ZAKŁAD ELEKTROTECHNIKI

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

===================================================================================================

Temat ćwiczenia

OBWODY PRĄDU SINUSOIDALNIE ZMIENNEGO

1. WYZNACZANIE PARAMETRÓW CEWKI INDUKCYJNEJ

Schemat układu pomiarowego

Tabela pomiarów i wyników

A

A

W

W

V

V

Wartości zmierzone

Wartości obliczone

Pomiar |U|[V] |I|[A] P[W] |Z

L

|[

Ω] R

L

[

Ω] X

L

[

Ω]

L[H]

φ[rad]

1

0.5

rdzeń

0.5

Y

L

[S] G

L

[S] B

L

[S] L[H]

φ[rad]

Narysować wykresy wskazowe.

|Z|=

| |

| |

U

I

,

R

P

I

L

=

2

,

X

Z

R

L

L

=

−

2

2

tg

X
R

L

L

ϕ =

L

X

L

=

ω

1/Z

L

=Y

L

, G

P

U

L

=

2

,

B

Y

G tg

B

G

L

B

L

L

L

L

L

L

=

−

=

=

2

2

1

,

,

φ

ω

,

R

L

L

ϕ

U

U

U

U

U

U

R

L

R

I

L

L

Schemat zastępczy cewki i jej wykres wektorowy.

R

L

L

U

L

R

Schemat zastępczy cewki i jej wykres wektorowy.

I

I

I

ϕ

U

R

L

I

I

I

Z

L

≈

≈ 220 2

220

2

A

A

W

W

V

V

'

G

L

220

2

220

2

≈

≈

2. WYZNACZANIE PARAMETRÓW KONDENSATORA

Schemat układu pomiarowego jak dla pkt.1. (zamiast cewki indukcyjnej należy podłączyć
kondensator)

220V

V

*

*

W

A

Kondensator

Tabela pomiarów i wyników

Wartości zmierzone

Wartości obliczone

Pomiar |U|[V] |I|[A] P[W] |Z

C

|[

Ω] R

C

[

Ω] X

C

[

Ω]

C[F]

φ

[rad]

1.

0.5

Y

C

[S] G

C

[S] B

C

[S] C[F]

φ

[rad]

Narysować wykres wektorowy

|Z|=

| |

| |

U

I

; R

P

I

C

=

2

,

X

Z

R tg

X
R

C

X

C

C

C

C

C

=

−

=

=

2

2

1

,

,

ϕ

ω

1/Z

C

= Y

I

U

C

=

,

G

P

U

C

=

2

,

B

Y

G tg

B

G

C

B

C

C

C

L

L

C

=

−

=

=

2

2

,

,

φ

ω

,

,

I

R

C

C

U

U

R

U

C

U

R

U

C

U

ϕ

Schemat zastępczy kondensatora i jego wykres wektorowy.

R

C

C

U

R

C

Schemat zastępczy kondensatora i jego wykres wektorowy.

R

U

C

I

ϕ

I

I

I

I

I

'

G

C

3. SZEREGOWE POŁĄCZENIE KONDENSATORA I CEWKI INDUKCYJNEJ

Schemat układu pomiarowego. (do cewki indukcyjnej należy podłączyć szeregowo kondensator)

220V

V

*

*

W

A

Cewka indukcyjna

Kondensator

V

V

1

2

P. = |U|*|I|*cos

φ ⇒ φ

|Z|=|U|/|I|

R = R

c

+R

L

=

P

I

2

;

X =|X

L

-X

C

|

=

Z

R

2

2

−

Tabela pomiarów i wyników

Wartości zmierzone

Wartości obliczone

Pomiar

|U

1

| |U

2

| [V]

|I| [A]

P[W]

|Z|[

Ω] R[Ω] X[Ω] C lub L φ[rad]

1.

0.5

rezonans 30 V

I

max

=

|Y|[S]

G[S]

B[S]

C lub L

φ[rad]

U

=

Rezonans nastąpi gdy przy pewnym położeniu rdzenia, wkładanego do cewki, prąd I osiągnie
maksimum . Narysować wykresy wektorowe.

R

L

L

ϕ

U

U

U

U

U

U

R

L

R

R

C

C

U

U

R

U

C

U

R

U

U

I

ϕ

1

2

U

L

c

2

1

L

C

U

Szeregowy układ kondensatora i cewki oraz jego wykres wektorowy.

R

C

≈ 0

4 RÓWNOLEGŁE POŁĄCZENIE KONDENSATORA I CEWKI INDUKCYJNEJ

Schemat układu pomiarowego (z cewką indukcyjna należy równolegle podłączyć kondensator).

220V

V

*

* W

A

Cewka

Kondensator

1

2

A

A

indukcyjna

P. = |U|*|I|*cos

φ ⇒ φ

Y=1/Z;

G=G

c

+G

L

=

P

U

2

;

B =|B

B

C

-B

L

|

=

Y

G

2

2

−

Tabela pomiarów i wyników

Wartości zmierzone

Wartości obliczone

Pomiar |U|[V] |I| |I

1

| |I

2

|

[A] P[W]

|Y|[S]

G[S]

B[S]

C lub L

φ[rad]

1.

100

|Z|[

Ω] R[Ω] X[Ω] C lub L φ[rad]

Narysować wykresy wektorowe.

R

L

L

U

L

R

C

R

1

2

U

L

Równoległy układ kondensatora i cewki oraz jego wykres wektorowy.

I

ϕ

R

R

R

I

ϕ

L

c

2

1

C

U

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

G

L

G

C

G

C

≈ 0

ϕ

Dowolny dwójnik RLC przy danej częstotliwości można przedstawić w postaci dwu równoważnych
modeli obwodowych :
-szeregowego (zawiera R i X)
-równoległego (zawiera G i B)
Dwójniki te wynikają z interpretacji impedancji i admitancji.
Znak reaktancji X i susceptancji B ustalamy na podstawie wyników z punktów 1 i 2.

U

=

Z

Z

I

,

Z

Z

=

=R+jX

[Z

Z

=Z

c

+Z

L

= r

C

+r

L

+j(x

L

-x

C

) ]

I=Y

Z

U

Y

Z

=G+jB

[

Y

Y

Y

G

G

j B

B

Z

=

+

=

+

+

−

1

2

1

2

2

1

(

)

]

Y

z

G

jB

I

I

B

I

G

U

U

I

Z

Z

R

jX

I

U

U

X

U

R

I

U

Sprawozdanie winno zawierać:
-zestawienie wyników pomiarów w tabelach
-obliczenia parametrów kondensatora rzeczywistego, cewki rzeczywistej na rdzeniu powietrznym
i rdzeniu żelaznym
-wykresy wektorowe kondensatora rzeczywistego, cewki na rdzeniu powietrznym oraz
szeregowego układu kondensator i cewka na rdzeniu powietrznym.
UWAGA:
Przy ustalaniu napięcia zasilającego autotransformatorem prąd w wszystkich pomiarach nie
powinien przekraczać wartości 1[A]