WAT – WYDZIAŁ ELEKTRONIKI – Instytut Systemów Elektronicznych PRACOWNIA PODSTAW ELEKTRONIKI I MIERNICTWA
Ćwiczenie nr 1 FORMULARZ (PROTOKÓŁ/SPRAWOZDANIE)
Temat: BADANIE PROSTYCH OBWODÓW REZONANSOWYCH
Grupa: 1. ………………………………………....... 2. ……………………………………........... 3. …………………………………………... 4. …….......………………...……………….

1. Cel ćwiczenia: sprawdzenie podstawowych właściwości szeregowego i równoległego obwodu rezonansowego przy wymuszeniu napięciem sinusoidalnym, zbadanie wpływu parametrów obwodu na częstotliwość rezonansową oraz krzywe rezonansowe.

2. Zapoznanie z wyposażeniem stanowiska pomiarowego

Na podstawie oględzin przyrządów na stanowisku oraz wskazówek prowadzącego sporządzić wykaz przyrządów pomiarowych wykorzystywanych w ćwiczeniu wraz z krótką ich charakterystyką – Tabela 1.

Tabela 1

Lp.	Oznaczenie na schemacie	Nazwa	Typ
1.	G
2.	V
3.	A
4.	VL (AL)
5.	VC (AC)

3. Badanie szeregowego obwodu RLC

3.1. Schemat układu pomiarowego do badania rezonansu napięć

3.2. Uzyskanie zjawiska rezonansu napięć

a) strojeniem generatora:

dla przyjętych wartości rezystancji R, indukcyjności L oraz pojemności C (podanych przez prowadzącego), należy zmieniać wartość częstotliwości f_g napięcia zasilającego, tak aby zrównała się z częstotliwością f_rpom własną (rezonansową) obwodu (przedział poszukiwań określa prowadzący) - uzyskane wyniki zapisać w tabeli 2.

Tabela 2

Wartość stała: U =........... V
Lp.
1.
2.
3.

b) strojeniem obwodu

- należy zmieniać wartość częstotliwości f_rpom własnej (rezonansowej) obwodu (poprzez zmianę jego indukcyjności L lub pojemności C) - tak aby zrównała się ona z przyjętą wartością częstotliwości f_g sygnału wymuszającego (podaną przez prowadzącego) - uzyskane wyniki podać w tabeli 3.

Tabela 3

Wartość stała: U =........... V
Lp.
1.
2.
3.

3.3. Wyznaczanie krzywych rezonansowych

Przy ustalonej wartości skutecznej napięcia U na zaciskach obwodu oraz przyjętych parametrach obwodu (wskazane jest wykorzystanie wyników badań prowadzonych w punkcie 3.2.a), należy:

- uzyskać zjawisko rezonansu poprzez strojenie generatorem,

- po dostrojeniu wpisać do tabeli 4 dla lp.6:

- odczytaną wartość częstotliwości rezonansowej,

- zmierzoną amperomierzem A wartość prądu I w obwodzie,

- zmierzoną za pomocą woltomierzy V_L i V_C odpowiednio wartość napięcia na zaciskach cewki U_L i kondensatora U_C.

- dla kilku wybranych wartości częstotliwości f sygnału generatora – zarówno mniejszych jak i większych od częstotliwości rezonansowej - zmierzyć prąd I w obwodzie oraz napięcia na zaciskach cewki U_L i kondensatora U_C. Wyboru częstotliwości pomiarowych dokonać w oparciu o znajomość częstotliwości rezonansowej oraz przyjętego przedziału częstotliwości, w którym charakterystyki mają być wyznaczone (przedział częstotliwości podaje prowadzący ćwiczenie). Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 4.

Tabela 4

Lp.	Wartości stałe: U =.............V , R =............. Ω, L =............. H, C =............. F
	POMIARY
	f
	[Hz]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

• wykreślić w jednym układzie współrzędnych zależności napięć U_L i U_C od częstotliwości;

• wykreślić zależność wartości skutecznej prądu obwodu I od częstotliwości.

3.4. Opracowanie wyników pomiarów

• na podstawie przyjętych w punkcie 3.3. parametrów obwodu obliczyć teoretyczne wartości częstotliwości rezonansowej oraz dobroci obwodu wykorzystując zależności:

= ……………….. , = ……………….

• porównać wartość częstotliwość rezonansowej obliczonej ze zmierzoną

f_rteor=……….. f_rpom=……….

• obliczyć; reaktancję wypadkową X, moduł impedancji Z oraz kąt ϕ przesunięcia fazowego obwodu dla trzech wartości częstotliwości pomiarowych dla z lp. 1, 6, 11, korzystając z następujących zależności: , , , narysować wykresy wskazowe ilustrujące obliczenia oraz określić charakter obwodu,

• wyznaczyć dobroć zmierzoną obwodu dla częstotliwości rezonansowej jako = ………………

porównać ją z dobrocią obliczoną teoretycznie.

4. Badanie równoległego obwodu RLC

4.1. Schemat układu pomiarowego do badania rezonansu prądów

4.2. Przebieg pomiarów

Przy ustalonej wartości skutecznej napięcia U na zaciskach obwodu oraz przyjętych parametrach obwodu (wskazane jest wykorzystanie wyników badań prowadzonych w punkcie 3.2.a), należy:

- uzyskać zjawisko rezonansu poprzez strojenie generatorem,

- po dostrojeniu wpisać do tabeli 5 dla lp.6:

- odczytaną wartość częstotliwości rezonansowej,

- zmierzoną amperomierzem A wartość prądu I w obwodzie,

- zmierzoną za pomocą amperomierzy A_L i A_C odpowiednio wartość prądu płynącego przez cewkę I_L i kondensator I_C.

- dla kilku wybranych wartości częstotliwości f sygnału generatora – zarówno mniejszych jak i większych od częstotliwości rezonansowej - zmierzyć prąd I w obwodzie oraz prądy płynące przez cewkę I_L i kondensator I_C. Wyboru częstotliwości pomiarowych dokonać w oparciu o znajomość częstotliwości rezonansowej oraz przyjętego przedziału częstotliwości, w którym charakterystyki mają być wyznaczone (przedział częstotliwości podaje prowadzący ćwiczenie). Wyniki pomiarów umieścić w Tabeli 5.

Tabela 5

Lp.	Wartości stałe: U =.............V , R =............. Ω, L =............. H, C =............. F
	POMIARY
	f
	[Hz]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

• wykreślić w jednym układzie współrzędnych zależności prądów I, I_L, I_C od częstotliwości.

4.3. Opracowanie wyników pomiarów

• na podstawie przyjętych w punkcie 4.2. parametrów obwodu obliczyć teoretyczne wartości częstotliwości rezonansowej oraz dobroci obwodu wykorzystując zależności:

= ……………….. , = ……………….

• porównać wartość częstotliwość rezonansowej obliczonej ze zmierzoną

f_rteor=……….. f_rpom=……….

• obliczyć: susceptancję wypadkową B, moduł admitancji Y oraz kąt ϕ przesunięcia fazowego obwodu dla trzech wartości częstotliwości pomiarowych dla z lp. 1, 6, 11, korzystając z następujących zależności: , , , narysować wykresy wskazowe ilustrujące obliczenia oraz określić charakter obwodu,

• obliczyć dobroć obwodu dla częstotliwości rezonansowej jako ,

porównać ją z dobrocią obliczoną teoretycznie.

Q_teor= Q_pom=

WNIOSKI: