Расчет электрических цепей постоянного тока Проведем анализ схемы Составить систему контурных уравнений Курс лекций по теории электрических цепей Четырехполюсники Нелинейные цепи Трансформатор Нелинейный конденсатор


Исследование LC-автогенератора гармонических колебаний

1 Цель работы

Изучение и экспериментальное исследование особенностей работы LC-автогенератора в различных режимах самовозбуждения: мягком, жёстком, при автоматическом смещении, при внешнем воздействии.

 5 Конспект лекций.

3 Предварительная подготовка к работе

Ознакомиться с лабораторным заданием и изучить по указанной выше литературе следующие вопросы;

условия самовозбуждения автогенератора;

метод колебательных характеристик;

метод средней крутизны;

мягкий и жесткий режим самовозбуждения автогенератора;

работа автогенератора при внешнем гармоническом воздействии (захватывание частоты автогенератора, полоса захватывания).

Ответить (устно) на вопросы раздела 4 данной работы

Продумать порядок выполнения работы в лаборатории, подготовить необходимые таблицы и графики для каждого пункта лабораторной работы.

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

Нарисуйте схему автогенератора с трансформаторной обратной связью и фиксированным смещением.

В чём заключается условие баланса фаз и баланса амплитуд? Как обеспечить эти условия для данной схемы?

Нарисуйте колебательные характеристики для мягкого и жёсткого режимов самовозбуждения.

Нарисуйте вольтамперную характеристику полевого транзистора и укажите рабочие точки для получения "мягкого" и "жёсткого" режимов.

Каким образом колебательная характеристика может быть снята экспериментально?

Перечислите особенности "мягкого" и "жёсткого” режимов самовозбуждения автогенератора.

Дайте определение средней крутизны. Нарисуйте графики средней крутизны для "мягкого" и "жёсткого" режимов.

Что такое характеристика обратной связи?

Что такое статическая и динамическая устойчивость?

Сущность анализа работы автогенератора по колебательной характеристике и характеристике средней крутизны.

Как зависит время установления колебаний в автогенераторе от добротности контура, величины взаимной индуктивности и начальной амплитуды колебаний?

Каким образом можно судить о захватывании частоты автогенератора?

Нарисуйте обобщённую трёхточечную схему автогенератора и объясните, как в этой схеме выполняется условие баланса фаз и баланса амплитуд.

Нарисуйте схему автогенератора с последователным питанием.

Нарисуйте схему автогенератора с параллельным питанием.

5 Описание лабораторной установки

 Исследуемая схема представляет собой LC-автогенератор с трансформаторной обратной связью (рисунок 6). В качестве нелинейного усилительного элемента в генераторе используется полевой транзистор типа КП103Л. В схеме используется два режима смещения на затвор транзистора: фиксированное и автоматическое. Фиксированное смещение на затвор регулируется потенциометром и измеряется вольтметром. Величина обратной связи изменяется потенциометром "М". Знак обратной связи (положительная или отрицательная) изменяется кнопочным переключателем. Частота генерации – около 40 кГц.

Рисунок 6 – Блок 2

6 Лабораторное задание

Ознакомиться с лабораторной установкой и используемыми в работе измерительными приборами.

Снять и построить вольт–амперную характеристику полевого транзистора. Выбрать рабочие точки для получения "мягкого" и "жёсткого" режимов самовозбуждения автогенератора.

Снять и построить колебательные характеристики для "мягкого" и "жёсткого" режимов самовозбуждения автогенератора.

Снять и построить для "мягкого" и "жёсткого" режимов самовозбуждения зависимость амплитуды напряжения на контуре от величины обратной связи Umk = f (M) при увеличении и уменьшении М.

Исследовать явление захватывания частоты автогенератора при внешнем гармоническом воздействии и влияние амплитуды внешнего воздействия на ширину полосы захватывания в мягком режиме самовозбуждения при постоянной величине коэффициента обратной связи.

Ознакомиться с переходными процессами.

7 Порядок выполнения работы

 Работа выполняется в соответствии с лабораторным заданием и материалами предварительной подготовки.

8 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать результаты предварительной подготовки к работе, обобщённую схему установки, схемы отдельных измерений для каждого пункта, результаты измерений в виде таблиц и графиков с соответствующими заголовками и пояснениями, краткие выводы и оценку результатов.

Параметрическое возбуждение и усиление колебаний Экспериментальное исследование колебательного контура с нелинейной емкостью и физических процессов в параметрическом колебательном контуре в режиме возбуждения и усиления колебаний.

В цепь переменного тока напряжением U = 300 В, и частотой 50 Гц включена последовательно катушка с индуктивным сопротивлением
ХL =40 Ом и активным сопротивлением R= 30 Ом и конденсатор ёмкостью С = 400 мкФ. Определить ток, напряжение на катушке и конденсаторе, активную и реактивную мощности катушки и конденсатора и всей цепи. Определить, при какой частоте наступит резонанс в цепи, и каковы при этом будут ток, напряжение на катушке и конденсаторе, их реактивные мощности и активная мощность цепи. Построить векторные диаграммы для этих режимов работы

В сеть переменного тока напряжением U = 250 В включена цепь, состоящая из двух параллельных ветвей с сопротивлениями R1 = 25 Ом, R2 = 10 Ом и XL = 7 Ом. Определить показания измерительных приборов, полную и реактивную мощности цепи, построить векторную диаграмму, треугольники токов и мощностей.


Анализ нелинейных цепей