Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Четырехполюсник

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 16.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Введение
     Целью данной курсовой работы является проектирование и изготовление сменного модуля для  проведения лабораторных работ по изучению входных и передаточных характеристик разветвленной резистивной электрической цепи.
     На  практике часто встречаются соединения элементов, которые нельзя свести только к последовательному или параллельному соединению. Примером подобного соединения являются соединения многолучевой звездой и многоугольником. Наиболее часто встречаются случаи трёхлучевой звезды и треугольника. В данной работе четырехполюсник реализован Т-образной схемой с ключом для переключения между резисторами.
     Предложена  лабораторная работа на исследование разветвленной электрической цепи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Теория четырехполюсника
1.1 Общие сведения
     При анализе электрических цепей  в задачах исследования взаимосвязи  между переменными (токами, напряжениями, мощностями и т.п.) двух каких-то ветвей схемы широко используется теория четырехполюсников.
     В технике связи под четырехполюсниками понимают электрическую цепь (или  ее часть) любой сложности, имеющую  две пары зажимов для подключения  к источнику и приемнику электрической  энергии. Зажимы, к которым подключается источник, называются входными, а зажимы, к которым присоединяется приемник (нагрузка),- выходными зажимами (полюсами).
     В общем виде четырехполюсник изображают, как показано на рис. 1.
     К входу четырехполюсника 1-1’ подключен источник электрической энергии с задающим напряжением Uг и внутренним сопротивлением Zг. К выходным зажимам 2-2’ присоединена нагрузка с сопротивлением Zн. На входных зажимах действует напряжение U1;  на выходных – U2. Через входные зажимы протекает ток I1, через выходные зажимы – I2. Заметим, что в роли источника и приемника электрической энергии могут выступать другие четырехполюсники.
 
 
 

Рис. 1 
 

     Различают четырехполюсники линейные и нелинейные. Линейные четырехполюсники отличаются от нелинейных тем, что не содержат нелинейных элементов (НЭ) и поэтому  характеризуются линейной зависимостью напряжения и тока на выходных зажимах  от напряжения и тока на входных  зажимах. Примерами линейных четырехполюсников  являются электрические фильтры, линия  связи, трансформатор без сердечника; примерами нелинейных - преобразователь частоты (содержащий диоды) в радиоприемнике, выпрямитель переменного тока, трансформатор со стальным сердечником (при работе с насыщением стали).
     Все четырехполюсники подразделяются еще  на две группы: пассивные и активные. В пассивных четырехполюсниках  нет зависимых или независимых  источников напряжения (ЭДС) или тока, активные четырехполюсники содержат зависимые  или независимые источники. Пассивными четырехполюсниками являются линии  передачи сигналов, трансформаторы, корректирующие контуры. К активным четырехполюсникам относятся усилители, собранные на транзисторах или электронных лампах.
     Активные  четырехполюсники, содержащие только зависимые источники, называются неавтономными, а включающие и независимые источники,- автономными. Для пассивных проходных  четырехполюсников выполняется  теорема взаимности, в соответствии с которой отношение напряжения на входе к току на выходе не меняется при перемене местами зажимов. Поэтому  они называются обратимыми. Обратимые  четырехполюсники позволяют передавать энергию в обоих направлениях. Для активных четырехполюсников  теорема взаимности выполняется  только в частном случае.
     В зависимости от структуры различают  четырехполюсники мостовые (рис. 2) и  лестничные: Г-образные (рис. 3), Т-образные (рис. 4), П -образные (рис. 5). Промежуточное  положение занимают Т –образно-мостовые (Т -перекрытые) схемы четырехполюсников (рис. 6) 

 
 

                          
Рис.  2                                              Рис. 3
 
 
 

                   
Рис. 4                                          Рис. 5
 
 
 

                                              
Рис. 6
     Четырехполюсники  делятся на симметричные и несимметричные. В симметричном четырехполюснике перемена местами входных зажимов не изменяет напряжений и токов в цепи, с  которой он соединен.  

