Elektrotechnika

  

Instrukcja

 do

 laboratorium

  

 

Ćw. 2

 

Katedra Elektrotechniki
Teoretycznej i Informatyki 

 

Gdańsk, 2009 

Obwody  prądu  sinusoidalnego  

z  elementami  liniowymi  RLC 

2

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z własnościami obwodów liniowych

RLC przy wymuszeniach sinusoidalnych, oraz pomiary prądów, napięć oraz mocy w obwo-
dach zasilanych napięciem sinusoidalnym.

Zakres ćwiczenia obejmuje:

• przygotowanie do ćwiczenia według punktu 2,
• połączenie obwodów rozwiązanych w ramach przygotowania do ćwiczenia na stole labo-

ratoryjnym,

• wykonanie pomiarów napięć, prądów oraz mocy, na wskazanych przez prowadzącego

elementach obwodu zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie 3,

• porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń,
• opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.

2. PRZYGOTOWANIE DO ĆWICZENIA

Na podstawie informacji z wykładów oraz podanej literatury, należy zapoznać się w wła-

ściwościami obwodów, zawierających elementy R, L, C - w szczególności dotyczy to wyzna-
czania wartości reaktancji X

C

i X

L

, wartości impedancji Z, postaci praw Ohma i Kirchhoffa dla

takiego typu obwodu. Narysować tablice pomiarowe.

Przygotowanie teoretyczne jest warunkiem koniecznym przystąpienia do realizacji ćwi-

czenia.

3. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Sprawdzić rodzaj i zakres stosowanych urządzeń i przyrządów pomiarowych. Połączyć

obwód i ustawić odpowiednie wartości w obwodzie. Każdorazowo przed załączeniem zasila-
nia należy dokładnie sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego ćwicze-
nia na załączenie zasilania. Przyjęte wartości elementów oraz parametry napięcia zasilającego
zanotować w tablicy zestawień elementów obwodu. Podczas pomiarów, w celu uzyskania
odpowiedniej ich dokładności, należy dobierać zakresy przyrządów w ten sposób, aby ich
wskazania były jak największe. Wyniki pomiarów prądu, napięć na poszczególnych elemen-
tach obwodu (rezystor, indukcyjność, pojemność) oraz mocy czynnej zanotować w tablicach
pomiarów i obliczeń. Sprawdzić bilans mocy w obwodzie wyznaczając moc czynną z pomia-
ru watomierzem, oraz moc pozorną z pomiarów prądu i napięcia zasilającego.

Przy pomocy oscyloskopu zaobserwować przesunięcie fazowe między napięciem i prą-

dem dla cewki indukcyjnej, kondensatora i układu złożonego (RL, RC) - jako sygnał prądu
podłączyć do wejścia oscyloskopu spadek napięcia na dodatkowym rezystorze, połączonym
szeregowo z badanym obiektem. Uwaga: przy posługiwaniu się standardowym oscylosko-
pem, przy podłączaniu sygnałów mierzonych do jego wejść zaciski masowe (ekrany sygna-
łowych kabli koncentrycznych) muszą być dołączone do tego samego punktu obwodu, gdyż
są zwarte wewnątrz oscyloskopu. W ćwiczeniu zastosowano oscyloskop z całkowitą separacją
galwaniczną wejść, dlatego nie jest konieczne przestrzeganie tej zasady.

Na rys. 1 przedstawiono ogólny schemat połączeń do badania obwodu RLC.

Obwody  prądu  sinusoidalnego  z  elementami  liniowymi  RLC

3

Rys. 1. Ogólny schemat połączeń

Tablica 1. Wyniki pomiarów

S1

S2

P

W

[W]

U

V0

[V]

I

A1

[A]

U

V1

[V]

I

A2

[A]

I

A3

[A]

U

V2

[V]

O

Z

Z

O

Z

Z

4. OPRACOWANIE WYNIKÓW

Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:

• wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu,
• tablice wyników pomiarów, obserwacji, obliczeń,
• porównanie zmierzonych parametrów z parametrami uzyskanymi z obliczeń,
• obliczenie - na podstawie wyników pomiarów - rzeczywistych parametrów cewki i kon-

densatora, używanych w ćwiczeniu,

• spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia,
• odpowiedź na pytanie (zagadnienie) podane przez prowadzącego.

Sprawozdanie - jedno dla odbywającej ćwiczenie grupy - należy złożyć w ciągu tygodnia

od wykonania ćwiczenia w laboratorium (podczas kolejnych zajęć w ramach przedmiotu).

5. PYTANIA KONTROLNE

a) Podać definicje prawa Ohma oraz pojęcia impedancji dla obwodu szeregowego RLC.
b) Wyjaśnić dlaczego wartości napięć lub prądów na elementach obwodu nie można sumo-

wać algebraicznie.

c) Podać wzory na moc czynną, bierną i pozorną, podać interpretację fizyczną tych wielko-

ści.

d) Dlaczego elementy typu R, L i C nie są elementami idealnymi i jakie są ich schematy za-

stępcze.

LITERATURA

[1] Pr. zb. : Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków. Podręcznik akademicki – Me-

chanika. WNT, Warszawa

[2] Kurdziel R.: Podstawy elektrotechniki. WNT Warszawa