1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest analiza obwodów elektrycznych prądu zmiennego z wykorzystaniem symulacyjnego programu komputerowego ElektroSym.

2. Wprowadzenie teoretyczne

Obwód elektryczny to droga zamknięta, po której odbywa się przenoszenie energii elektrycznej ze źródeł do jego elementów. Do elementów obwodu prądu zmiennego zaliczamy źródło energii, rezystory, kondensatory i cewki. Prąd zmienny jest to prąd, którego natężenie i napięcie jest zmienne w czasie. W obwodach prądu zmiennego uogólniony opór zapisuje się poprzez impedancję, która jest wartością zespoloną i wskazuje opór związany z prądem płynącym w fazie zgodnej z przyłożonym napięciem (liczby rzeczywiste) i z prądem przesunięty w fazie (część urojona).

3. Program ćwiczenia

Dla podanego przez prowadzącego schematu obwodu elektrycznego prądu zmiennego:

• obliczono teoretycznie rozpływ prądów,

• połączono schemat pomiarowy i odczytano wartości prądów w poszczególnych gałęziach,

• przeprowadzono symulację komputerową, korzystając z programu ElektroSym i odczytano wyniki obliczeń,

• zmierzono rzeczywisty opór elementów pasywnych i ponownie przeprowadzono symulację komputerową.

E= 18V R₁=24 Ω

L₁=0,1H C₁=100μF

4. Opracowanie wyników

4.1 Obliczenia dotyczące rozpływu prądów

I₃:

I₃= $\frac{E}{1/\text{jwC}} = E*\text{jwC}$

X_c=$\frac{1}{\ 2\text{πf}*C}$ =0,0314

I₃ = 18 * j0, 0314

| I₃|= $\sqrt{18^{2}*{(j0,0314)}^{2}}$= $\sqrt{324*( - 0,00098596)}$= 0,5652 [A]

I₃= 565,2 [mA]

I₂:

I₂=$\ \frac{E}{R + \text{jwL}}$

X_L= 2πf*L= 31,4

I₂= $\frac{18}{24 + j31,4}*\frac{24 - j31,4}{24 - j31,4} = \frac{432*j565,2}{576 + 985,96} = \frac{432 - j565,2}{1561,96}$

I₂=$\sqrt{{0,2765}^{2} - {j0,3618}^{2}} = \sqrt{0,07645 + 0,1308} = \sqrt{0,20725} =$ 0,45524 [A]

I₂= 455,3 [mA]

I_1:

I₁= I₂ + I₃

I₁=0,2765-j0,3618+j0,5652

I₁₌$\sqrt{{0,2765}^{2} - {j0,3618}^{2} + {j0,5652}^{2}} = \ \sqrt{0,07645 + 0,13089 - 0,31945} = \sqrt{- 0,11211}$

I₁= 0,335 [A]= 335[mA]

4.3 Zestawienie wyników w tabeli

	I1[mA]	I2[mA]	I3[mA]
Obliczenia teoretyczne	335,0	455,3	565,2
Wyniki pomiarów	354,0	377,0	524,0
Wynik symulacji komputerowej	344,5	454,8	565,3
Wynik symulacji komputerowej po uwzględnieniu rezystancji R	382,0	405,0	552,0
Symulacja komputerowa	h1=40ms/1280	377,8	427,0
	h2=40ms/2560	377,0	427,3
	h3=40ms/5120	376,6	427,4

R= R_L+R'= 3,5Ω + 24,5Ω= 28Ω

5. Wnioski

Doświadczenie zostało przeprowadzone z należytą dokładnością. Wyniki pomiarów nieznacznie różnią się od obliczeń teoretycznych i symulacji komputerowej. Różnice wynikają z występującego błędu pomiarowego.

6. Literatura

1. Kurek K.: Laboratorium elektrotechniki dla studentów wydziałów nieelektrycznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000