1

wiczenie .4 BADANIE OBWODÓW RLC

STANOWISKO I. Badanie obwodów R L C przy cz stotliwo ci 50 Hz

W skład zestawu wiczeniowego wchodzi zespół zasilaj cy oraz zespoły

przeł czanych skokowo: rezystorów, kondensatorów i cewek indukcyjnych.

Program wiczenia obejmuje badanie elementów oraz zestawianych z nich układów

szeregowych, równoległych i szeregowo-równoległych.

Układ zasilania elementów i układów RLC

Prowadz cy wiczenie okre la układ poł cze układu RLC

Schematy badanych układów R L C wraz z przyrz dami pomiarowymi:

a1)

a2)

a3)

a4)

bl)

b2)

b3)

b4)

c1)

c2)

c3

230 V~

AT

Tr

V

W

A

2

Wykonanie wiczenia

Prowadz cy wiczenie okre la nastawy przeł czników w zespołach rezystorów,

kondensatorów i cewek indukcyjnych (pozostaj one niezmienne w całym czasie wykonania

wiczenia) oraz układy, które b d kolejno ł czone i badane.

4.2. BADANIE ELEMENTÓW

Tablica wyników pomiarów i oblicze

Pomiary

Obliczenia

U

I

P

Z

cos

ϕ

ϕ

tg

ϕ

tg

δ

Element

–nastawa

przeł cznika

V

A

W

–

°

–

–

rezystor – . . .

–

kondensator – . . .

cewka – . . .

–

Wzory do oblicze (pomijamy moc pobieran przez i cewk pr dow watomierza):

I

U

Z

=

;

I

U

P

⋅

=

ϕ

cos

;

ϕ

δ

tg

tg

1

=

;

dobro kondensatora

=

=

ϕ

tg

Q

L

; reaktancja pojemno ciowa X

C

≅ Z= . . . ;

pojemno

=

⋅

⋅

=

C

X

f

C

π

2

1

µF;

dobro cewki

=

=

ϕ

tg

Q

L

; rezystancja cewki R

L

= Z cos

ϕ

= . . .

;

reaktancja indukcyjna X

L

= Z sin

ϕ

= . . .

; indukcyjno

=

⋅

=

f

X

L

L

π

2

H.

4.2. BADANIE UKŁADÓW

Tablica wyników pomiarów i oblicze

Pomiary

Obliczenia

U I P U

1

U

2

U

3

I

1

I

2

I

3

Z cos

ϕ

ϕ

Nr

układu

V A W V V V A A A

–

°

a ...

– – –

–

b ...

–

–

–

c ...

–

–

–

Wzory do oblicze

I

U

Z

=

;

I

U

P

⋅

=

ϕ

cos

.

Opracowanie sprawozdania

1.

Wykorzystuj c warto ci rezystancji i reaktancji elementów, uzyskane w p. 4.1,

obliczamy warto ci impedancji i k ta fazowego ka dego z obwodów badanych w p. 4.2.

2.

Wykorzystuj c wyniki pomiarów uzyskane w p. 4.2, sporz dzamy bilans mocy

ka dego z badanych obwodów.

3.

Wykorzystuj c wyniki pomiarów uzyskane w p. 4.2, sporz dzamy – w odpowiednio

dobranej skali wielko ci – wykresy wskazowe pr dów i napi oraz wykresy trójk towe mocy

całkowitej ka dego z badanych obwodów.

3

STANOWISKO II. Badanie rezonansu w obwodzie szeregowym R L C

Wykonanie wiczenia

Układ R L C zasilamy z generatora sinusoidalnego małej mocy, tote warto

rezystancji R musi by odpowiednio du a. Przyrz dy u ywane do pomiarów w tym obwodzie

nie powinny go zbytnio obci a , gdy wpływa to w zasadniczy sposób na przebieg

obserwowanego zjawiska rezonansu. Nie u ywamy wi c woltomierzy analogowych, tylko

cyfrowe. Nie mierzymy te mocy czynnej watomierzem, lecz okre lamy j w sposób

po redni, wyznaczaj c k t przesuni cia fazowego obwodu za pomoc oscyloskopu, wg wzoru

(rys.):

m

m

V

V

A

A

arcsin

arcsin

=

=

ϕ

.

Schemat układu z zaznaczeniem sygnałów

podawanych na płytki oscyloskopu

Obraz na ekranie oscyloskopu

Napi cia na wej ciu i na elementach (U, U

C

, U

LR

) mierzymy tym samym woltomierzem

cyfrowym, przył czaj c go kolejno do zacisków generatora (1-2), kondensatora (1-3) i cewki

z rezystorem dekadowym R

d

, rezystorem pomocniczym r i miliamperomierzem (2-3).

4.3. CHARAKTERYSTYKI CZ STOTLIWO CIOWE

Napi cie na wej ciu ma stał warto w ka dym ustawieniu cz stotliwo ci generatora

Dobieramy takie warto ci C i L, e rezonans (najwi kszy pr d) wyst puje w pobli u rodka
skali cz stotliwo ci generatora 20

÷200 Hz, na której odczytujemy te warto ci ustawiane

dla kolejnych punktów wyznaczanych charakterystyk. W pobli u rezonansu punkty te

(warto ci cz stotliwo ci) zag szczamy.

Wielko ci stałe: U= . . . . V; C= . . . . µF; L= . . . . H; L

A

= . . . .

mH; R

A

= . . . .

;

r= . . . .

; R

d

= . . . .

.

Tablice wyników pomiarów i oblicze (oddzielne dla dwóch ró nych warto ci R

d

)

Pomiary

Obliczenia

f

I

U

C

U

LR

A

m

A

r

f

f

r

I

I

U

U

C

U

U

LR

ϕ

Lp.

Hz mA V V

mm mm –

–

–

–

°

4

Wzór do obliczenia warto ci w tablicy:

m

A

A

arcsin

=

ϕ

.

Warto ci wyznaczone (odczytane i obliczone)

:

cz stotliwo rezonansowa f

r

= . . . Hz; pr d maksymalny (przy f

r

) I

r

= . . . mA;

rezystancja obwodu

=

=

r

I

U

R

0

; rezystancja cewki R

L

=R

0

–(R

d

+R

A

+r)= . . .

;

indukcyjno obwodu L

0

=L+L

A

= . . . H; impedancja falowa obwodu

=

⋅

=

C

L

0

1

ρ

;

dobro obwodu (przy f

r

)

=

=

0

0

R

Q

ρ

.

Opracowanie sprawozdania

1. Wykorzystuj c wyniki pomiarów i oblicze uzyskane w p. 4.3, wykre lamy charakterystyki
cz stotliwo ciowe: I/I

R

; U

C

/U; U

LR

/U;

ϕ

=

f

...

( f /f

r

) – odzielnie dla jednej i drugiej

warto ci R

d

, przy czym

ϕ

=| –

ϕ

|

dla f < f

r

;

ϕ

=|

ϕ

|

dla f > f

r

.

2. Przedstawiamy teoretyczne uzasadnienie otrzymanych wykresów. Formułujemy własne

spostrze enia i uwagi dotycz ce tych zale no ci.