реттелетін құрылғылар тізбектегі ток пен кернеулердің мәндері ең төменгі болатындай етіп ретттелу керек. Өлшеуіш аспаптар жоғарғы диапозонға ауыстырып қосылулары керек. Өлшенетін шаманы жуықтап анықтағаннан кейін аспаты өлшеуге ыңғайлы диапозонға ауыстыру керек.

2.7 Сұлбаны міндетті түрде оқытушы тексеріп және де оқытушының рұқсатынан кейін ғана тізбекті сол кернеуде қосады. Сұлба сол кернеуде оның жұмысын сол уақытта бақылап, тәжірбиелік мәліметтерді алу кезінде ғана қосылу керек. Тәжірбие аяқталғаннан кейін кернеу тезарада ажыратылу керек.

2.8 Өлшеуіш аспаптардың қажетті көрсетулері үйден дайындап алып елген есеп берудің кестесіне енгізіледі. Өлшеулер аяқталған соң нәтижелерін оқытушыға көрсету керек. Содан кейін ол сұлбаны жинауға (бұзуға) рұқсат береді. Қажет болған жағдайда қосымша немесе қайтадан өлшулерді жүргізуге керек болатындықтан сұлбаны бұзуға рұқсат етілмейді.

       

3 Есеп беруді безендіру және зертханалық жұмыст қорғау 

3.1 Әр алдыңғы жұмысты студент міндетті түрде есеп беруді қорғауға толық безендіруі қажет.

3.2 Студенттің алдыңғы жұмысы толығымен безендіріліп, келесі сабақтың басында қарастырылып және сабақ кезінде қорғалуы қажет.

3.3 Есеп беруді, егер де безендірілуі нашар болса мұғалім қайтарады, ол келесі сабақта түзетіп және толықтырып әкелу керек.  

Есеп беру титульдық беттен және келесі бөлімдерден тұрады.

1. Жұмыстың мақсаты.

2. Теория негізіне және сұрақтардың жауаптарына дайындық.

3. Тәжірбие жайында қысқаша бейнелеу.

4. Зерттелетін сұлбаның қағидалық сұлбасы.

5. Элементтер және аспаптардың тізімдері.

6. Есептелетін кейіптемелер, есептіктер, зерттелетін электр шамаларының сызбалары және тізбек режимі.

7. Зерттеу нәжижесі (кестелер, сызбалар, көрсеткіштердің сандық шамалары және электр шамалары).

8. Қорытынды.

       

Титульдық бет, 1-7 бөлімдерден, сонымен қатар 7 бөлімдегі кестелер зертханалық жұмыстың алдында дайындалады. Есеп беруді безендіру А4 (210-297 мм) форматына немесе дәптердің ақ парағына, сондай-ақ әр парақтың бір жақ беттеріне ғана толырылады. Текстіні, жақсылап таза бір түсті қаламмен жазу және де сөздерді қысқарпауы қажет.

Титульдық беттің безендірілуі келтірілген.

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институты

 

«Электротехниканың теориялық негіздер» кафедрасы

 

 

 

№__ жұмысқа есеп беру

 

(жұмыстың тақырыбын толық келтіру)

 

 
  
 
                                       Жұмысты орындаған_______________________

                                                                                   (орындау уақыты)

                                     Студент           ______________________________

                                                                         (Фамилиясы және аты)

 

                                      Тобы   _____________________________________

                                                                     (тобының шифры)

 

                                     Келесі студенттермен бірге __________________

 

                                   Есеп беруді қабылдаған    ______________________

                                                                   (есеп беруді қабылдаған уақыты)

 

                                     Оқытушы __________________________________

                                                                                 (қолы)                                                                   

                                              

 

Алматы 200…

4 №1 Зертханалық жұмыс.Тұрақты тоқтың сызықсыз электр тізбегін зерттеу

 

4.1  Жұмыстың мақсаты 

Сызықсыз элементтердің вольт-амперлік сипаттамаларымен танысу және тізбектей және паралелльді қосылу кезіндегі сызықсыз элементтерді графикалық түрде есептеу әдісі арқылы тексеру.

Жұмыстың екінші бөлімінде тармақталған тізбектің графо-аналитикалық әдісі бойынша есептеу келтіреді және сызықсыз электр тізбегі бар бір тармақтағы тоқты анықтау, сызықсыз элементтердің эквивалентті генератор әдісін қолдана отырып, тәжірибеден алынған вольт-амперлік сипаттамаларын анықтау.

 

4.2  Қондырғының сипаттамасы 

Зерттелгелі отырған сұлбада тармақталған электр тізбегіне екі электр қозғаушы көзі Е1 және Е2 кіреді, миллиамперметр, вольтметр, бес резистор және бір сызықсыз элемент. Жұмыс тұрақты тоқта жүргізіледі, сондықтан магнитті-электр жүйесінің құралдарын қолданамыз.

 

4.3  Жұмысқа дайындық 

4.3.1 Қандай элементтерді сызықты және сызықсыз деп атайды?

4.3.2 Сызықсыз элементтің вольт-амперлік сипаттамасын алу үшін сұлбаны бейнелеу.

4.3.3 Қандай сызықсыз элементтерді симметриялы және қандай сызықсыз элементтерді симметриясыз деп атайды?

4.3.4 Статикалық кедергі дегеніміз не?

4.3.5 Дифференциялдық кедергі дегеніміз не?

4.3.6 Сызықсыз элементтегі статикалық және дифференциялдық кедергілер арасындағы айырмашылық қандай?

4.3.7 Сызықсыз элементтердің бір мәнді және көп мәнді сипаттамалардың вольт-амперлік сипаттамаларына мысалдар келтіру.

4.3.8 Сызықсыз элементтер тізбектей қосылғанда тізбекті графикалық түрде қалай есептейміз?

4.3.9 Сызықсыз элементтер параллельді қосылғанда тізбекті графикалық түрде қалай есептейміз?

4.3.10 Сызықсыз элементтердің дөңес вольт-амперлік сипаттамаларымен орын ауыстыру сұлбасын бейнелеңіз? Бұл сұлба үшін теңдеуін жазыңыз.

4.3.11 Сызықсыз элементтердің ойыс вольт-амперлік сипаттамаларымен орын ауыстыру сұлбасын бейнелеңіз? Бұл сұлба үшін теңдеуін жазыңыз.

4.3.12 Эквивалентті генератор әдісін есептеудің қорытындысы немен аяқталады және мәні неде?

4.3.13 Тәжірибелік түрде Пкір қалай анықталады?

4.3.14 Графо-аналитикалық әдіс бойынша сызықсыз элементтің тармақтағы тоғы қалай анықталады?

 

4.4  Жұмыс тапсырмасы 

4.4.1 Екі сызықсыз элементтің вольт-амперлік сипаттамасын түсіріп алып және оларды бір графикте тұрғыз.

4.4.2 Екі сызықсыз элементті тізбектей қосып электр тізбек жинау. Кірісіндегі кернеуді  В қылып орнату және барлық құрылғылардан өлшеніп алынған  мәндерді жазу (V, V1, V2, A) (4.1-Сурет).

 

4.1 Сурет-  Екі сызықсыз элементтердің тізбектеп қосылуы

4.4.3 4.1-Сурет бойынша графикалық есептеу жүргізу және есептік нәтижелерін тәжірибе нәтижедерімен салыстыру.

4.4.4 Екі сызықсыз элементтерді параллель қосып электр тізбегін жинау.  Кірісіндегі кернеуді  В қылып орнату және барлық құрылғылардан өлшеніп алынған  мәндерді жазу (V, А1, А2, A) (4.2-Сурет).

 

  

4.2 Сурет-  Екі сызықсыз элементтердің паралелльді қосылуы

4.4.5 4.2 Сурет- бойынша графикалық есептеу жүргізу және есептік нәтижелерін тәжірибе нәтижелерімен салыстыру.

4.4.6 3.4-3.9 нөмерлі сурет тапсырмаларындағы электр тізбегін жинау. ЭҚК көзінің Е1 және Е2 мәнін орнату нұсқа бойынша және “ав” тармағындағы токты сызықсыз элементпен жазып алу.

1.4.7 “ав” тармағын сызықсыз элементпен қысқарту және осы тармақтағы қысқа тұйықталу тоғының Iқ.т  мәнін жазу.

4.4.8 “ав” тармағын сызықсыз элементпен тұйықтау және бос жүріс кернеуін Uб.ж өлшеу.

4.4.9 Активты (белсенді) екіұштының кіріс кедергісін анықтау

,

.

4.4.10 Тәжірибелік берілгендер мен вольтамперлі сипатта негізінде эквивалентті генератор әдісімен “ав” тармағындағы токты сызықсыз элементпен анықтау. Есептік мәндерін тәжірибе мәндерімен салыстыру.

 

 4.3 Сурет-  Тұрақты тоқ көзі және сызықсыз элементі бар тізбектің сипаттамасы

 

Жұмыс тапсырмаларының нұсқалары әртүрлі бригадалар үшін төмендегі кестелерде келтірілген. 

4.1 Кесте

Сұлба №

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

Е1, В

20

20

20

20

20

20

Е2, В

6

8

10

12

14

16

 

4.2 Кесте

R, Ом

R1, Ом

R2, Ом

R4, Ом

R5, Ом

R6, Ом

СЭ

Элемент №

01

02

04

05

06

 

Ом шамасы

50

75

100

450

200

 

  

 

 

 

 

 

 

 

                     4.4 Сурет                                                     4.5 Сурет

 

 

 

 

 

 

 

 4.6 Сурет                                                     4.7 Сурет

 

 

 

 

 

 

 

 

 4.8 Сурет                                                     4.9 Сурет

 

4.5  Әдістемелік нұсқау 

4.5.1 Егер күрделі электр тізбегінде бір тармақ сызықсыз элементпен болса, онда ондағы токты эквивалентті генератор әдісімен анықтауға болады. Ол үшін сызықсыз кедергісі бар тармақты бөліп аламыз, ал қалған бүкіл сүлбені “ав” қысқыштарына қатысты активті (белсенді) екіұштық түрінде аламыз (4.10-Сурет). Сүлбе өз алдына тізбектей қосылған ЭҚК көзін E=Uав б.ж көрсетеді, ол “ав” тармағын ажыратқандағы кернеуіне тең болады және ол “ав” тармағындағы сызықсыз элементтегі кедергі және де сызықты екіұштының кіріс кедергісіне Rкір тең болады (4.11-сұлба).

  

 

 

 

 

  

                            4.10 Сурет                                                      4.11 Сурет

 

4.5.2 Эквиваленті генератор әдісімен есептеу реті:

а) тұрақты токты есептеуде бір әдіспен (КТӘ, ТПӘ) міндетті түрде “ав” тұйықталмаған тармақтағы кернеуді табу керек;

б) қысқартылған ЭҚК кезінде “ав” қысқыштарына қатысты бүкіл сұлбаның кіріс кедергісін Rкір анықтау ;

в) есептік (тәжірибелік) және вольтамперлік сипаттамасы сызықсыз элементің негізінде осындай сүлбені жинау керек. Графикалық әдісті қолдана отырып “ав” тармақтарындағы токты анықтаймыз.

 

Мысалы.

