Ćwiczenie 5

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ

Zakład Podstaw Elektrotechniki

Laboratorium Elektrotechniki Teoretycznej

Ćwiczenie nr 5

Temat: Elementy RLC w obwodzie prądu

sinusoidalnie zmiennego

Rok akademicki:

Wykonawcy:

Data

Wykonania

Oddania

Wydział Elektryczny

1.

ćwiczenia

sprawozdania

2.

Studia dzienne magisterskie

3.

4.

Ocena:

Nr grupy:

5.

6.

Uwagi:

1. Wiadomości teoretyczne.

(Prawa Kirchhoffa w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego, pojęcie impedancji i admitancji zespolonej gałęzi szeregowej i równoległej złożonej z elementów RLC, wykresy wskazowe napięć i prądów dla różnych połączeń elementów RLC, przedstawić cel przeprowadzonego ćwiczenia).

2. Przebieg pomiarów

2.1. Szeregowe połączenie elementów RLC

2.1.1. Schemat połączeń

VR

A

R

~220V

V

L

VL

C

VC

R=250 Ω, L=0.7 H, C=10 µF

2.1.2.Przebieg pomiarów

Zestawić układ pomiarowy pokazany na schemacie 2.1.1. Dla różnych zadanych wartości prądu I (I ≤ 0.5 A) odczytać wskazania wszystkich mierników. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli 2.1.3.

2.1.3. Tabela wyników pomiarów

I U UR

UL

UC

Lp

[A] [V] [V] [V] [V]

2.1.4. Zestawienie wyników obliczeń:

a) Na podstawie pomiarów dokonać obliczeń i zamieścić je w poniższej tabeli UL−UC

U

Lp

[V] [V]

b) narysować wykres wskazowy napięć i prądów c) obliczyć na podstawie pomiarów parametry elementów R, L, C oraz kąt przesunięcia fazowego między napięciem i prądem.

XL

XC R Z ϕ

Lp

[Ω]

[Ω]

[Ω]

[Ω]

[o]

d) obliczyć XL i XC i kąt przesunięcia na podstawie danych znamionowych e) obliczyć impedancję zastępczą szeregowego połączenia elementów RLC na podstawie danych znamionowych

f) sprawdzić słuszność II prawa Kirchhoffa na podstawie pomiarów: (wg pkt. 1, tabela 2.1.3)

2.2. Równoległe połączenie elementów RLC

2.2.1. Schemat połączeń

A

AR

AL

AC

~220V

V

R

L

C

R=250 Ω, L=0.7 H, C=10 µF

2.2.2. Przebieg pomiarów

Zestawić układ pomiarowy pokazany na schemacie w punkcie 2.2.1. Dla różnych wartości napięcia U (U ≤ 180 V) odczytać wskazania wszystkich mierników. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli 2.2.3.

2.2.3. Tabela wyników pomiarów

U I IR

IL

IC

Lp

[V] [A] [A] [A] [A]

2.2.4. Zestawienie wyników obliczeń:

a) Na podstawie pomiarów dokonać obliczeń korzystając z odpowiednich zależności, a wyniki zamieścić w poniższej tabeli

IL-IC I

Lp

[A] [A]

b) narysować wykres wskazowy napięć i prądów c) obliczyć na podstawie pomiarów parametry elementów: G, BL, BC oraz kąt przesunięcia fazowego pomiędzy napięciem i prądem

G BL

BC Y ϕ

Lp

[S] [S] [S] [S]

[o]

d) obliczyć G, BL, BC i kąt przesunięcia fazowego na podstawie danych znamionowych e) obliczyć admitancję i impedancję zastępczą równoległego połączenia elementów RLC

na podstawie danych znamionowych

f) sprawdzić słuszność I prawa Kirchhoffa (wg pkt.1, tab. 2.2.3) 2.3. Mieszane połączenie elementów RLC

2.3.1. Schemat połączeń

V

L

A

L

AR

AC

~220V

V

V

C

R

C

2.3.2. Przebieg pomiarów

Zestawić układ pomiarowy pokazany na schemacie w punkcie 2.3.1. Dla różnych wartości napięcia U odczytać wskazania wszystkich mierników (I ≤ 0.75 A). Wyniki pomiarów zestawić w tabeli 2.3.3.

2.3.3. Tabela wyników pomiarów

U I UL

IR

IC

URC

Lp

[V] [A] [V] [A] [A] [V]

2.3.4. Zestawienie wyników obliczeń:

a) obliczyć Z z pomierzonych wielkości prądu i napięcia b) na podstawie pomiarów wartości skutecznych UL, URC, IR, IC dokonać obliczeń wartości skutecznej napięcia zasilającego U i prądu pobieranego I ze źródła oraz Z korzystając z odpowiednich zależności, a wyniki zamieścić w poniższej tabeli

I U Z

Lp

[A] [V] [Ω]

c) narysować wykres wskazowy napięć i prądów d) na podstawie pomiarów wyliczyć parametry obwodu zastępczego BC G ZRC

ϕRC

XL Z ϕ

Lp [S] [S] [Ω] [o] [Ω] [Ω] [o]

e) obliczyć impedancję zastępczą układu przy połączeniu mieszanym na podstawie danych znamionowych

f) sprawdzić słuszność praw Kirchhoffa (I i II) 3. Wnioski i uwagi końcowe.

Porównać wyniki obliczeń i pomiarów

4. Parametry i dane zmianowe zastosowanych urządzeń i mierników.

5. Literatura

1. Atabiekow G., Teoria liniowych obwodów elektrycznych, WNT, Warszawa 1964.

2. Bolkowski S., Elektrotechnika teoretyczna, Wyd. 6, WNT, Warszawa 2001.

3. Cholewicki T., Elektrotechnika teoretyczna t. 1 WNT, Warszawa 1973.

4. Krakowski M., Elektrotechnika teoretyczna t. 1, PWN, Warszawa 1995.

5. Kurdziel R., Podstawy elektrotechniki, WNT, Warszawa 1972.

6. Skrypt Laboratorium Elektrotechniki teoretycznej, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1998 wydanie VII.