POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
WYDZIAŁ
ELEKTRYCZNY
Ćwiczenie nr 6
Temat: Badanie obwodów zawierających
elementy R,L,C.
WYKONALI:
II rok grupa
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.
Układ szeregowy R,L,C.
Układ równoległy RLC
Układ szeregowo-równoległy RLC
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 |
40 80 100 |
0.46 0.95 1.2 |
18.3 75 118 |
86.9 84.2 83.3 |
86.0 82.5 81.6 |
12.4 16.3 16.7 |
0.04 0.05 0.05 |
0 0 0 |
0.99 0.98 0.98 |
8.1 11.4 11.4 |
2.0 12.2 21.8 |
18.4 76.0 120 |
|
Cewka |
40 80 100 |
0.45 0.91 1.14 |
2.5 11.0 16 |
88.8 87.9 87.7 |
11.5 13.1 10.5 |
88.0 86.9 87.0 |
0.28 0.27 0.27 |
0 0 0 |
0.13 0.15 0.12 |
82.5 81.3 83.1 |
17.8 71.9 129.0 |
18.0 72.8 130
|
|
Kondensa-tor |
40 80 100 |
0.09 0.18 0.23 |
0.1 0.25 1.0 |
444 444 434 |
0 0 0 |
444 444 434 |
0 0 0 |
7.17 7.17 7.3 |
0 0 0 |
-90 -90 -90 |
2.8 14.4 23..0 |
2.8 14.4 23.0 |
|
2)Układ szeregowy
|
U |
I |
P |
Z |
R |
X |
cos |
|
Q |
S |
Uwagi |
|
V |
A |
W |
|
|
|
- |
|
VAr |
VA |
|
Obwód szeregowy |
40 80 100 |
0.08 0.21 0.28 |
1.25 5 8 |
500 380 357 |
195 110 99.9 |
499 363 342 |
0.39 0.29 0.28 |
67.0 73.1 73.7 |
2.94 16.0 26.8 |
3.2 16.8 28.0 |
|
3)Układ równoległy
|
U |
I |
P |
Z |
R |
X |
cos |
|
Q |
S |
Uwagi |
|
V |
A |
W |
|
|
|
- |
|
VAr |
VA |
|
Obwód równoległy |
40 80 100 |
1.24 1.28 1.6 |
20.5 84.3 130 |
32.2 62.5 62.5 |
13.2 51.25 50.62 |
29.3 35.8 37.2 |
0.41 0.82 0.81 |
65.7 34.9 35.9 |
45.1 58.1 93.2 |
49.6 102.4 160 |
|
4)Układ szeregowo - równoległy (cewka włączona jest szeregowo a kondensator i rezystor równolegle.
|
U |
I |
P |
Z |
R |
X |
cos |
|
Q |
S |
Uwagi |
|
V |
A |
W |
|
|
|
- |
|
VAr |
VA |
|
Obwód szeregowy- równoległy |
40 80 100 |
0.32 0.68 0.86 |
10.5 42.5 67.0 |
125 117.6 116.2 |
102.5 91.7 89.4 |
71.5 73.6 74.2 |
0.82 0.78 0.77 |
34.9 38.7 39.6 |
7.32 33.9 53.9 |
12.8 54.4 86.0 |
|
IV. Obliczenia.
1) Dla rezystora
S = UI = 2.0 VA
Q = = 2.0 VAr
Z = = 86.9
cos = = 0.99
= arccos(0.99) = 8.1
R = Zcos = 86.0
X = = 12.4
L = = 0.04 H
2) Dla cewki
S = UI = 18.0 VA
Q = = 17.8 Var
cos = = 0.13
= arccos(0.13) = 82.5
Z = = 88.8
R = Zcos = 11.5
X = = 88.0
L = = 0.28 H
3) Dla kondensatora
S = UI = 2.8 VA
Q = S =2.8 Var
cos = = 0
= -90
Z = = 444.0
X = Z = 444.0
C = = 7.17μF
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.