Эквивалентті генератор әдісімен 4.13-Суреттен “ав” тармағындағы тоқты анықтау.

 

Берілгені: R1=R0=2 Ом, R2=8 Ом, R3=4 Ом Е=60 В және де сызықсыз элементтің вольтамперлік сипаттамасы төмендегідей.

 

 

 

 

 

 

4.12 Сурет - Сызықсыз элементтің ВАС

Шешімі:

“ав” тармағын ажыратамыз да Uав б.ж -ті түйіндік потенциалдар әдісімен табамыз.

4.13 Сурет

,[См]-Өздік өткізгіштік.

.

 См,

 С,

 См,

 См.  

             Түйіндік потенциалдық әдісі бойынша теңдеу құрамыз

                    , 

                                                       (1.1)

Сан мәндерін орынына қойып, (1.2) теңдеуін аламыз:

                                                                 (1.2)

Осы тееңдеу жүйесін шеше отырып  мВ анықтаймыз. Сызықты бөлімі үшін сүлбенің Rкір есептеу үшін міндетті түрде R1, R2, R0 (немесе R4, R0, R3) кедергілерді ұшбұрышқа келтіріп (4.14 Сурет, (а)), сосын жұлдызшаға түрлендіру керек (4.14 Сурет, (в)).

                        Ом,

 

                       Ом,

 

                       Ом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 4.14 Сурет

                         Ом,

                        Ом,

                        Ом,

                       Ом.

4.15 Сурет - Сызықсыз элементтің вольтамперлік сипаттамасы 

Сызықсыз элементтің вольтамперлік сипаттамаларының есептік берілгендері негізінде графикалық тәсілдің көмегімен тармақтағы тоқты сызықсыз элементпен анықтаймыз I=0.14  А (4.15-Сурет).

Сызықсыз элементтердің вольтамперлік сипаттамаларының линеаризациясы

Егер біз сызықты элементте ток пен кернеудің белгілі үлкен емес аумақта өзгеретінін білсек, онда кейбір жақындаулармен қисықтың кесіндісін түзудің кесіндісімен ауыстыруға болады, мұндай ауыстыру линеаризация деп аталады. Сызықсыз тізбектерді есептегенде статикалық және дифференциялдық кедергілер жайында түсінік енгізеді.

 

 

 

 

 

 

 4.16-Сурет 

4.16-Суретте сызықсыз элементтің ВАС-ы көрсетілген. Жұмыс тәртібі “а” нүктесінде берілсін делік. “ав” кесіндісінің токқа, “ов” кескесіндісінің өлшеуін кернеуге қатынасын бастапқы координатты “а”-мен және ток осьтерімен қосатын, түзулер арасындағы b бұрышының тангенісіне пропорционал болатын статикалық кедергімен анықтаймыз

Тізбек бөлігіндегі кернеудің токқа айналу шегі өзінде немесе кернеуден ток бойынша жүргізілген туындысын дифференциалдық кедергі Rд анықтайды. Бұл кедергінің мөлшері a бұрышының вольтамперлік сипаттамасына “а” нүктесімен ток осьтеріде пайда болған.

Егер жұмыс бөлігінде вольтамперлік сипаттама тәжірибе жүзінде сызықты болса, онда есептеу кезінде сызықсыз элементті кернеу көзі мен сызықты кедергі Rд-ден құралған эквивалентті сұлбамен ауыстыруға болады.

  Мысалы.

4.17-Суретте (а және б) екі сызықсыз элементтің вольтамперлік сипаттамасы көрсетілген, үлкен емес бөлікте “а” жұмыс нүктесін түзу сызықтармен ауыстыруға болады, олардың теңдеулері келесідей:

                                  (4.3)

немесе     

                                          

        (4.4)

                                                                                         

Сызықсыз элемент R1(I) (4.17, а, б-Сурет) вольтамперлік сипаттамасы 4.17, а-Суретте көрсетілгендей болсын делік. “а” жұмысшы нүктесінің кернеуі U және сызықсыз элементтегі ток I (4.3 және 4.4 теңдеулеріндегі) бірінші өрнектеледі.

Бұл сызықсыз элементтің эквмвалентті сүлбесі 4.18, б-Суретте көрсетілген, сонымен қатар ЭҚК Е01 токқа I қарай бағытталған, бірақ мұндай бағытта ЭҚК 1 нүкте потенциалы (4.18, а-Сурет) 2 нүкте потенциалынан  мөлшерде биік тұрады.

 

  

 4.17 Сурет - Екі сызықсыз элементтердің вольтамперлік сипаттамасы

 

Соңғы мәнді RД-ға бөліп, мынадай қатынас аламыз:

.

Ол ток көзінің эквивалентті сұлбасына сәйкес келеді (4.18, в-Сурет)

мұндағы  .

4.18 Сурет - Тоқ пен кернеудің эквивалентті сұлбасы

Егер сызықсыз элемент (4.18, а-Сурет) 4.17, б-Суреттегідей вольтамперлік сипаттамаға ие болса, онда сондай бағыттарда ток пен кернеу (4.17, а-Сурет) эквивалентті сүлбеде ЭҚК кернеуі мен ток көзі кері өзгереді.

 

   5 №2 Зертханалық жұмыс. «К» типті пассив сүзгілерді зерттеу

 

5. 1 Жұмыстың мақсаты 

Төменгі және жоғарғы жиілікті сүзгілердің жиіліктік сипаттамаларын, тәжірбиелік алынған мәліметтер бойынша өшу еселеуіші  мен фаза еселеуішінің сызбаларын салу.

