POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA |
||
LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ |
||
Numer ćwiczenia:
2 |
Temat ćwiczenia: Badanie rezonansu prądów i napięć. |
Zespół: Zuchowicz Marcin Pawlak Marcin Nartowski Mariusz |
Data wykonania: 24.10.1997 |
Data oddania do sprawdzenia: 31.10.1997 |
Ocena: |
1. Cel wykonywanych pomiarów.
Celem ćwiczenia jest eksperymentalne wyznaczenie krzywych rezonansowych zarówno dla rezonansu napięć jak i prądów.
2. Wykaz aparatury użytej w ćwiczeniu.
-generator napięcia Typ PO-23
-częstościomierz cyfrowy Typ PFL-23
-3*woltomierz cyfrowy Typ V-S 41
-2*multimetr Typ MUC 2000
-amperomierz GOST 10374-74
-kondensator 9,3uF
-cewka R=116,6W L=330mH
3. Schematy pomiarowe.
3.1. Rezonans napięć.
3.2. Rezonans prądów.
4. Tabelaryczne zestawienie wyników pomiarów wraz z obliczeniami.
4.1. Układ szeregowy.
U = 0.5 V R = 114 W L = 330 mH C = 9.3 mF |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z POMIARU |
|
|
|
Z PRZELICZENIA |
|
|
|
Lp. |
f [Hz] |
I [mA] |
ULR [V] |
UC [V] |
UR [V] |
UL. [V] |
|Z| [W] |
j |
1 |
25 |
0,65 |
0,1 |
0,54 |
0,074 |
0,034 |
769,23 |
-79,83 |
2 |
30 |
0,8 |
0,13 |
0,56 |
0,091 |
0,050 |
625,00 |
-77,40 |
3 |
40 |
1,25 |
0,2 |
0,6 |
0,143 |
0,104 |
400,00 |
-71,76 |
4 |
50 |
1,8 |
0,31 |
0,67 |
0,205 |
0,187 |
277,78 |
-64,52 |
5 |
60 |
2,5 |
0,48 |
0,76 |
0,285 |
0,311 |
200,00 |
-54,73 |
6 |
75 |
3,55 |
0,78 |
0,86 |
0,405 |
0,552 |
140,85 |
-32,60 |
7 |
80 |
3,8 |
0,88 |
0,88 |
0,433 |
0,630 |
131,58 |
-22,95 |
8 |
85 |
3,9 |
0,94 |
0,83 |
0,445 |
0,687 |
128,21 |
-12,51 |
9 |
90 |
3,85 |
0,97 |
0,77 |
0,439 |
0,718 |
129,87 |
-1,87 |
10 |
96 |
3,7 |
0,97 |
0,7 |
0,422 |
0,736 |
135,14 |
10,25 |
11 |
100 |
3,5 |
0,96 |
0,6 |
0,399 |
0,725 |
142,86 |
17,54 |
12 |
118 |
2,75 |
0,85 |
0,43 |
0,314 |
0,672 |
181,82 |
41,12 |
13 |
130 |
2,3 |
0,78 |
0,34 |
0,262 |
0,620 |
217,39 |
50,41 |
14 |
148 |
1,9 |
0,71 |
0,24 |
0,217 |
0,583 |
263,16 |
59,20 |
15 |
181 |
1,4 |
0,64 |
0,15 |
0,160 |
0,525 |
357,14 |
67,92 |
16 |
209 |
1,2 |
0,6 |
0,11 |
0,137 |
0,520 |
416,67 |
72,05 |
17 |
236 |
1 |
0,58 |
0,09 |
0,114 |
0,489 |
500,00 |
74,73 |
18 |
287 |
0,7 |
0,55 |
0,05 |
0,080 |
0,416 |
714,29 |
78,01 |
19 |
543 |
0,3 |
0,52 |
0,015 |
0,034 |
0,338 |
1666,67 |
84,09 |
20 |
1061 |
0,1 |
0,5 |
0,003 |
0,011 |
0,220 |
5000,00 |
87,05 |
4,2, Układ równoległy,
U = 0,6 V R = 114 W L = 330 mH C = 9,3 mF |
|
|
|
|
|
|
|
f |
w |
I |
IRL |
IC |
|Z| |
Lp, |
Hz |
1/s, |
mA |
mA |
mA |
W |
1 |
21 |
131,88 |
4,2 |
4,3 |
0,55 |
142,86 |
2 |
30 |
188,40 |
3,7 |
4 |
0,9 |
162,16 |
3 |
41 |
257,48 |
3,1 |
3,6 |
1,3 |
193,55 |
4 |
52 |