     Четырехполюсники, кроме электрической симметрии, могут иметь структурную симметрию, определяемую относительно вертикальной оси симметрии. Так, Т –образный, П –образный и Т –перекрытый  четырехполюсники имеют вертикальную ось симметрии при Z1=Z3.
     Мостовая  схема структурно симметрична. Очевидно, четырехполюсники, симметричные в структурном  отношении, обладают электрической  симметрией.
     Четырехполюсники  могут быть уравновешенными и неуравновешенными. Уравновешенные четырехполюсники имеют горизонтальную ось симметрии (например, мостовая схема на рис. 2) и используется, когда необходимо сделать зажимы симметричными относительно какой-либо точки (например- земли). Можно сделать уравновешенной любую из лестничных схем четырехполюсников.
1.2 Уравнения четырехполюсников
     Зависимости между напряжениями на входе и  выходе и токами, протекающими через  входные и выходные зажимы, могут  быть написаны в различной форме. Если считать две из указанных  величин заданными, то две другие величины будут связаны с ними системой двух уравнений, которые называются уравнениями четырехполюсника.
     Сложная электрическая цепь, имеющая входные  и выходные зажимы, может рассматриваться  как совокупность четырехполюсников, соединенных по определенной схеме. Зная параметры этих четырехполюсников, можно вычислить параметры сложного четырехполюсника и получить тем  самым зависимость между напряжениями и токами на зажимах результирующего  сложного четырехполюсника, не производя  расчетов всех напряжений и токов  внутри заданной схемы.
     Кроме того, теория четырехполюсников позволяет  решить обратную задачу: по заданным напряжениям  и токам найти параметры четырехполюсника и затем построить его схему  и рассчитать элементы, т. е. решить задачу синтеза.
     Например, если к вторичным выводам четырехполюсника подключен приемник с сопротивлением нагрузки Zн, а к первичным — источник ЭДС Е1 (рис. 1), то при заданном напряжении на выводах приемника U2 и токе I2=U2/Z2 можно определить необходимое напряжение источника питания на первичных выводах U1=E1 и ток источника I1 по уравнению:
     U1=A11U2+A12I
       I1=A21U2+A22I2                                                                               (1)
     Коэффициенты, входящие в систему уравнений, связывающую  входные  U1  и I1 и выходные U2 и I2 напряжения и токи называются А-параметрами, или обобщенными параметрами. Уравнения называются уравнениями передачи в А-параметрах. Параметры А11 и А22 являются безразмерными, параметр А12 имеет размерность сопротивления; параметр А21- размерность проводимости.
     Всего можно записать шесть различных  по форме, но по существу эквивалентных, т.е. математически равносильных(Приложение А).
1.3 Применение матриц  к расчету четырехполюсников
     Любую из систем уравнений передачи четырехполюсника можно записать в матричной форме. В частности для системы уравнений  в А- параметрах.
U1=A11U2+A12I2
 I1=A21U2+A22I2           

 получим:
                                                                               (2)
 где    - квадратная матрица коэффициентов;
 и  – матрицы-столбцы напряжения и тока соответственно на первичных и вторичных выводах.
     Всего можно записать шесть различных  по форме, но по существу эквивалентных, т. е. математически равносильных, пар  уравнений (число сочетаний из четырех  по два).
Уравнения типа Y

или
, где все коэффициенты —  проводимости.
Уравнения типа Z

или
 с коэффициентами — сопротивлениями. 

Уравнения типа H

или

с коэффициентами, размерность которых, как и в  первых трёх системах уравнений, непосредственно  следует из самой записи уравнений.
Уравнения типа G

или
.
Уравнения типа B

или
. 
 