5.1 Сурет

 

5.2 Қондырғының сипаттамасы 

Зерттелетін сүзгі берілген нұсқа бойынша элементтерден жиналады. Айнымалы жиіліктің синусоидалды кернеуінің көзі болып 0-ден 200 кГц-ке дейін өзгеретін дыбыстық генератор алынады. Сүзгінің актив жүктемесі  кедергі блогының көмегімен тұрғызылады. Сүзгінің кірісіндегі  және шығысындағы  кернеулері Щ4300 ампервольтметрмен өлшенеді. Осциллографтың көмегімен фаза еселеуішін есептейміз.

 

5.3 Жұмысқа дайындық 

5.3.1 «Төртұштылар және жиілікті электр сүзгілері» бөлімдерін қайталау.

5.3.2 Құрылғының суреттемесін оқып үйрену.

5.3.3 Кестені дайындау

5.3.4 Нұсқаға сәйкес алдын-ала есептеулер жүргізу:

         а) төменгі жиілікті сүзгі (ТЖС) үшін қиықтың жиілігі

,

 

.

         Жүктеменің кедергісі

;

 

б) жоғарғы жиілікті сүзгі үшін қиықтың жиілігі

,

.

    Жүктеменің кедергісі

.

 

5.4 Өзін-өзі тексеру сұрақтары 

5.4.1 Қандай төртұштылар «К» типті сүзгілер деп аталады? Олардың қандай артықшылықтары мен кемшіліктері бар?

5.4.2 Төменгі жиілікті және жоғарғы жиілікті сүзгілер үшін өшу еселеуіші және фаза еселеуішісызбаларын сапалы түрде салыңдар. Олар қандай бірлікпен өлшенеді?

5.4.3 ТЖС дегеніміз қандай сүзгі? ТЖС-нің Т және П үлгідегі звеноларының сұлбасын құрыңдар?

5.4.4 ЖЖС дегеніміз қандай сүзгі? ТЖС-нің Т және П үлгідегі звеноларының сұлбасын құрыңдар?

5.4.5 Реактивті элементтерден тұратын жиіліктің қай интервалын ТЖ және ЖЖ сүзгілерідің өткізу жолағы деп атайды?

5.4.6 Симметриялы төртұштының қай жүктемесі үйлестірілген деп аталады?

5.4.7  берілу еселеуіші мен  еселеуіштері бойынша берілген төртұштының негізгі теңдеуін жазыңдар.

5.4.8 Тәжірбие жүзінде алынған  және  теориялық қисықтардың айырмашылығының себебі неде?

5.4.9 Өткізу жолағындағы зерттелетін сүзгі үшін тоқ пен кернеудің векторлық диаграммасын сапалы түрде салыңдыр.

 5.5 Жұмыстың тапсырмасы

5.5.1 «К» айнымалы кедергілер блогына жүктемелі  қойып зерттелетін сүзгінің сұлбасын жинаңдар (5.2 және 5.3 Сурет).

5.5.2 Дыбыс генераторының жиілігін диапазонда ТЖС үшін -дан -ға дейін, ЖЖС үшін -дан -ға дейін өзгерте отырып сүзгінің шығысындағы  кернеуін вольтметрмен өлшеу,  кернеуін нұсқаға сәйкес өзгеріссіз қалдыру.

5.5.3  фаза еселеуішін өлшеуге арналған сұлбаны жинау, осы үшін сүзгінің  кірісіндегі және  шығысындағы сигналдарды сәйкесінше осциллографтың тігінен  және көлденеңнен  пластиналарына беру, «ішкі» синхронизация. Осциллограф экранында  жиіліктің өзгеруіне байланысты формалы эллипс көрінеді.

5.5.4  5.5.2 бөлімдеріндегі сол жиіліктерде ( және ) және ( және ) эллипстің көрсеткіштерін өлшеу (5.4 Сурет).

5.5.5  5.5.2 мен 5.5.4 бөлімдеріндегі өлшеулердің берілгені бойынша  және  мәндерін есептеу.  және  тәуелділік сызбасын салу.

5.5.6 5.5.2, 5.5.4 бөлімдеріндегі өлшеулер мен 5.5.5 бөлімдеріндегі есептеулердің нәтижелерін 5.1 кестеге енгізу.

 

5.1 Кесте

 

   ;   ;   ;    ;    ;

өлшенген

есептелінген

осциллограмма

, Гц

, В

, нп

, град

 

.

.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

Жұмысты орындау нұсқасы

Нұсқа №

Сүзгінің типті

Сүзгінің сұлбасы

, В

, мГн

С, мкФ

1

ТЖС

Т-үлгідегі

2

100

0.5

2

ЖЖС

П-үлгідегі

3

20

0.5

3

ТЖС

Т-үлгідегі

4

40

0.25

4

ЖЖС

П-үлгідегі

3

70

0.5

5

ТЖС

П-үлгідегі

2

15

0.5

6

ЖЖС

Т-үлгідегі

4

10

0.25

 

5.6 Әдістемелік нұсқаулар 

5.6.1 Сүзгінің  кірісіндегі және  шығысындағы кернеулердің жүктемесімен үйлестірілген  қатынасы бойынша, мұндағы өшу еселеуіші , фаза еселеуіші , ал  және  сәйкесінше кіріс және шығыс кернеулерінің бастапқы фазалары. Егер .

5.6.2  сипаттамасын алғанда сүзгінің кірісіндегі кернеуді дыбыс генераторының шығу кернеуін реттеу құлағының көмегімен  В тең етіп аламыз.