326,56 |
2,6 |
3,3 |
1,7 |
230,77 |
5 |
60 |
376,80 |
2,1 |
3,05 |
2 |
285,71 |
6 |
70 |
439,60 |
1,8 |
2,75 |
2,3 |
333,33 |
7 |
75 |
471,00 |
1,7 |
2,7 |
2,45 |
352,94 |
8 |
80 |
508,68 |
1,65 |
2,65 |
2,65 |
363,64 |
9 |
85 |
533,80 |
1,65 |
2,45 |
2,8 |
363,64 |
10 |
90 |
565,20 |
1,7 |
2,3 |
3 |
352,94 |
11 |
100 |
628,00 |
1,8 |
2,15 |
3,3 |
333,33 |
12 |
110 |
690,80 |
2,1 |
2 |
3,65 |
285,71 |
13 |
122 |
766,16 |
2,5 |
1,8 |
4,1 |
240,00 |
14 |
150 |
942,00 |
3,65 |
1,55 |
5,1 |
164,38 |
15 |
192 |
1205,76 |
5,3 |
1,2 |
6,4 |
113,21 |
5, Wykresy krzywych rezonansowych,
5,1, Rezonans napięć,
5,2, Rezonans prądów,
6. Sposób prowadzenia obliczeń.
6.1. Rezonans szeregowy.
- napięcie na cewce:
gdzie:
* reaktancja cewki:
- napięcie na rezystancji cewki:
- moduł impedancji obwodu:
- kąt przesunięcia fazowego napięcia względem prądu:
gdzie:
- reaktancja kondensatora:
6.2. Rezonans równoległy.
- moduł impedancji obwodu:
- kąt przesunięcia fazowego między prądem i napięciem:
gdzie:
* konduktancja:
* susceptancja pojemnościowa:
* susceptancja indukcyjna:
7.Obliczanie częstotliwości rezonansowej:
8. Wnioski.
Na podstawie pomiarów zostały wykreślone charakterystyki:
a) dla obwodu szeregowego
UC(f)
UL(f)
I(f)
|Z|(f)
Napięcie na kondensatorze osiąga wartość maksymalną dla f<fo. natomiast napięcie na cewce osiąga maksimum dla f>fo. W czasie rezonansu napięcie na idealnej cewce i na kondensatorze są równe. przecięcie wykresów napięcia na idealnej cewce oraz napięcia na kondensatorze (co widać także na wykresach wskazowych). natomiast prąd płynący w obwodzie osiąga wartość maksymalną I=3.9mA. gdyż impedancja obwodu osiąga w rezonansie minimalną wartość Z=128W (widać z charakterystyki Z=f(f)) i jest praktycznie równa rezystancji cewki (rezystancja znamionowa cewki R=114W). Dla f<fo kąt przesunięcia fazowego f między U a I jest ujemny (f<0). dla f=fo j= -1.87. natomiast dla f>fo kąt przesunięcia fazowego jest dodatni (f>0) .
Częstotliwość rezonansowa zmierzona. dla układu szeregowego wynosiła fo=90 Hz. natomiast obliczona teoretycznie fo=89 Hz. Do pomiarów 10. 12. 13 wykreślono wykresy wskazowe.
b) dla obwodu równoległego
IC(f)
IRL(f)
I(f)
|Z|(f)
Prąd płynący przez kondensator wraz ze wzrostem częstotliwości rośnie (ponieważ maleje XC). natomiast prąd płynący przez cewkę maleje ze wzrostem częstotliwości (rośnie XL). Przy częstotliwości rezonansowej tzn. dla j@0 w obwodzie płynął prąd I=1.8mA.
Częstotliwość rezonansowa odczytana z wykreślonego wykresu. dla układu równoległego wynosiła około fo=80 Hz. natomiast obliczona teoretycznie fo=70 Hz. Do pomiarów 2. 6. 11 wykreślono wykresy wskazowe.
Wyszukiwarka