Обробка результатів експериментів

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З ДИСЦИПЛІНИ “ПРОМИСЛОВА ЕЛЕКТРОНІКА”

Для студентів напрямку “Електротехніка та електротехнологія”

Київ 2010

Методичні вказівкидо виконання лабораторних робіт з дисципліни «Промислова електроніка» для студентів напрямку “Електротехніка та електротехнологія” /Уклад.: Кучеренко М. Є., Побєдаш К.,К., Скринник О. М., Трубіцин К., В., Зіменков Д. К. –К.: ІВЦ Видавництво «Політехніка», 2009. – 33 с.

Укладачі: Кучеренко Микола Єлисейович,

Побєдаш Костянтин Каленикович,

Скринник Олексій Миколайович,

Трубіцин Костянтин Вікторович,

Зіменков Дмитро Костянтинович.

Відповідальний редактор Сільвестров А. М.

Рецензенти: Кулєшов Ю. Є., к.т.н., проф.

………………………………………….…..

Вступ

Лабораторні роботи до дисципліни «Промислова електроніка», як правило, проводяться традиційно на фізичних макетах. Необхідність в таких роботах незаперечна. Проте реальні лабораторні установки мають ряд обмежень. Перш за все вони недостатньо універсальні, їх кількість в лабораторії обмежена, робота на них небезпечна як для студентів так і для самих лабораторних установок. Такі роботи виконуються, як правило, бригадою. Кожна бригада налічує декілька чоловік, тому практично неможливо кожному дати індивідуальні завдання. Останнім часом все більше розповсюдження знаходить дистанційна форма навчання. В цьому випадку студент практично не має можливості виконувати роботи на реальних установках.

Розширити можливості студентів освоювати дисципліну «Промислова електроніка», особливо в зв’язку зі збільшенням вимог до самостійної роботи студентів та широким упровадженням дистанційних форм навчання покликані комп’ютерні технології в навчанні.

Серед можливих варіантів програм вибрано, на погляд авторів, найпростішу у використанні і досконалу, а саме Electronics Workbench (EWB). Наявність у програмі віртуальних контрольно-вимірювальних приладів дозволяє планувати та проводити широкий спектр експериментів: від навчальних дослідів до дослідження реальних пристроїв. Такий підхід – ідеальний засіб для навчання, оскільки дає змогу зняти майже всі обмеження щодо елементної бази та контрольно-вимірювальних приладів, а також проблеми, пов’язані з можливістю некоректних дій експериментатора.

Виконання лабораторних робіт з використанням програми EWB дає змогу експериментального дослідження сталих і перехідних процесів в електронних пристроях, безпосередньо спостерігати на екрані мультимедійного осцилографа змінні їх електричного стану у часі, порівнювати результати розрахунків та моделювання, досліджувати залежності цих змінних від параметрів елементів схем, в тому числі і в аварійних режимах, що неможливо на реальних лабораторних стендах

Програма EWB, як навчальна, розвиває творчий почин у навчанні і студент може виконувати не тільки завдання викладача, а пропонувати й апробувати свої технічні рішення.

Завдання до лабораторних робіт методично відпрацьовані зі студентами інституту енергозбереження та енергоменеджменту НТУУ "КПІ". Перелік лабораторних робіт та обсяги завдань до їх виконання можуть бути змінені в залежності від обсягу учбових годин відповідних спеціальностей.

Лабораторна робота №1

Програма схемотехнічного моделювання

Electronics Workbench (EWB)

Мета роботи: ознайомлення з програмою EWB та набуття навичок моделювання на прикладі дослідження RC –кіл з послідовним і паралельним з’єднаннями.

Робоче завдання

1. Ознайомитись з робочим вікном програми, компонентами програми і установленням їх параметрів та процедурою побудови експериментальних моделей.

2. Ознайомитись з контрольно–вимірювальними приладами програми: амперметром, вольтметром, мультиметром, функціональним генератором, осцилографом та графопобудовником (Bode Plotter).

3. Побудувати експериментальну модель електричного кола з послідовним з’єднаннями R і C елементів (рис. 1), приєднаних до джерела несинусоїдальної напруги: u=U₀+U_m·sinωt B. В якості джерела несинусоїдальної напруги використати функціональний генератор, рис. 2. Параметри елементів кола встановити відповідно до варіанту завдання, (додаток, табл. 1).

4. Виміряти за допомогою вольтметра і мультиметра напруги на ємності і резисторі в режимах постійного та змінного струмів. Виміряні значення записати в таблицю 1.

Примітка: в режимі змінного струму покази приладів в діючих значеннях.

Таблиця 1

Значення напруг, В	U_C–	U_R–	U_C~	U_R_~
Вимірювальні
Розрахункові

5. Одержати осцилограми вхідної напруги і напруг на R і C елементах в режимі відкритого входу осцилографа.

6. Побудувати експериментальну модель електричного кола з паралельним з’єднанням R і C елементів, рис. 3. Несинусоїдальний струм i=I₀+I_m·sinωt подати джерелами постійного і синусоїдального струмів, рис. 4. Параметри елементів кола встановити відповідно до варіанту завдання.

7. Виміряти струми в ємності і резисторі та напругу на резисторі в режимах постійного та змінного струмів. Виміряні значення записати в таблицю 2.

Таблиця 2

Значення струмів, mА і напруг, В	I_C–	I_R–	I_C~	I_R~	U_R–	U_R_~
Вимірювальні
Розрахункові

Обробка результатів експериментів

1. Виконати розрахунки електричних кіл (рис. 1 та 3) і визначити величини відповідно до таблиць 1 і 2. Результати розрахунку записати у відповідні таблиці.

2. Побудувати осцилограми вхідної напруги та напруг на елементах для електричного кола, що на рис. 1.

Контрольні запитання і завдання

1. Як будувати експериментальну модель на робочому полі програмного середовища EBW та установлювати параметри її компонент?

2. Пояснити порядок користування контрольно–вимірювальними приладами програми: амперметром, вольтметром, мультиметром, функціональним генератором, осцилографом та графопобудовником (Bode Plotter).

3. Зробити аналіз результатів вимірювань згідно п. 4 і 7 і відповідних розрахунків.

4. Ємність в електричному колі, що на рис. 1, називають роз’єднувальною. Чому? Яке співвідношення має бути в такому разі між ємнісним опором і опором резистора?

5. Яким чином впливає співвідношення між ємнісним опором і опором резистора в електричному колі, що на рис. 3, на значення постійної складової напруги на резисторі?

Осцилограми загальної напруги та напруг