5.6.3  сипаттамасын алу үшін осциллограф қолданылады. Осциллографтың қоректендіруін қосқаннан кейін және жарықтылық пен фокусты реттегеннен кейін, жарық нүктені сәулені көлденең және тігінен орналасу экранының қақ ортасына орналастырылады. Тігінен және көлденең бірдей күшею алу үшін дыбыс генераторынан бір кернеуді, мысалы 1В, осциллографтың кезек-кезек көлденең және тігінен ауытқу пластиналарына беріледі, күшеюдің сәйкес құлағымен тігінен кейін көлденең мен экрандағы жарық сызықтың бірдей ұзындығы анықталады. Фаза еселеуішін анықтауға арналған осындай реттеуден кейін  шығу кернеуі көлденең, ауытқушы пластиналарға беріледі, ал  кіріс кернеуі тігінен ауытқушы пластиналарға беріледі. Осциллограф экранынан эллипс көрінеді (5.4 сурет) немесе жеке жағдайда түзу көрінеді. Амплитудаларының қатынасы ;   бұрышы  мәнімен анықталады.

Егер эллипстің үлкен осі бірінші және үшінші ширекте жатса, фаза еселеуіші  кейіптемесінмен анықталады.

Егер эллипстің үлкен осі екінші және төртінші ширекте жатса,  кейіптемесімен анықталады.

 фаза еселеуішінің таңбасы келісілген жүктемедегі сүзгі тұрғызылған векторлық диаграммамен анықталады. 

 

Төменгі жиілікті сүзгі

 

5.2 Сурет

 Жоғарғы жиілікті сүзгі

5.3 Сурет

5.4 Сурет 

Кернеу осциллограммалар

5.5 Сурет

 

 6 №3 Зертханалық жұмыс. Бірінші ретті тізбектердегі өту кезеңдерін зерттеу

 

6.1 Жұмыстың мақсаты 

Құрамында кедергі мен сыйымдылығы бар тізбектегі тұрақты кернеуге қосқандағы және конденсатор резистор арқылы разрядталғандағы кезеңдерді зерттеу.Уақыт функциясындағы ток і (t) және кернеу Uc(t)-ның өзгерістерінің графигін тұрғызу, R, C тізбектеріндегі қысқа тұйықталу әлпетіндегі тұрақты уақытты анықтау.

 

6.2  Қондырғының сипаттамасы 

Қондырғы тұрақты кернеу көзінен осциллографтан, вольтметрден және айнымалы сыйымдылық пен кедергі блогынан тұрады. Кернеу өзгерісінің резисторда (конденсаторда) өзгерісінің осциллограф экранынан бақылау үшін жиілігі f=50Гц электрондық кілт пайдаланылады (Т=1/f=0,02сек.) конденсаторды зарядтан зарядқа резистор арқылы ауыстырып қосады.

 

6.3 Жұмысқа дайындық 

6.3.1 “RL” және “RC” тізбектеріндегі “Өтпелі кезеңдері” бөлімін қайталау.

6.3.2 Берілген жұмыстың сипаттамасын оқып, үйрену.

6.3.3 Алдын-ала есептер жүргізу.

6.3.4 Өзін-өзі тексеру үшін сұрақтарға жауап беру. 

6.4 Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар  

6.4.1 Өту кезеңдері дегеніміз не және олар қандай тізбектерде пайда болады?

6.4.2 Коммутацияның екі заңының физикалық мәні мен мазмұнын түсіндіру.

6.4.3 Тоқ пен кернеудің еріксіз және ерікті құраушыларының физикалық мәні қандай?

6.4.4 Бір энергия қорынан тұратын тізбектердегі өтпелі кезеңнің жылдамдығы қандай көрсеткішпен анықталады?

Бұл көрсеткіш аналиткалық түрде берілген тізбек үшін тоқ пен кернеудің өту кезеңіндегі өзгерісінің сызбалары бойынша қалай анықталады?

6.4.5 Конденсатор зарятталғанда және разядталғандағы тоқ күші i(t) және кернеу UC(t)-ның сызбаларын көрсетіңіздер.

6.4.6 Конденсатор разрядталғандағы тоқ пен кернеудің қисықтарының теңдеуін жазыңыздар.

6.4.7 Неліктен конденсатор лезде зарядтала немесе разрядтала алмайды?

6.4.8 Өту кезеңіндегі тізбек тоғының (кернеуінің) өзгеріс сызбасы бойынша тізбектің көрсеткіштерін есептеуге бола ма?

6.4.9 Активті кедергіге разрядталған конденсаторда жиналған энергия не болады?

6.4.10 Жылуға ауысқан энергия «R» кедергінің өлшемдеріне байланысты ма?

 

3.5 Әдістемелік нұсқаулар 

6.5.1 i(t) кескінін осциллограф экранында алу үшін осциллографтың «Y»  тік ауытқу пластиналарына резистордан кернеу береміз. Бұл жағдайда дұрыс полярлануды ескереміз.

6.5.2 Электрон кілттердің орналасу жағдайлары:

а) конденсатор зарядталған кезде: К1- қосу, К2-ажырату;

б) конденсатор разрядталған кезде: К1- ажырату, К2- қосу.

 6.6 Жұмыстың тапсырмасы 

6.6.1 Келесідей тапсырмаларды орындау:

а) 6.1 Суретті жинау;

б) берілген нұсқаға сәйкес (6.1 кесте) UКІР , R, және C мәндерін анықтау.

в) осциллограф кірісіне конденсатордан кернеу беру, «ішкі» синхронизация.

6.6.2 «RC» қысқа тұйықталу кезеңін зерттеу UC(t) кернеуінің қисығының бейнесі бойынша тізбктің тұрақты уақытын және өлшеу еселеуішін есептеу (6.2 Сурет).

6.6.3 6.5.2 бөлімінде табылған тізбектің тұрақты уақытының мәні бойынша кедергі мен сыйымдылықты есептеу (оқытушының нұсқауымен).

6.6.4 Нұсқаға сәйкес тізбектің көрсеткіштерінің бірін екі есе көбейту немесе азайту (6.2 кесте). UC(t) кернеудің қисығының бейнесі бойынша тізбектің тұрақты уақытын және өшу еселеуішін есептеу (6.2 Сурет). Табылған мәндерді 6.6.2 бөлімімен салыстыру.

6.6.5 Осцилограф экранынан i(t) тоқтың қисығын сызып алып, оны тізбектің белгілі көрсеткіштерінің негізінде жүргізілген есепеулермен салыстыру. i(t) тоғының есептелуімен, іс жүзіндегі алынған тәуелдііктерді бір сызбада көрсету.

 

6.1 Кесте

Нұсқа №

       UКІР(t), В

R, Ом

C, мкФ

    1

   15

  400

    2

    2

   20

  600

    3

    3

   15

  500

    4

    4

   20

  600

    6

  

6.2 Кесте

Нұсқа №

       UКІР(t), В

R, Ом

C, мкФ

    1

   15

  400

    4

    2

   20

  300

    3

    3

   15

  500

    2

    4

   20

  300

    6

  

6.1 Сурет

6.2 Сурет

 7 №4 Зертханалық жұмыс.  Екінші ретті тізбектердегі өту кезеңдерін зерттеу 

7.1 Жұмыстың мақсаты 

Конденсатордың апериодтық және тербелмелі разрядталуын зерттеу, тізбектің көрсеткіштерімен өту кезеңнің сипат арасындағы байланысты орнату, негізгі есептеулі қатынастарды іс жүзінде тексеру.

 

7.2 Қондырғының сипаттамасы 

Қондырғы тұрақты кернеу көзінен, осциллографтан, вольтметрден, айнымалы сыйымдылық, индуктивтіік пен кедергі блогынан тұрады. UC(t), UL(t), UR(t) кернеулерінің өзгерісін байқау үшін электрондық кілт пайдаланылады, ол f=50 Гц-тен (T=1/f=0.02 сек) конденсаторда зарядтан разрядқа тізбектеліп жалғанған индуктивтілік «L» мен кедергі «R» арқылы қосады.

 

7.3 Жұмысқа дайындық 

7.3.1 «R, L, C тізбектеріндегі өту кезеңдері» бөлімін қайталау (тізбектей қосыған).

7.3.2 Берілген жұмыстың суреттемесін оқып үйрену.

7.3.3 Нұсқаға с»йкес алдын-ала есептеулер жүргізу.

7.3.4 Өзін-өзі тексеру үшін сұрақтарға жауап беру. 

7.4 Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

7.4.1 R мен L-дағы конденсатордың разрядының тізбегі үшін дифференциалдық теңдеуін жазыңдар.

7.4.2 Екі энергия қоры бар тізбекте өту кезеңінің қандай үш түрлі жағдайлары болуы мүмкін (R, L, C тізбегінде)?

 тізбегінде)? Әрбір жағайдың пайда болу шартын келтіру және олардың өту кезеңдерінің сызбасындағы сапалық ерекшеліктерін анықтау.

7.4.3 Периодтық тербеліс жағдайында өту кезеңінің өту жылдамдығы қандай көрсеткіштермен анықталады, қарапайым өнбойдың (тізбектің) R, L, C-на қалай тәуелді болады?

7.4.4 Өнбойдың меншікті тербелісінің жиілігі  сызба бойынша аналитикалық түрде қалай анықталады?

7.4.5 Тізбектің көрсеткіштері, өшу декременті, логарифмдік декремен бойынша α өшу еселеуішін есептеудің кейіптемесін келтіру.

7.4.6 Критикалық кезең дегеніміз не? Критикалық кедергіні RКР есептеудің кейіптемесін келтіру.

7.4.7 Индуктивтілік элементіндегі кернеудің бейнесін көрсетңіздер, оны сыйымдылық элементіндегі бейнесі мен салыстырыңдар.

7.4.8 R, L және C тізбегінің меншікті тербелісінің жиілігі неге және қалайсбайланысты болады? 

7.5 Жұмысың тапсырмасы 

7.5.1  7.1 суретте көрсетілген жұмыс тізбегін жинау.

7.5.2 Берілген нұсқаға сәйкес UКІР, R, L және С мәндерін анықтау (7.1 кесте)

7.5.3 Осциллографтың кірісіне конденсатордан кернеу беру, «ішкі» синхронизация.

7.5.4 R, L, C –тың берілген мәндері бойынша α өшу еселеуішімен WСВ меншікті тербеліс жиілігін алдын-ала есептеп, конденсатордың тербелмелі разрядын зерттеу (берілген нұсқаға сәйкес).

7.5.5 R, L, C тізбегі үшін тербелмелі кезеңді зерттеу UC(t) кернеудің бейнесі бойынша αI өшу еселеуішімен   меншікті тербеліс жиілігінің іс жүзіндегі мәндерін есептеу. Оларды 7.5.4 бөліміндегі еептеу мәндерімен салыстыру (бұл бөлімде орындаған R-тұйық болуын ескеру қажет).

7.5.6 Конденсатордың тербелмелі разрядында i(t) тоқтың және UL(t) кенеуінің қисықтарын осциллограф экранынан көшіріп алу (әдістемелік нұсқауларды қараңыз).

7.5.7 i(t) тоғының қисығы бойынша TIIер меншікті тербеліс периоды мен  жиіліктің іс жүзіндегі мәндерін анықтап, оларды 7.5.4 және 7.5.5 бөлімдердегі мәндермен салыстыру.

7.5.8, L, C көрсеткіштері үшін RКР  критикалық кедергісін есептеу.

