Метод эквивалентного генератора

Если в электрической цепи только один НЭ, то ток в ветви с нелинейным элементом можно определить методом эквивалентного генератора. На рис. 6 показана схема электрической цепи и её приведение к эквивалентной схеме. На рис. 7 показано графическое решение задачи с учетом соотношения .

Рис. 6 Рис. 7

Описание установки

В лабораторной работе используется источник синусоидального напряжения Е = 0…12 В из блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ4 с регулируемым по величине напряжением и источник синусоидального напряжения из модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Для наблюдения вольтамперных характеристик используют осциллограф. Измерительные приборы расположены в блоке МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ постоянного тока. Нелинейные элементы электрической цепи выбирают из модуля НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

Подготовка к работе и вопросы для допуска студентов к работе

1. В работе исследуются цепи с нелинейными элементами, схемные изображения и вольтамперные характеристики которых представлены в Таблице 1. Нарисовать качественно вольтамперные характеристики нелинейных двухполюсников НЭ2 и НЭ4 при R =100 Ом. Напряжение на входе двухполюсников меняется от 0 до ±12 В.

Таблица 1

НЭ	НЭ1	НЭ2	НЭ3	НЭ4
I (U)			U ст= 6 В
НЭ	НЭ5	НЭ6
I (U)

2. Для нелинейной цепи, схема которой приведена на рис. 8, построить зависимость U _вых(U _вх), если R =100 Ом, U _ст= 6 В, на выходе:

1) R _н =∞, 2) R _н=100 Ом, 3) R _н=330 Ом.

3. Для разветвленной нелинейной цепи, схема которой приведена на рис. 9 рассчитать графическим методом напряжение U_ab и токи в ветвях. Вольт амперная характеристика нелинейного элемента 2 аппроксимирована выражением (для n ‒ нечетных номеров бригад) и (для n ‒ четных), для линейных элементов 1 и 3: ,

(ток в миллиамперах, напряжение в вольтах). Значения , , и Е приведены в Таблице 2.

Таблица 2

n
E, В
				1,5
												1,5

Рис. 8 Рис. 9

Содержание работы и порядок выполнения работы

· Собрать цепь по схеме рис. 1П протокола измерений. Исследуемые нелинейные двухполюсники НЭ1-НЭ7 приведены в Таблице 1. В качестве НЭ5 выбрать элемент, обозначенный в модуле НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ какR₁. В качестве НЭ6 выбрать элемент, обозначенный в модуле НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ как HL. Установить величину сопротивления R = 100 Ом в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ.

· Включить автоматический выключатель QF блока модуль питания и тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель Форма установить в положение .

· Регулятором Частота модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, установить значение частоты =200−300 Гц. Регулятором Амплитуда установить действующее значение напряжения на выходе модуля 7–8 В.

· Включить осциллограф. Подключить Вход 1 осциллографа к точке 1 (X). Подключить Вход 2 осциллографа к точке 2 (Y) (см. Методические указания).

· Получить на экране осциллографА изображения вольтамперных характеристик исследуемых нелинейных элементов НЭ1-НЭ6. Полученные изображения занести в отчет.

· Собрать цепь по схеме рис. 2П протокола измерений.

· Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблер SA3 источника МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ4 0…12 В.

· Плавно изменяя регулятором напряжения от нуля до 12 В с шагом 1,0 В экспериментально получить статические характеристики нелинейных двухполюсников НЭ5 (R₁) и НЭ6 (HL). Измеренные величины занести в табл. 1П протокола измерений.

· Поменять полярность источника напряжений и повторить эксперимент. Измеренные величины занести в табл. 1П протокола измерений.

· Построить на миллиметровой бумаге вольтамперные характеристики исследуемых нелинейных элементов.

· Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3П, установить величину сопротивления R = 100 Ом.

· Плавно изменяя регулятором входное напряжение от нуля до 12 В с шагом 1,0 В измерить выходное напряжение при 1) R _н =∞, 2) R _н=100 Ом, 3) R _н=330 Ом. Измеренные величины занести в табл. 2П протокола измерений. Построить на миллиметровой бумаге зависимость U _вых(U _вх).

· Собрать электрическую цепь по схеме рис. 4П. Установить на входе цепи напряжение Е =12В. Нелинейные элементы R₁ (НЭ5), HL (НЭ6) выбираются из блока НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Установить величину сопротивления линейного резистора R ₃= 100 Ом в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ.

· Измерить токи ветвей, напряжения и . Результаты измерений занести в табл. 3П.

· Поменять полярность источника напряжений, установить на входе цепи напряжение 5 В. Измерить токи ветвей, напряжения и . Результаты измерений занести в табл. 3П.

· Утвердить протокол измерений у преподавателя.

· Выключить тумблер SA3 источника МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ4 и автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.