LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI
Ćwiczenie: Badanie obwodów RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym
Grupa : L4
Imię i nazwisko
1.
2.

Cel Ćwiczenia:

1) Pomiar napięć i prądów w obwodzie szeregowym R, L,C.

2) Pomiar napięć i prądów w obwodzie równoległym R, L, C.

3) Kompensacja mocy biernej odbiornika R, L.

Wykonanie Ćwiczenia:

I. Układ szeregowy RLC

Dokonujemy pomiaru multimetrem parametrów R = 200, C = 3,8

i łączymy układ szeregowy RLC według schematu:

Dokonujemy pomiaru prądu oraz napięć na elementach R, dławik, R+dławik, Coraz na źródle.

Wielkości zmierzone	Wielkości z wykresu
I	UR
A	V
0,2	40

Na podstawie zmierzonych wartości rysujemy wykres wskazowy napięć i prądów przyjmując odpowiednie skale. Na podstawie wykresu wektorowego obliczamy z prawa Ohma parametry zastępcze obwodu (f = 50 Hz → ω=2πf)

	R = UR/I=40[V]/0,2[A]=200[Ω] XC =UC/I=181,6[V]/0,2[A]=908[Ω] C= 1/XCω= cos = = Rd = UdR/I= Ld= Xd/ω=
	Xd =UdL/I= Zd ==

oraz porównujemy wartości R, C ze zmierzonymi multimetrem.

II. Układ równoległy R, L, C

Dokonujemy pomiaru napięcia i prądów I, , , .Wyniki zapisujemy w tabeli:

	U	I	IR	Id	IC
	V	A	A	A	A
Wielkości zmierzone	38,7	0,2	0,192	0,058	0,044
Wielkości obliczone	_	0,19	0,193	0,052	0,043

Na podstawie pomiarów należy wykonać wykres wskazowy. Na podstawie danych U, R, Rd, Xd, XC, dokonujemy obliczenia prądów, które porównujemy z wielkościami zmierzonymi.

I_C = U/X_c = 38,7[V]/908[Ω]=0,043[A]

I_R=U/R = 38,7[V]/200[Ω] = 0,1935[A]

Z_L = $\sqrt{R_{L}^{2} + X_{L}^{2}}$=

I_L = U/R =

j= U/Z

III. Kompensacja mocy biernej.

Układ połączeń

Dokonujemy pomiarów napięcia, mocy i prądów najpierw dla cewki Z_d

a następnie po włączeniu równolegle do cewki kondensatora X_C.

Wyniki pomiarów zapisujemy w tabeli:

RODZAJ ODBIORNIKA	U	I	P	S=UI	cos=P/S	=U/|Zd|	=U/XC
	V	A	W	VA		A	A
Zd	102,6	0,2	3,4	20,5	0,16		
Zd, C	102,5	0,09	3,2	9,2	0,34		0,11

Na podstawie pomiarów i obliczeń należy wykonać wykresy wskazowe.

Porównujemy z wielkościami zmierzonymi w poprzednim punkcie.

Zadanie:

Obliczyć pojemność C dla całkowitej kompensacji mocy biernej cewki z układu

ϕ_LC =0 (kompensacja)

Q = Q_L - Q_c

Q = P tg ϕ_LC

Q_L = P tg ϕ_L

Q_C = $\frac{U^{2}}{X_{c}}$ = ωCU²

C = $\frac{P(tg\phi_{L} - \ \text{tgϕ}_{\text{LC}})}{\text{ωU}^{2}}$

Wnioski:

- Prąd płynący przez układ pomiarowy jest ściśle powiązany z współczynnikiem cosϕ

- Moc bierna zależy od elementów LC, dobierając odpowiednie wartości tych elementów doprowadzamy do zmiany współczynnika cosϕ

- Kondensator jest elementem na którym napięcie wyprzedza prąd

- Doprowadzając kompensacje mocy biernej do zera czyli współczynnika cosϕ do 1 powodujemy pobór tylko mocy czynnej

- Wyniku przepływu prądu na cewce indukuje się SEM w następstwie czego na kondensatorze odnotowujemy wyższe napięcie