POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
WYDZIAŁ
ELEKTRYCZNY
Ćwiczenie nr
Temat:Badanie obwodów zawierających
elementy R,L,C.
WYKONALI:
I. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zbadanie rzeczywistych obwodów zawierających elementy rezystancyjne indukcyjne i pojemnościowe w połączeniu szeregowym równoległym i mieszanym.
II. Schematy połączeń.
1) Badanie elementów R,L,C.
2) Układ szeregowy R,L,C.
3) Układ równoległy R,L,C.
III. Tabele pomiarowe.
1)
Element |
U |
I |
P |
Z |
R |
X |
L |
C |
cos |
|
Q |
S |
Uwagi |
|
V |
A |
W |
|
|
|
mH |
F |
- |
|
VAr |
VA |
|
Opornik |
60 70 80 |
0.86 1.07 1.2 |
43.8 59.5 75.2 |
69,77 65,42 66,66
|
59,3 51,68 51,99 |
36,76 36,76 41,71 |
0,117 0,127 0,132 |
0 0 0 |
0,85 0,79 0,78 |
31.,91 37,4 38,43 |
27,27 45,49 56,67 |
51,6 74,9 96 |
|
Cewka |
60 70 80 |
0.83 0.94 1.16 |
5.8 8.4 10.7 |
72,29 74,07 68,96 |
8,46 9,4 7,93 |
71,79 73,47 68,5 |
0,228 0,233 0,218 |
0 0 0 |
0,117 0,127 0,115 |
83,26 82,7 83,38 |
49,46 65,61 92,18 |
49,8 66,15 92,8 |
|
kondensa-tor |
60 70 80 |
0.252 0.293 0.338 |
0 0 0 |
238,1 238,9 236,7 |
0 0 0 |
238,1 238,9 236,7 |
0 0 0 |
13,37 13,32 13,44 |
0 0 0 |
-90 -90 -90 |
15,12 20,51 27,04 |
15,12 20,51 27,04 |
|
2)
|
U |
I |
P |
Z |
R |
X |
cos |
|
Q |
S |
Uwagi |
|
V |
A |
W |
|
|
|
- |
|
VAr |
VA |
|
Obwód szeregowy |
60 70 80 |
0.315 0.365 0.415 |
5.8 7.9 10.1 |
190,47 191,78 192,77 |
58,28 59,26 58,6 |
181,33 182,39 183,64 |
0,306 0,309 0,304 |
72,12 71,99 72,29 |
17,99 24,3 31,62 |
18,9 25,55 33,2 |
|
3)
|
U |
I |
P |
Z |
R |
X |
cos |
|
Q |
S |
Uwagi |
|
V |
A |
W |
|
|
|
- |
|
VAr |
VA |
|
Obwód równoległy |
60 70 80 |
1.19 1.36 1.45 |
49 66.4 88 |
50,42 51,47 55,17 |
34,58 35,87 41,81 |
36,69 36,91 35,99 |
0,686 0,697 0,758 |
46,66 55,77 40,65 |
51,93 68,22 75,57 |
71,4 95,2 116 |
|
IV. Obliczenia.
1) Dla rezystora
S = UI = 60V0.86A = 51.6 VA
Q = = = 27.27 VAr
Z = = = 69.77
cos = = = 0.85
= arccos(0.85) = 31.91
R = Zcos = 69.770.85 = 59. 3
X = = = 36.76
L = = = 0.117 H
2) Dla cewki
S = UI = 60V0.83A = 49.8 VA
Q = = = 49.46 Var
cos = = = 0.117
= arccos(0.117) = 83.26
Z = = = 72.29
R = Zcos = 72.290.117 = 8.46
X = = = 71.79
L = = = 0.228 H
3) Dla kondensatora
S = UI = 60V0.252A = 15.12 VA
Q = S = 15.12 Var
cos = = 0
= -90
Z = = = 238.09
X = Z = 238.09
C = = = 13.37 F
4) Dla układu szeregowego
S = U I = 60V0,315A = 18,9 VA
Q = = = 17,99 Var
cos = = = 0,306
= arccos(, ,
,
R = Zcos = 190,470,306 = 58,28
X = = = 181,33
frez = = = 2896,8 Hz
5) Dla układu równoległego
S = U I = 60V1,19A = 71,4 VA
Q = = = 51,93 Var
cos = = 0,686
= arccos(0,686) = 46,66
Z = ,
R = Zcos ,, ,
X = = = 36,69
V. Uwagi i wnioski
Podczas wykonywania tego ćwiczenia zapoznaliśmy się z wielkościami
elektrycznymi jakie występują podczas przepływu prądu przemiennego przez elementy R,L,C.
Jak wynika z pomiarów i obliczeń badane przez nas elementy nie są elementami idealnymi. Badany rezystor oprócz rezystancji posiada również indukcyjność co jest spowodowane tym że jest on wykonany w postaci cewki z drutu oporowego. Badana cewka również oprócz indukcyjności własnej posiada rezystancję. Cewkę rzeczywistą możemy zastąpić schematem szeregowo połączonych idealnej rezystancji i indukcyjności. Kondensator idealny zastępujemy układem rezystancji i pojemności połączonych w szereg. Nie udało się tego zauważyć ze względu na zbyt duży zakres użytego watomierza. Przy połączeniu szeregowym RLC wskaz prądu jest przesunięty względem napięcia o kąt , co spowodowane jest tym, że prąd płynący przez kondensator wyprzedza w fazie napięcie o kąt 90, a napięcie na cewce wyprzedza prąd o kąt 90. Częstotliwość zmian prądu przy której układ jest w stanie rezonansu wynosi 2896 Hz.