 
 

1.4 Свойства параметров-коэффициентов
     СистемыA-, Y-, Z-, H-, G-, B-параметров образованы из коэффициентов уравнений передачи объединяют одним названием параметры-коэффициенты. Так же их называют первичными параметрами. Рассмотрим их основные свойства.
    Параметры-коэффициенты определяются только схемой четырехполюсника и ее элементами и не зависят от внешних цепей, между которыми может быть включен четырехполюсник, т. е. они характеризуют собственно четырехполюсник.
    Все системы параметров-коэффициентов описывают один и тот же четырехполюсник, поэтому между различными системами параметров-коэффициентов существует однозначная взаимосвязь.
    Пассивный четырехполюсник полностью характеризуется не более  чем тремя  независимыми параметрами.
    При изменении направления передачи энергии через четырехполюсник во всех выражениях, включающих А- параметры, коэффициенты А11 и А22 меняются местами.
    Симметричные пассивные четырехполюсники имеют только два независимых параметра. В самом деле, в случае симметричного пассивного четырехполюсника не имеет значения направление передачи энергии: напряжения и токи на входе и выходе не изменяются при замене местами зажимов.
    Параметры-коэффициенты имеют определенный физический смысл. Для выявления этого физического смысла следует четырехполюсник поставить в такой режим работы, при котором уравнения передачи содержат лишь один интересующий нас параметр. Подобное произойдет, если использовать режимы холостого хода и короткого замыкания.
    Из предыдущего свойства следует, что параметры-коэффициенты являются комплексными величинами, так как они определяются отношением комплексных амплитуд (действующих значений) напряжений и токов. В случае анализа четырехполюсника в режиме негармонических колебаний используют спектральные представления электрических величин. Можно показать, что параметры-коэффициенты, рассматриваемые относительно не отдельной частоты, а определенного спектра частот, являются рациональными функциями оператора j?. При переходе от оператора j? к оператору p параметры-коэффициенты представляют собой рациональные функции оператора p.
1.5 Режимы четырехполюсников
     При расчете режима работы четырехполюсника с применением различных типов  уравнений принято выбирать положительные  направления токов неодинаковыми. Положительные направления токов  по рис.1 (I1 и I2) часто выбирают для пассивных четырехполюсников с источником питания на первичных — входных выводах и приемником с сопротивлением Zн на вторичных выходных выводах и записи уравнений типа А, а обратные положительные направления – с источником питания на вторичных и приемником с сопротивлением Zн на первичных и записи уравнений типа В.
     Рассмотрим  входные сопротивления четырехполюсников. Отношение напряжения U1 к току I1 при питании четырехполюсника со стороны первичных выводов Z на вторичных (рис. 7) называется входным сопротивлением четырехполюсника со стороны первичных выводов Z1вх.
     При питании четырехполюсника со стороны  вторичных выводов и сопротивлении  нагрузки Zна первичных (рис. 8) отношение напряжения U2 к току I2 — это входное сопротивление четырехполюсника со стороны вторичных выводов Z2вх
     Входное сопротивление четырехполюсника определяет режим работы источника питания  и зависит от структуры и параметров составляющих четырехполюсник элементов, т. е. коэффициентов четырехполюсника, а также от сопротивления нагрузки, т. е. сопротивления приемника.
     Для определения входных сопротивлений  Z1вх и Z2вх можно воспользоваться любым из типов уравнений, однако наиболее простые выражения получаются, если соответственно выбрать уравнения типов А и В: 

                                                  (3)
                                                    (4)
 
 

    Рис. 7
 
 

Рис. 8
     Входное сопротивление четырехполюсника не является его внутренним параметром, так как оно зависит не только от свойств четырехполюсника, но и  от свойств внешней цепи (нагрузки), на которую замкнута пара зажимов  четырехполюсника. 

1.6 Расчеты четырехполюсников
     Рассмотрим  симметричный четырехполюсник. При  питании четырехполюсника со стороны  первичных выводов и разомкнутых  вторичных получаем Z=Z11. При питании со стороны вторичных выводов и разомкнутых первичных у симметричного четырехполюсника должно быть такое же входное сопротивление Z=Z1х.
Из уравнений
U1=Z11I1+Z12I2                        
U2=Z21I1+Z22I2     
или

при I1=0 получаем Z22=U2/I2=Zвх, и, следовательно,     Z22=Z11.
     Такие же рассуждения приводят к равенствам
A11=A22; Y11=Y22.
      Если два  Г-образных четырехполюсника соединить  соответственно друг с другом выводами 1 и 1', то получится симметричный Т- образный четырехполюсник. 
 
 
 

Рис. 9
     Найдем  коэффициенты уравнений типа А симметричного  Т- образного четырехполюсника (рис. 9).
     При холостом ходе на вторичных выводах (I'2=0) из рис.9 следует, что
I1X=U1/(Z1/2+Z2)
U2X=Z2 I1X                                                                                         (5)
 Или
 U2X=U1Z2/(Z1/2+Z2).                                                                         (6)
       Сравнив эти выражения с уравнениями  при  I2’=0, определим
A21=1/Z2
A11=1+Z1/2Z2.                                                                                   (7)
     При коротком замыкании вторичных выводов (U2=0) из рис.9 следует, что I2K’=I1KZ2/(Z2+Z1/2) или I1K=(1+Z1/2Z2)I2K’;
.                                            (8)
     Сравнив эти выражения с уравнениями  при U2=0, найдем
A12=Z1(1+Z1/4Z2),
A22=(1+Z1/2Z2),                                                                                (9)
т. е. A22=A11, как и должно быть у симметричного четырехполюсника. 
 
 

2 Разработка и изготовление сменного модуля для проведения лабораторных работ по исследованию Т-образной электрической цепи
2.1 Проектирование модуля
    Проектируется схема для проведения исследования Т-образной электрической цепи.
    Подбираются сопротивления в четырехполюсник, которые будут располагаться на печатной плате будущего сменного модуля.
    Определяются подключение исследуемой схемы к измерительным приборам, источнику сигнала.
2.2 Изготовление модуля
    На макетную плату, в соответствии со схемой, монтируются сопротивления.
    Припаиваются соединительные провода к плате и разъему, соединяющему будущий модуль с установкой “Каскад”.
    Изготавливается сменный модуль для проведения работы.
    Проверяется работоспособность сменного модуля.

Схема 1.Схема  сменного модуля соединенного с установкой “Каскад”
Номиналы  резистивных элементов:
R1=750Ом;
R2= R3=1кОм;
R3’=480Ом;
R5=200Ом;
R6=R7=R8=R9=100Ом;
     К входу четырехполюсника подключен  источник питания постоянного напряжения (10В).
     Тумблер SA1 имеет 6 положений для исследования 6 вариантов подключения исследуемой цепи. Тумблер SA2 позволяет переключать между резисторами R3 и R3’.
     Тумблер SA3 позволяет переключаться между режимами измерения входного и выходного напряжения. Тумблер SA4 позволяет менять вход с выходом местами.
3 Расчет и исследование Т-образного четырехполюсника
     Проверим  разработанный сменный модуль на симметричность и найдем входные  и передаточные характеристики.
     Т.к. в симметричном четырехполюснике перемена местами входных зажимов не изменяет напряжений и токов в цепи, с  которой он соединен, то с помощью  тумблеров SA1 и SA4 произведем замену  входных и выходных зажимов и исследуем Т-образный четырехполюсник. C помощью тумблера SA2 произведем замену резистора R3 на R3’, для измерения входных и передаточных характеристик несимметричного четырехполюсника. 
     Снимем  показания вольтметра на входе и  выходе четырехполюсника при входном  напряжении равным 10В.
После проведения лабораторных измерений  получили:
  Напряжение,В
№ схемы Uвх Uвых
1 10 5,37
2 9,93 5,33
3 10 5,37
4 10 5,37
5 9,9 5,35
6 10 5,37
 
