ĆW 14, Szkoła itp, Elektronika, Pracownia, pracownia ćw
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
ĆWICZENIE 14
Dwójniki równoległe
RC
i
RL
w obwodzie prądu sinusoidalnie zmiennego
1.1. Dwójnik
RC
Dwójnik ten jest równoległym połączeniem rezystancji
R
i kondensatora
C
. Jeżeli
dwójnik
RC
(rys.2a) dołączony jest do napięcia sinusoidalnego:
u
m
L
U
sin
t
(1)
To zgodnie z pierwszym prawem Kirchoffa
i
i
R
i
C
(2)
R
GU
sin
t
prąd przez rezystancję
R
G
/
1
(3)
i
m
C
sin(
t
/
2
prąd przez pojemność
(4)
i
GU
m
sin
t
CU
m
sin(
t
/
2
)
I
m
sin(
t
)
(5)
Zależności te przedstawione są na rys.2b. Z uwagi na to, że prądy płynące przez
rezystancję i indukcyjność są przesunięte względem siebie w fazie o kąt /2, istnieje
zależność:
I
I
2
I
2
G
2
B
2
U
(6)
m
Rm
Cm
C
m
Taka sama zależność zachodzi dla wartości
skutecznych:
I
I
2
I
2
G
2
B
2
U
(7)
R
C
C
B
C
1
X
C
(8)
C
Gdzie
B
- susceptancja
Jak widać z powyższych wzorów pierwszemu
prawu Kirchoffa odpowiada tu geometryczne
dodawanie wektorów.
Na rys.2c przedstawiono wykres wektorowy
prądów, a na rys.2d - trójkąt admitancji.
tg
(9)
I
C
B
C
I
G
R
G
Y
cos
B
C
Y
sin
(10)
Rys.1. Dwójnik równoległy
RC
Ćw. 14 Dwójniki równoległe RC i RL…
1
i
m
CU
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
1.2. Dwójnik
RL
Dwójnik ten jest równoległym połączeniem rezystancji
R
i cewki
L
. Jeżeli dwójnik
RL
(rys.1a) dołączony jest do napięcia sinusoidalnego:
u
m
L
U
sin
t
(11)
To zgodnie z pierwszym prawem Kirchoffa
i
i
R
i
L
(12)
R
GI
sin
t
prąd przez rezystancję
R
G
/
1
(13)
i
1
I
sin(
t
/
2
prąd przez indukcyjność
(14)
L
m
1
i
GU
sin
t
U
sin(
t
/
2
I
sin(
t
)
(15)
m
L
m
m
Zależności te przedstawione są na rys.1b. Z uwagi na to, że prądy płynące przez
rezystancję i indukcyjność są przesunięte względem siebie w fazie o kąt -/2, istnieje
zależność:
I
I
2
I
2
G
2
B
2
U
(17)
m
Rm
Lm
L
m
Taka sama zależność zachodzi dla wartości
skutecznych:
I
I
2
I
2
G
2
B
2
U
(18)
R
L
L
B
1
1
(19)
L
X
L
L
Jak widać z powyższych wzorów pierwszemu
prawu Kirchoffa odpowiada tu geometryczne
dodawanie wektorów.
Na rys.1c przedstawiono wykres wektorowy
prądów, a na rys.1d - trójkąt admitancji.
tg
(20)
I
L
B
L
I
G
R
R
Y
cos
B
L
Y
sin
(21)
Rys.2. Dwójnik równoległy
RL
Ćw. 14 Dwójniki równoległe RC i RL…
2
i
m
L
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
2. Wykonanie ćwiczenia
WYKAZ PRZYRZĄDÓW:
1.
Układ pomiarowy S3
2.
Generator funkcyjny DF1641A nr. …………………….
3.
Oscyloskop analogowy Goldstar serii OS-9020 nr.. ……………………
4.
miernik uniwersalny UM110B nr. …………………….
5.
miernik uniwersalny UM112B nr. …………………….
6.
multimetr cyfrowy Sanwa PC510 nr. …………………….
2.1. Pomiar dwójnika
RC
Zestaw układ pomiarowy wg wskazówek prowadzącego
generator
2
i woltomierz PC510 (
6)
podłącz do gniazd
2
i
3
( U = 5V),
amperomierz UM112B
(5)
, podłącz do punktów
15
i
6
,
Rys.3. Schemat układu pomiarowego I do pomiaru dwójnika RC.
Przy pomiarze prądu amperomierz UM110B
(4)
:podłączaj kolejno do:
I
C
- do gniazd
5
i
6
, gniazda
1
i
4
zwarte,
I
R
- do gniazd
5
i
4
,
gniazda
1
i
6
zwarte.
Zmieniając wartość potencjometrów
R
42
i
R
44
ustaw prąd
I
R
wg Tabeli 1 i wykonaj
pomiary dla częstotliwości
f = 50Hz
,
Oblicz i zapisz wielkości podane w Tabeli1.
Dla
I
R
= 8mA
wykonaj wykres wektorowy prądów i admitancji,
W tym samym układzie pomiarowym wykonaj pomiary przy ustalonym prądzie
I
R
= ok. 2mA
zmieniając częstotliwość wg danych z Tabeli 2.
Na jednym wykresie wykreśl zależności:
G
= f(
f
),
B
C
= f(
f
) i
Y
= f(
f
), a na
drugim
= f(
f
).
Ćw. 14 Dwójniki równoległe RC i RL…
3
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
Zestaw układ pomiarowy wg rysunku 4,
Rys.4. Schemat układu pomiarowego II do pomiaru dwójnika RC.
generator
2
podłącz do gniazd
2
i
4
(
U = 4V, f = 1kHz
),
pomiar
u
– pierwszy kanał oscyloskopu połącz z wyjściem generatora,
pomiar prądu
i
(poprzez pomiar
u
R
)
– drugi kanał oscyloskopu połącz do
gniazd
7
i
4
.
przed każdym pomiarem
przy rozwartych punktach
15
–
16
, ustaw mierząc
multimetrem PC510 (
6)
dołączonym do gniazd
6
i
7
rezystancję gałęzi
R = R
43
+ R
44
na wartości podane w Tabeli 3,
zmierz kąt przesunięcia fazowego między prądem
i
, a napięciem
u
,
Dla
R = 20 k
przerysuj oscylogramy,
Przedyskutuj otrzymane wyniki.
PYTANIA KONTROLNE I ZAGADNIENIA DO OPRACOWANIA
1.
Jak częstotliwość wpływa na wartość susceptancji i admitancji w dwójniku
równoległym
RL
?
2.
Jak częstotliwość wpływa na wartość susceptancji i admitancji w dwójniku
równoległym
RC
?
3.
Kiedy dwójnik równoległy
RL
będzie miał charakter czysto indukcyjny?
4.
Jakie wielkości mają wpływ na przesunięcie fazowe w dwójniku równoległym RC?
Ćw. 14 Dwójniki równoległe RC i RL…
4
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
Protokół pomiarowy
Nazwisko Imię.............................................................................
Klasa……………Data wykonania …………………………….
Ocena
Wyk.
.....................................................................................
.....................................................................................
Nr i temat ćwiczenia
Kl.
Spr.
OK
Pomiar dwójnika
RC
Tabela 1
f = 50Hz
I
R
mA 15 12 10 8 6 4 3 2
I mA
I
C
mA
U V
Y mS
G mS
B
C
mS
o
Ćw. 14 Dwójniki równoległe RC i RL…
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]