58 (111)

58 Stanisław Szuba

Pomiary i obliczenia

W celu praktycznego wyznaczenia przesunięcia fazowego tworzymy obwód elektryczny przedstawiony na rysunku 8.5 i łączymy go z oscyloskopem analogowym lub komputerowym. Prąd zmienny ze źródła (generatora) płynie przez szeregowo połączone cewkę indukcyjną L, kondensator C i opór omowy R. Użytkownik w szerokim zakresie może zmieniać wartość każdego elementu obwodu. Całkowite napięcie panujące między punktami 1 i 3 (C/i₃) ma fazę SEM generatora G, a napięcie między punktami 2 i 3 (U23) jest proporcjonalne do natężenia prądu (U= Rl), więc ma taką samą fazę jak prąd. Sposób dołączenia napięć do oscyloskopu zależy od stosowanej metody. Jeżeli w zestawie nie ma oscyloskopu dwukanałowego, można stosować tylko metodę figur Lissajous.

•    Stosując metodę pomiaru bezpośredniego, oba napięcia dołączamy do wejść Y

oscyloskopu 2-kanałowego, natomiast ośXjest osią czasu.

•    Stosując metodę figur Lissajous, napięcie Uu podajemy na wejście Y, a napięcie

U23 na wejście X.

Pomiary sprowadzają się do zmierzenia odległości omówionych w metodach pomiarowych. W przypadku oscyloskopu analogowego odległości mierzy się za pomocą podziałki na ekranie, natomiast w przypadku oscyloskopu komputerowego używa się wskaźnika graficznego poruszanego myszką, podającego współrzędne wskazanego punktu.

Dla określenia znaku przesunięcia fazowego w pomiarze bezpośrednim należy przyporządkować odpowiednie wykresy na oscyloskopie napięciu i natężeniu prądu. Jednym ze sposobów przyporządkowania może być chwilowa zmiana natężenia prądu przez zmianę oporu R. Wykres, który reaguje na tę zmianę, prezentuje natężenie prądu, ten zaś, który się nie zmienił, prezentuje siłę elektromotoryczną.

Celem ćwiczenia jest zbadanie przesunięcia fazowego spowodowanego przez indukcyjność, pojemność oraz przez oba elementy jednocześnie. W zależności od potrzeby wyłączamy jeden z elementów, zwierając jego zaciski. W przypadku pełnego obwodu RLC wyznaczamy ponadto parametry kompensacji przesunięć fazy i porównujemy ze wzorem teoretycznym (8.18).

Przesunięcia fazowe wyznaczamy na podstawie wykonanych pomiarów oraz obliczamy je teoretycznie, stosując wzory (8.9), (8.16) i (8.17). W tych wzorach występuje opór R, który w rzeczywistości składa się z trzech składników: oporu zewnętrznego R_z, oporu wewnętrznego generatora R_g i oporu cewki Rl- W rezultacie R zastępujemy sumą oporów:

R=R_Z+R_g +R_l.    (8.25)

Wartość R_z ustawia się za pomocą opornika regulowanego, R_g i Rl są podawane w instrukcji szczegółowej; R_g jest stałe dla danego źródła SEM, a Rl ma różne wartości dla każdej cewki.