Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
“Резонанс напруг в послідовному RLC-контурі: середовище моделювання Micro-Cap
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІКТА
Факультет:
Кібербезпека
Кафедра:
Захист інформації
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Практична робота (завдання)
Предмет:
Поля і хвилі в системах ТЗІ
Група:
кб 302
Варіант:
11
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ІКТА
Кафедра ЗІ
ЗВІТ
до практичної роботи № 1
з курсу:
“ Поля і хвилі в системах технічного захисту інформації”
на тему:
“ Резонанс напруг в послідовному RLC-контурі: середовище моделювання Micro-Cap”
Варіант 11
Підготував:
Студент групи КБ-31
Кобринович Роман
Прийняла: д.т.н., проф. Микитин Г.В.
Львів 2024
Мета роботи – ознайомлення з характеристиками послідовного RLC-контуру; аналіз умов резонансу напруг в послідовному RLC-контурі; дослідження резонансу напруг в середовищі схемотехнічного моделювання Micro-Cap.
І. Теоретичні відомості
1.1. Характеристики послідовного RLC-контуру. На рис. 1.1. приведена модель-схема електричного кола з послідовним RLC-контуром
/
Рис. 1.1. Схема електрична принципова послідовного RLC-контуру
За другим законом Кірхгофа миттєві значення напруг знаходяться в рівновазі:
(1.1)
де – спад напруги на резисторі; , де – ЕРС самоіндукції;
(1.2)
Оскільки всі елементи лінійні; напруги і струм змінюються за синусоїдним законом, то (1.1) можна записати у векторній формі:
(1.3)
де ; ; – вектори напруг, записані в комплексній формі;
– індуктивний опір котушки, Ом; (1.4)
– ємнісний опір конденсатора, Ом; (1.5)
– кутова частота, с–1, – частота, Гц; – час періоду, с. Тоді:
(1.6)
де – повний комплексний опір, записаний комплексним числом в алгебраїчній формі.
Для переведення його в показникову форму необхідно знайти модуль
(1.7)
і аргумент (1.8)
При послідовному з’єднанні елементів струм на всіх ділянках кола однаковий. Звідси витікає важливе співвідношення:
/
Рис. 1.2. Трикутник опорів
Закон Ома для такого кола запишеться у векторній формі: Тоді:
(1.9)
Перехід з з показникової форми в тригонометричну здійснюється за допомогою формули Ейлера:
(1.10)
де – активний опір, Ом; – реактивний опір, Ом; – кут зсуву фаз між струмом і напругою живлення, або між гіпотенузою і катетом трикутника опорів (рис. 1.2).
Примітка: електричні величини – напруга , струм та ЕРС є записані в діючих значеннях.
Схема експерименту
Резонанс напруг в послідовному RLC-контурі. Електричний резонанс у послідовному RLC-контурі полягає у зростанні амплітуди вимушених коливань струму, напруги на конденсаторі та його заряду, якщо частота зовнішньої ЕРС наближається до частоти власних коливань контуру. За певних умов, коли реактивні опори індуктивного елемента і ємнісного елемента в послідовному контурі стають рівні між собою , у контурі спостерігається явище резонансу напруг. При цьому напруга ; , , а напруга .
/
Рис. 2.1. Схема експерименту
Резонанс у послідовному RLC-контурі названий «резонансом напруги», тому що на частоті резонансу напруга на реактивних елементах в разів перевищує напругу на вході контуру.
На практиці досліджується крива залежності напруги на конденсаторі від частоти вимушених коливань генератора і визначається добротність контуру (рис. 1.4). За максимумом резонансної кривої знаходять резонансну частоту та інтервал частот – смугу пропускання контуру.
/
Рис. 2.2. Визначення добротності послідовного RLC-контуру
Це смуга частот поблизу резонансу, на межах якої вихідна напруга знижується до рівня , від його резонансного значення.
Основні характеристики резонансного RLC-контуру:
1) Резонансна частота:
(2.1)
2) Добротність контуру:
(2.2)
3) Хвильовий опір контуру:
(2.3)
Добротність контуру можна визначити за двома підходами:
а) за кривою
де – резонансна частота, , де і – частоти, в інтервалі яких напруга на конденсаторі не менша за .
б) за формулою: у контурі з послідовним з’єднанням амплітуда струму досягає максимального значення при рівності індуктивного та ємнісного опорів
Максимальна напруга на конденсаторі
Добротність контуру
(2.4)
, оскільки
ІІ. Дослідження резонансу струмів в середовищі моделювання Micro-Cap
Мета дослідження
Побудова паралельного RLC-контуру в середовищі схемотехнічного моделювання Micro-Cap.
/
Рис.2 Скрін побудови схеми послідовного RLC-контура
//б)
Рис.3 Скріни алгоритму зміни параметрів елементів ємності котушки (а) та індуктивності конденсатора (б) паралельного RLC-контуру
/Рис.4 Скрін встановлення частотного діапазону для моделювання резонансу струмів в RLC- контурі
/
Рис.5 Скрін графіка резонансу струмів в послідовному RLC-контурі
На графіку можна побачити, що чіткого резонансу досягнуто не було. Тому попробуємо внести корективи в частотному діапазоні:
/
Рис.6 Скрін встановлення частотного діапазону для моделювання резонансу струмів в RLC- контурі після внесення змін
/
Рис.5 Скрін графіка резонансу струмів в послідовному RLC-контурі після внесення змін
Висновок. В практичній роботі: розглянуто основні характеристики послідовного RLC-контура; проаналізовано умови досягнення резонансу напруг в послідовному RLC-контурі; продемонстровано алгоритм електронного моделювання резонансу напруг в схемотехнічному середовищі Micro-Cap.
09.10.2024 19:58
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора