Politechnika Częstochowska

Laboratorium

z Elektrotechniki Teoretycznej

Temat: Badanie obwodów zawierających elementy RLC prądu sinusoidalnie zmiennego

Wydział Elektryczny

1. Badanie obwodu zawierającego rezystancję, indukcyjność, pojemność.

Zmontować układ pomiarowy załączając między punkty AB rezystancję R. Pomiary należy wykonać dla trzech różnych napięć. Następnie między punkty AB załączyć kolejno indukcyjność i pojemność i wykonać te same pomiary.

Tabela I

POMIARY	OBLICZENIA
U	J
V	A
Rezystancja R
52	0,62
61	0,72
90	1,08
Indukcyjność L
70	0,74
108	1,12
130	1,38
Pojemność C
50	0,19
70	0,26
110	0,41

2. Badanie obwodu szeregowego RLC.

Pomiary należ dokonać dla trzech różnych napięć. Wyniki zanotować w tabeli II.

3. Badanie obwodu równoległego RLC.

Pomiary należ dokonać dla trzech różnych napięć. Wyniki zanotować w tabeli II.

4. Badanie obwodu mieszanego RLC.

Pomiary należ dokonać dla trzech różnych napięć. Wyniki zanotować w tabeli II.

Tabela II

POMIARY	OBLICZENIA
U	J
V	A
Obwód szeregowy RLC
80	0,25
100	0,31
120	0,37
Obwód równoległy RLC
30	0,43
40	0,6
60	0,9
Obwód mieszany RLC
40	0,33
60	0,5
100	0,83

5. Wnioski:

W ćwiczeniu pierwszym badaliśmy obwody zawierające: rezystor, cewkę i kondensator. Wyznaczaliśmy parametry poszczególnych elementów. Najpierw badaliśmy rezystor. Co nas zdziwiło moc pobrana przez ten opornik nie była równa iloczynowi prądu i napięcia, co więcej bardzo się od niej różniła. Analizując ten przypadek doszliśmy do wniosku, że mieliśmy do czynienia z opornikiem drutowym (nawijanym), który w swoim działaniu bardziej przypomina cewką niż rezystor, dlatego też otrzymaliśmy aż tak duże wartości przesunięcia fazowego. (Jak wiadomo w innych typach rezystorów przesunięcie fazowe jest bardzo małe, a można nawet zaryzykować i stwierdzić iż dążą do zera). Analizując cewkę byliśmy dużo mniej zaskoczeni niż w przypadku rezystora. Do ćwiczeń nie używaliśmy „idealnej” cewki więc jak można się domyślać przesunięcie fazowe nie jest równe 90⁰, lecz nasze wyniki dążyły do tej wartości uzyskując wartość 87⁰. Przy badaniu kondensatora watomierz wskazywał 0 co świadczy o przesunięciu fazowym równym 90⁰.

Analizując nasze wynik łatwo zauważyć, że jak i w przypadku rezystora tak i w przypadku cewki na impedancję zastępczą składają się: rezystancja i indukcyjność lecz w różnych stosunkach (tzn. dla oporu większa jest rezystancja, a dla cewki większa jest indukcyjność).

W ćwiczeniach 2,3 i 4 badaliśmy obwody różnych połączeń tych trzech elementów. I tak w ćwiczeniu drugim badaliśmy połączenie szeregowe, w trzecim połączenie równoległe, a w czwartym połączenie mieszane. Wyniki wpisywaliśmy do jednej tabelki aby móc łatwiej porównać parametry tych połączeń. Jak łatwo zauważyć największy prąd płynie przy połączeniu równoległym, później przy połączeniu mieszanym, a najmniejszy przy połączeniu szeregowym (analogicznie układają się relacje między mocami i „Z”-ami). Drugą rzeczą rzucającą się w oczy jest fakt iż najmniejszy opór mamy przy połączeniu równoległym, a zbliżone przy połączeniach szeregowym i mieszanym. Następna rzeczą jest fakt iż wartości przesunięć fazowych są bliskie sobie (tzn. od 77,9⁰ dla połączenia równoległego do 86,4⁰ dla połączenia szeregowego). Na pierwszy rzut oka wydaje się to niemożliwe gdyż mamy tutaj do czynienia z dwoma elementami o przeciwnych (co do wartości) przesunięciach fazowych i te przesunięcia powinny się zrekompensować i dać nam mniejszy kąt. A tu jednak tak nie jest ponieważ w naszych rozważaniach zapomnieliśmy o naszym rezystorze (o bardzo dużym kącie przesunięcia fazowego), którego charakter bardziej przypomina charakter indukcyjny niż rezystancyjny. I to właśnie przez niego mamy tak duży kąt przesunięcia fazowego przy tych połączeniach.

Częstości rezonansowe dla:

-połączenia szeregowego:

-połączenia równoległego: