Instytut Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej		Data wykonania ćwiczenia: 24.05.95	Ocena:
Studium: dzienne magisterskie; Wydział: Inżynieria Środowiska; Rok studiów: drugi; Grupa: III;
Nr ćwiczenia: 2.	Badanie obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego zawierających elementy R,L,C

1. Cel i program ćwiczenia:

• praktyczne poznanie właściwości obwodu elektrycznego prądu sinusoidalnie zmiennego zawierającego elementy rezystancyjne, indukcyjne i pojemnościowe;

• wykonanie pomiarów wartości prądów i spadków napięć w połączeniu szeregowym elementów R, L, C;

• wykonanie pomiarów wartości prądów i spadków napięć w połączeniu równoległym elementów R, L, C;

• obserwacja kątów przesunięć fazowych między prądem a spadkiem napięcia w wybranym elemencie R, L, C;

2. Wykaz użytych przyrządów pomiarowych:

Dla układu szeregowego:

• amperomierz A - kl 0.5 - pomiar prądu I pobieranego ze żródła;

• woltomierz V - kl 0.5 - pomiar napięcia w źródle;

• woltomierz V_S - kl 0.5 - sonda - pomiar spadku napięć na poszczególnych elementach obwodu;

• oscylator katodowy dwustrumienny - obraz przebiegu prądu w obwodzie

• częstotliwomierz - zakres 1000Hz;

Dla układu równoległego:

• amperomierz A - kl 0.5 - pomiar prądu I pobieranego ze źródła;

• amperomierz A₁ - kl 0.5 - pomiar prądu I_R - płynącego przez rezystor R;

• amperomierz A₂ - kl 0.5 - pomiar prądu I_L - płynącego przez cewkę indukcyjną L;

• amperomierz A₁ - kl 0.5 - pomiar prądu I_R - płynącego przez kondensator C

• woltomierz V - kl 0.5 - pomiar napięcia w źródle

• odpowiednie kombinacje pozwalały mierzyć prądy I_RL, I_RC, I_LC - przy użyciu tych samych mierników;

• częstotliwomierz - zakres 1000 Hz;

3. Schemat stanowiska:

3.1. Obwód szeregowy:

3.2. Obwód równoległy:

4. Opis urządzeń elektrycznych:

• źródło zasilania prądem zmiennym sinusoidalnie;

• transformator separacyjny - zasilanie oscylatora;

• rezystor suwakowy: U_N = 250 V, I_N = 0,62 A, R_N = 302 Ω;

• cewka indukcyjna bateryjna: L₁ = 0,357 H, L₂ = 0,191 H, L₃ = 0,0842 H;

• bateria czterech kondensatorów: C = 3,74 μF;

5. Wyniki pomiarów:

TABELKA WYNIKÓW DLA OBWODU SZEREGOWEGO:

Lp.	UWAGI	f	I	U	UR	UL	UC	URL	URC	ULC	XL	XC	Z
	.	Hz	A	V	V	V	V	V	V	V	Ω	Ω	Ω
1.	XL < XC	51	0,42	101	84	41	74	96	110	36,5	97	176	240
2.	XL = XC	51	0,42	101	92	71	72	113	107	23,0	169	171	240
3.	XL < XC	51	0,43	101	88	70	74	110	111	28,0	163	172	235

Lp	R	L	C
	Ω	H	F
1.	200	0,303	0,000018
2.	219	0,527	0,000018
3.	205	0,509	0,000018

TABELKA WYNIKÓW DLA OBWODU RÓWNOLEGŁEGO:

Lp.	UWAGI	f	U	I	IR	IL	IC	IRL	IRC	ILC	Z
	.	Hz	V	A	A	A	A	A	A	A	Ω
1.	BL > BC	50	59	0,42	0,31	0,31	0,37	0,49	0,48	0,20	140
2.	BL = BC	50	60	0,45	0,31	0,37	0,37	0,55	0,52	0,16	133
3.	BL > BC	50	60	0,58	0,31	0,60	0,37	0,76	0,50	0,39	103

Lp	R	L	C
	Ω	H	F
1.	190	0,606	0,00002
2.	194	0,516	0,00002
3.	194	0,318	0,00002

PRZYKłADOWE OBLICZENIA:

1. Dla obwodu szeregowego ( pomiar pierwszy ):

1.1. Reaktancja pojemnościowa X_C:

Ω;

1.2. Reaktancja indukcyjna X_L:

Ω;

1.3. Opór R:

Ω;

1.4. Impedancja Z:

Ω;

1.5. Indukcyjność L:

H;

1.6. Pojemność C:

F;

2. Dla obwodu równoległego ( pomiar pierwszy ):

2.1. Impedancja Z:

Ω;

2.2. Opór R:

Ω;

2.3. Indukcyjność L:

H;

2.4. Pojemność C:

F;

6. Wnioski końcowe:

Obserwacja wartości napięć na elementach R, L, C obwodu szeregowego i równoległego wyraźnie wykazuje przesunięcia fazowe między prądem I a napięciem U_L i U_C. Przyjmując kierunek rotacji przeciwny do ruchu wskazówek zegara wnioskujemy, że przebieg natężenia prądu sinusoidalnie zmiennego jest o π/2 opóźniony w stosunku do napięcia dla cewki indukcyjnej oraz o π/2 wyprzedza napięcie dla kondensatora. W przypadku rezystora prąd i napięcie pozostają w fazie. Należy jednak pamiętać że wartość przesunięcia fazowego ϕ = π/2 jest prawdziwa jedynie dla elementów i obwodów idealnych. W naszym doświadczeniu rachunek wektorowy nie do końca odpowiada rzeczywistym wartościom, co wynika z nieidalności elementów R, L, C oraz z dodatkowych oporów na przewodach i miernikach. Wpływa to na zmianę wartości przesunięcia fazowego ( ponieważ prąd na rezystorach jest w fazie z napięciem ) w stosunku do idealnej. Rzeczywisty układ prądów przedstawiono na wykresie nr 3 dla obwodu równoległego ( linia przerywana ).

---