Рассчитаем токи и передаточные сопротивления:
I= Uвх/R=10/1000=0,01А
R54= U5/I=5,33/0,01=533Ом
R44= U4\I=10/0,01=1000Ом
I= Uвх\R=10/1000=0,01А
R45= U4\I=9,9/0,01=990Ом
R55= U5\I=5,37/0,01=537
     Т.К. при изменении местами входа и выхода, передаточные характеристики, напряжения и ток в цепи не изменяется, то при данных значениях сопротивлений четырехполюсник является симметричным.
C помощью тумблера SA2 произведем замену резистора R3 на R3’.
После проведения лабораторных измерений  получили:
  Напряжение,В
№ схемы Uвх Uвых
1 10 6,67
2 9,94 6,63
3 9,98 6,65
4 9,99 6,66
5 10 6,67
6 9,96 6,64
 
 
 
 
 
Рассчитаем токи и передаточные сопротивления:
I= Uвх\R=10/1000=0,01А
R54= U5\I=6,63/0,01=663Ом
R44= U4\I=9,98/0,01=998Ом
I= Uвх\R=9,99/480=0,02А
R45= U4\I=10/0,02=500Ом
R55= U5\I=6,64/0,02=332Ом
     По  результатам измерений видно, что передаточные характеристики, напряжения и ток в цепи изменяются, следовательно при данных значениях сопротивлений четырехполюсник не будет являться симметричным. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение
     В данной курсовой работе мы спроектировали и изготовили сменный модуль для  проведения лабораторных работ по изучению входных и передаточных характеристик.
     Изготовленный сменный модуль имеет широкое  практическое применение, т.к. два сопротивления, входящие в схему модуля, можно  менять местами в цепи при помощи тумблера тем самым меняя характеристики четырехполюсника.
     Нами  было проведено экспериментальное  исследование Т-образного четырехполюсника на симметричность при разных значениях  сопротивлений.
     Сделан  вывод при каких значениях  сопротивлений четырехполюсник  является симметричным, а при каких  не является. Сделанный вывод подтверждается теоретическими данными. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список использованных источников
1. Бакалов  В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы  теории цепей. –                                          М.:Радио и связь, 2000.
2. Зевеке  Г.В., Ионкин П.А. Основы теории  цепей. - М.: ЭнергоАтомИздат,  1989.
3. Нейман  Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические  основы электротехники. – Ленинград:  ЭнергоИздат,1981.
4.  Попов  В.С. Теоретическая электротехника. – М., Энергия, 1978. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Приложение А 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Приложение  Б
Читинский государственный университет
Кафедра «Физики и техники связи» 
 
 
 

Лабораторная  работа 

По дисциплине
«ФИЗИКА»
«Исследование разветвленной электрической цепи» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Лабораторная  работа ОЦ302
Исследование  разветвленной электрической  цепи
Приборы и оборудование: Лабораторный стенд «Каскад», модуль с исследуемой схемой, вольтметр и двулучевой осциллограф.
Цель  работы
     Целью работы является экспериментальное  исследование входных и передаточных характеристик разветвленной резистивной  электрической цепи.
1 Теоретическая часть
Резистивные цепи
       Пусть к резистивному элементу  R приложено гармоническое напряжение
      u = Umsin (?t + ?n)                    (5.1)
     Согласно  закону Ома через элемент R будет протекать ток
                               (5.2)
где Im = Um/R — амплитуда; ?і = ?u — начальная фаза тока. Таким образом, ток i и напряжение u в резистивном элементе совпадают по фазе друг с другом (рис. 2.6, а). Средняя за период Т мощность, выделяемая в резисторе R,
                         (5.3)
     При последовательном или параллельном соединениях нескольких резистивных элементов ток в цепи определяется уравнением, аналогичным (5.2), где R определяется согласно (5.4) для последовательного и (5.5) для параллельного соединений элементов. При этом фазовый сдвиг между током и приложенным напряжением остается равным нулю.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.