7.5.9 R-дің мәнін өзгерте отырып UC(t) кернеуінің осциллограф экранындағы бейнесі арқылы критиклық кезеңге ету. Оның іс жүзіндегі есептеулерін  4.5.8 бөліміндегі есепеулермен салыстыру.

7.5.10 Тізбектің кедергісінің критикалық түрімен салыстырғанда екі есе көбейту. Конденсатордың апериодтық разряды кезіндегі сыйымдылық пен индуктивтіліктегі тоқ пен кернеудің бейнесін салыстыру. 

7.6 Әдістемелік нұсқау 

7.6.1 i(t) тоқтың осциллограф экранында бейнесін алу үшін осциллографтың тігінен ауытқу пластиналарына «Y» кедергісін R=1 (Ом) резистордан кернеу беру қажет, мұнда дұрыс полярлануды ескереміз. Соңғы ережені UL(t)-ны алу кезінде де ескереміз.

7.6.2 Электрондық кілттердің орналасу жағдайлары:

а) конденсатор зарядталған кезде: К1- қосу, К2-ажырату;

б) конденсатор разрядталған кезде: К1- ажырату, К2- қосу.

7.6.3 Индуктивтілік L және меншікті тербеліс жиіліктерін  берілген мәнері бойынша анықтау.

.

7.6.4  мәндерін  бейнесі бойынша агықтау, өшу декременті екі көрші жатқан тоқ амплитудалары мен бір таңбалы кернеудің қатынастарымен табылады.

.

 өзгерістері қисықтардан табылады.

 

7.1 Кесте

   Нұсқа №

   UКІР, В

   RК, Ом

    R, Ом

   L1, мГн

  C, мкФ

1

20

4

1

20

2

2

20

4

1

20

3

3

20

4

1

20

4

4

15

4

1

20

5

5

15

4

1

20

6

  

7.1 Сурет

7.2 Сурет

 8 № 5 Зертханалық жұмыс. Кернеудің феррорезонансы 

5.1 Жұмыстың мақсаты 

Бұл жұмыста тізбектеп жалғанған ферромагниттік өзекшесі бар орама мен конденсатордан тұратын феррорезонансты тізбек зерттеледі. Тізбек кірісінде кернеу мен жиілікті бір қалыпты өзгерте отырып, іс жүзінде кернеудің феррорезонансын, тізбектегі тоқтың секірмелі өзгерісі мен оның фазасын анықтау керек. Кернеудің қарапйым феррорезонанстық стабилизатордың әрекеті қағиданы қарастырылады. 

8.2 Қондырғының сипаттамасы 

Стенд 0 мен 200 кГц аралғындағы реттелген жиіліктің айнымалы кернеу көзінен (3Г-106); айнымалы кедергі мен сыйымдылық блогынан (тізбектері тоқтың бір қалыпты өзгеруі қосымша кедергімен реттеледі), дроссельден ампер-вольметр Щ4343 тұрады.

 8.3 Жұмысқа дайындық 

          8.3.1 Болат өзекшілі индуктивті орамамен сыйымдылықтың вольт- амперлік сипаттамасын алу үшін сұлба салу, онда қажетті өлшеу аспаптарын қарастыру.

          8.3.2  феррорезонанс кернеуінің іс жүзінде қисығын алу үшін схемасын салу, мұнда конденсатор мен орама индуктивтігіндегі тоқ пен кернеуді өлшеу аспаптарын қарастыру керек.

          8.3.3 Кернеудің стабилизаторы ретінде жұмыс істейтін тізбектің феррорезонансының сұлбасын салу керек.

8.3.4      Кесте мен сұлба дайындау керек.

          8.3.5 Өзін - өзі тексеру үшін сұрақтарға жауап беру. 

          8.4  Өзін - өзі тексеруге арналған сұрақтар.

          8.4.1 Феррорезонанстық тізбекті оқып үйрену кезінде қандай жорамал істелінеді?

          8.4.2  Кернудің феррорезонансы деп қандай құбылыс аталады?

          8.4.3 Тригерлік әсер дегеніміз не? Неліктен ол болады?

          8.4.4 Тізбектің Uкір=f (I) вольтамперлік сипаттамасының қандай бөлігі I тоқтың Uкір кернеуден қаулып қоюына сәйкес келеді?

          8.4.5 Uкір=f(I) вольтамперлік сипаттамасының қай аумағы теріс дифференциалдық кедергіге сәйкес келеді.

          8.4.6 Кернеудің феррорезонанс әлпі кез келген сыйымдылықта мүмкін бе?

          8.4.7 Ораманың индуктивтігі оған қосылған кернеудің артуы кезінде қалай өзгереді?

          8.4.8 Іс жүзінде Uкір=f (I) сипаттамасының теріс аумағын қалай алуға болады?

          8.4.9  Әліппелер үшін кернеу диаграммасын тұрғызу

а) аударылған фазаға дейін және кейін, яғни тоқ секірісіне дейін және     кейін;

б) резонанс кезінде.

          8.4.10 Болат өзекшелі индуктивтігі бар тізбектегі кернеу резонансы болат өзекшесіз индуктивтен тұратын тізбектен қандай айырмашылығы бар?

          8.4.11 Кернеудің феррорезонанстық стабилизаторының жұмыс принципін оқып үйреніп сұлбасын салу. Стабилизация коэффициенті деген не? 

     8.5 Жұмыс тапсырмасы 

          8.5.1 8.3.1 бөліміне сәйкес сұлбаны жинау. Ферромагнитті өзекшелі индуктивтік орамасының вольтамперлік сипаттамасын тұрғызып көрсету. 

8.1 Кесте - Вольт-амперлік сипаттама «С» бойынша ( Гц)

, В

0

2

...

20

, мА

0

 

 

 

 

8.2 Кесте - Вольт-амперлік сипаттама «L» бойынша ( Гц)

, В

0

2

...

20

, мА

0

 

 

 

 

8.1 Сурет

          8.5.2  8.3.2 бөліміне  сәйкес сұлбаны жинау.

8.2 Сурет

          8.5.3 Жалпы кернеуді 0-ден бастап тізбектің өлшеу сипаттамаларының шкаласында көрсетілген шекте бірте – бірте үлкейте кейін кішірейте отырып, тізбектегі тоқ пен орама мен конденсатордағы кернеудің, қоректендіру кернеуіне тәуелділігін алу.Жалпы кернеудің өсуінде тоқ секірісіне дейін дейін және кейін 8 рет өлшеу, сондай-ақ жалпы кернеудің азаю жағдайында 8 рет өлшеу керек.

Нұсқау: генераторда қоректендіру кернеуінің бірқалыпты өсуі кезінде тоқтың шұғыл секірісі болғанда, секірістен кейінгіаспап көрсетулерін жасбастан бұрын тоқ секірісінен бұрын болған қоректендіру кернеуін қалпына келтіру керек. Кернеудің кему кезінде болатын тоқтың кері   секірісінде де аналогиялық түрде істеу керек. 8.3 Кесте.

 

8.3 Кесте

, В

 

 

 

 

, мА

 

 

 

 

 

8.3 Сурет

          8.5.4 Тізбектің, ораманың және конденсатордың вольтамперлік сипаттамасын, бір графикте көрсетуге болады. Тізбектің идеалды вольт-амперлік сипаттамасын іс жүзінде мәндерімен салыстыра отырып олардың айырмашылығын түсіндіру.

          8.5.5 Тізбектегі тоқтың бір қалыпты өзгеріс кезінде болатын жиынтық кернеудің (орама мен конденсатордағы) токқа тәуелділігінің қисығын тұрғызу керек. Алынған қисықты 8.5.4 пунктінде тұрғызылған қисықпен салыстыра отырып олардың айырмашылығын түсіндіру.

Нұсқау: тоқты бір қалыпта реттеу үшін, генераторға тізбектеп қосымша кедергілер жиынтығы қосылады. Сонда жиынтық пен генеретор жасанды тоқ көзі деп қарастырылады. Жиынтық кедергісінің мөлшері мүмкіндігінше      аз алынады, бірақ та мұнда тізбектің қоректендіру кернеуінің бір қалыпты өзгерісінде тоқтың секірісі болмау керек. Тізбектің жалпы кернеуін өлшейтін вольтметр кедергілер жиынтығындағы кернеулер түсуін ескермеу керек.

 

8.4 Кесте

, (В)

 

 

 

 

 

 

, мА

 

 

 

 

 

 

 

8.4 Сурет

 

          8.5.6 Алынған мәліметтер бойынша  тәуелділігін тұрғызып, стабилизация еселеуішін есептейміз.

 

8.5 Кесте

, В

 

 

 

 

, В

 

 

 

 

 

          8.5.7 Тоқ секірісі болатын қоректендіру кернеуді тұрақты, кернеу мәніне тең немесе одан 1.5-2 есе көп болған жағдайда жиілігінің бір қалыпты өзгерісінде 8.5.2 бөліміндегі тізбек үшін  амплитуда жиіліктік сипаттамасын салып тұрғызу керек.

 

8.6 Кесте

f(Гц)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

I(ма)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Әдебиеттер тізімі 

1. Бакалов Г.В., Игнатов А.Н., Крук Б.И. Основы теории электрических цепей и электроники:Учебник для вузов.- М.: Радио и связь, 1989.-528 с.

2. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей: Учебник для вузов.- М.: Радио и связь, 1986.-544 с.

3. Зевеке Г.В., Ионкин П.А. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1989.–528 с.

 

 

Мазмұны

 

1        Жұмысқа алдын-ала дайындық және рұқсат....................................................3

2        Зертханадағы жұмыс...........................................................................................3

3  Есеп беруді безендіру және зертханалық жұмыст қорғау................................4

4 №1 Зертханалық жұмыс. Тұрақты тоқтың сызықсыз электр тізбегін зерттеу........................................................................................................................7

5  №2 Зертханалық жұмыс. «К» типті пассив сүзгілерді зерттеу.......................16

6 №3 Зертханалық жұмыс. Бірінші ретті тізбектердегі өту кезеңдерін зерттеу......................................................................................................................21

7 №4 Зертханалық жұмыс. Екінші ретті тізбектердегі өту кезеңдерін зерттеу......................................................................................................................24

8  № 5 Зертханалық жұмыс. Кернеудің феррорезонансы...................................27

Әдебиеттер тізімі.....................................................................................................31

 

  

2007 ж. жиынтық. жоспары, реті. 80      

 

  

Хаби Атаханович Иманбаев

Бұлбұл Оңғар

 

 

 

 

ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІНІҢ ТЕОРИЯСЫ

 «050719-Радиотехника, электроника және телекоммуникация» және «050704-Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету» мамандығының студенттері үшін зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау 

2 бөлім 

 

 

Редакторы Байбураева Ж.А.

  

 

«___»_______  басуға қол қойылды                      Пішін 60х84  1/16

Тираж 200 дана                                                       №1 типографиялық қағаз

Көлемі оқу.- бас.ә.2.0                                             Тапсырыс №

Бағасы  200 теңге.

 

 

«Алматы энергетика және байланыс институтының»

Коммерциялық емес акционерлік қоғамының

көшірмелі-көбейткіш бюросы

050013, Алматы, Байтұрсынұлы көшесі, 126