Elektronika va sxemalar fanidan laboratoriya mashg’ulotlari 1-laboratoriya ishi: Universal laboratoriya stenti bilan tanishish

4 - LABORATORIYA ISHI
RL VA RC-zanjirlarini o‘zgaruvchan chastotalarda tadqiq etish
Ishning maqsadi: har xil chastotalarda RL- va RC-zanjirlari kuchlanishlari qiymatlari, hamda garmonik tok va kuchlanish orasidagi fazalar siljishini eksperimental aniqlashni o‘rganish; fazometr ishlashini va ikki garmonik qiymatlar orasidagi fazalar farqini fazometr yordamida o‘lchash usuli bilan tanishish.
4.1. Qisqacha nazariy ma'lumot
Biror passiv element orqali quyidagi tok oqayotgan bo’lsin
(4.1)
Shu elementda kuchlanish va tokning garmonik tebranishi amplitudalari va boshlang’ich fazalari orasidagi bog’lanishni aniqlaymiz; bunda ularning musbat yo’nalishlari mos, deb qabul qilamiz.
Rezistorda: (4.2)
Bundan ma'lum bo’ladiki, rezistiv qarshilikda tok va kuchlanish amplitudalari orasidagi bog’lanish bo’ladi. Bunda tebranishlar fazalari mos keladi, ya'ni rezistorda tok va kuchlanishlarning tebranishlari fazada bo’ladi. Ularning vektor diagrammalari 4.1-rasmda keltirilgan.

4.1-rasm. Rezistorli zanjir sxemasi va vektor diagrammasi.
Induktivlik qaltagi mavjud bo’lgan zanjirdan (4.1) garmonik toki oqib o’tganda induktivlikdagi kuchlanish quyidagi qonuniyatda o’zgaradi

Demak, tok va kuchlanish garmonik tebranishlari amplitudalari orasida quyidagi bog’lanish mavjud bo’lar ekan:

Aniqlangan (4.1) va (4.3) ifodalar tahlilidan ko’rinadiki, induktivlikda tokning garmonik tebranishi kuchlanish tebranishidan faza bo’yicha burchakka kechikar (orqada qolar) ekan; yoki, shu ma'nodagi boshqacha ta'rif - kuchlanish garmonik tebranishlari fazasi bo’yicha tok tebranishlaridan burchakka ildamlab (ilgarilab) ketar, yoki oldinda bo’lar ekan.
Ketma-ket ulangan (4.2-rasm) rezistiv va induktiv qarshiliklari bo’lgan elektr zanjirida (qisqalik uchun RL–zanjir) garmonik tebranishlar ham aktiv, ham induktiv tashkil etuvchilardan iborat bo’ladi. Zanjirda qarshiliklarning qanday tashkil etuvchisi kattaroq yoki kichikroq ekanligiga qarab, tok kuchlanishga nisbatan 0 < burchakka kechikadi. Tok I, rezistordagi kuchlanish , induktivlikdagi kuchlanish va keltirilgan kuchlanish oralaridagi faza siljishi quyidagi ifodalar yordamida hisoblanadi:







4.2-rasm. Ketma-ket RL – zanjiri sxemasi; b) vektor diagrammasi.
Sig’imga garmonik kuchlanish ulansa, tok quyidagicha ifodalanadi:

demak, kuchlanish egri chiziqi tok egri chiziqidandan burchakka kechikadi. Sig’imda garmonik tok va kuchlanish tebranishlari amplitudalari quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi

Parametrlari aralash sxemalarda – rezistiv qarshilik R va sig’im C mavjud bo’lganda (4.3-rasm), kuchlanish tebranishi tokning tebranishidan burchakka kechikadi. RC–zanjirlarda tok va kuchlanish amplitudalari, hamda ular orasidagi fazalar farqi quyidagi ifodalar yordamida aniqlanadi:




4.3-rasm. a) Ketma-ket RS – zanjiri sxemasi; b) vektor diagrammasi.
Quyida RL- va RS-zanjirlar sxemalari reaktiv elementlarining kuchlanishlari ta'sir etuvchi qiymatlarining chastotaga bog’liqligi keltirilgan (4.4-rasm).

4.4-a, rasm RL zanjirining sxemasi, 4.4-b rasm RS zanjirining sxemasi, 4.5,a-rasm sxemasi (2 egri chiziq) ta'minlash kuchlanishlari va toklari orasidagi fazalar siljishining chastotaga bog’liqligi keltirilgan.

Ikkala sxema uchun aktiv R, reaktiv Q va to’la S quvvatlar quyidagi ifodalar yordamida aniqlanadi:



Shuni ta'kidlash zarurki, (4.16) ifodada RL – zanjir uchun reaktiv qarshilik RC – zanjir uchun (4.18).
4.2. Dastlabki hisoblashlar
4.2.1. O’rganilayotgan RL–zanjir (4.2,a-rasm) uchun U = 2V., R = 1kOm va L (L uchun qiymatlarni 4.1-jadvaldan oling) bo’lganda (4.6) - (4.8) ifodalar yordamida chastotalar f =(0,2; 0,5; 1; 1,5; 2) bo’lganda ( f ), ( f ), ( f ) funktsiyalarni hisoblab, grafiklarini quring, bunda . hisoblashlar natijalarini 4.2-jadvalga kiriting.
O’rganilayotgan RC–zanjir (4.3,a-rasm) uchun U = 2V, R = 1kOm va C (C uchun qiymatlarni 4.1-jadvaldan oling) bo’lganda (4.11) - (4.13) ifodalar yordamida chastotalar f = (0,2; 0,5; 1; 1,5; 2) bo’lganda ( f ), ( f ), ( f ) funktsiyalarni hisoblab, grafiklarini quring, bunda . hisoblashlar natijalarini 4.2-jadvalga kiriting.
4.2.2. Chastota bo’lgandagi elementlarning tok va kuchlanishlar vektor diagrammalarini quring.
Elementlar parametrlarining qiymatlari 4.1-jadval

4.3. Ishni bajarish
4.6-rasmda keltirilgan sxemani stendda yig’ing.

Tajriba sxemasi yig’ilayotganda manba Ye2 sifatida chastotalar generatorining «G2» chiqish klemmasi kuchlanishi ishlatiladi. Kuchlanish regulyatori yordamida generator blokining «U_chiq» chiqishida U=2V. kuchlanishni o’rnating. Kirish kuchlanishining nazorati V1 voltmetri yordamida bajarilsin va uning qiymatini barcha chastotalarda o’zgarmas saqlansin. Qarshilikdagi U_R kuchlanishni V2 voltmetr bilan, kirish kuchlanishi va toki orasidagi faza siljishi ni fazometr bilan 2.1-xolatdagi chastotalar uchun o’lchansin. Induktivlikdagi kuchlanish quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi

O’lchov natijalarini 4.2-jadvalga kiritilsin.

Tarkibida RC bo’lgan zanjirni tekshirish uchun, 4.6-rasmda keltirilgan induktivlik o’rniga sig’im o’rnatiladi va RL-zanjir o’rnatilganidek va o’lchanadi. Sig’imdagi kuchlanish quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi.

O’lchov natijalari 4.2-jadvalga kiritilsin.
Hisoblashlar va o’lchovlar natijalari

4.4. Hisobot tarkibi.
Hisobotda quyidagilar mavjud bo’lishi shart
Hisobotda quyidagilar mavjud bo’lishi shart:
4.1. Ishning nomi, maqsadi.
4.2. O’lchovlar sxemalari.
4.3. Hisoblashlar ifodalari.
4.4. Dastlabki hisoblashlar va o’lchovlar natijalari keltirilgan jadval.
4.5. Chastotaviy tavsiflar ( f ), ( f ), yoki ( f ) ( f ).
4.6. Chastota f = bo’lgandagi kirish kuchlanishi va toki oniy qiymatlarining grafigi.
4.7. Chastota f = bo’lgandagi zanjir elementlarining kuchlanish va toklari vektor diagrammalari.
Qo’shimcha
4.5. Nazorat savollari
4.5.1. Qanday tok va kuchlanishlar garmonik qiymatlar deyiladi?
4.5.2. Qanday parametrlar bilan ular xarakterlanadiq
4.5.3. Davriy tebranishning ta'sir etuvchi qiymati deb nimaga aytiladi va u qanday aniqlanadi?
4.5.4. Rezistiv qarshilik, induktivlik va sig’imdagi tok va kuchlanishlar amplitudalari (oniy qiymatlari) qanday ifodalar bilan bog’langan?
4.5.5. Fazalar sijish burchagi deb nimaga aytiladi?
4.5.6. Rezistiv qarshilik, induktivlik va sig’imdagi tok va kuchlanishlar fazasi bo’yicha qanday siljigan?
4.5.7. RL- va RC-zanjirlar uchun aktiv, reaktiv va to’la quvvatlar qanday aniqlanadi?
4.5.8.Aktiv, reaktiv va to’la quvvatlar qanday aniqlanadi?
4.5.9.Vektor diagrammasi deb nimaga aytiladi?
4.5.10.Ketma-ket ulangan RLC zanjir uchun quyidagi qolatlar uchun vektor diagrammasini quring: a) X_L < X_C b) X_L > X_C.
4.5.11. Kirish kuchlanishi chastotasi o’zgarganda 4.2,a- va 4.3,a-rasmlar elementlaridagi kuchlanishlar qanday o’zgaradi?
4.5.12. Kuchlanish U o’zgarmas va chastota f o’zgarganda 4.2,a- va 4.3,a- rasmlardagi ajralayotgan aktiv quvvat qanday o’zgaradi?