rezonans.pdf

Temat: Badanie szeregowego obwodu rezonansowego.

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z konstrukcją oraz zjawiskami

zachodzącymi w szeregowym obwodzie rezonansowym.

Część teoretyczna:

Rezonans jest to taki stan pracy obwodu elektrycznego, w którmy reaktancja wypadkowa

obwodu lub jego susceptancja wypadkowa jest równa zero. Obwody w których występuje

zjawisko rezonansu nazywamy obwodami rezonansowymi.

W stanie rezonansu napięcie i prąd na zaciskach rozpatrywanego obwodu są zgodne w fazie.

Dzieje się tak, ponieważ moc bierna indukcyjna pobierana przez obwód jest równa mocy

biernej pojemnościowej, czyli przesunięcia fazy dokonywane przez elementy L i C

wyrównują się.

Układ w stanie rezonansu nie pobiera mocy biernej.

Częstotliwość, przy której reaktancja wypadkowa lub susceptancja wypadkowa jest równa

zero (zachodzi zjawisko rezonansu) nazywana jest częstotliwością rezonansową f r .

2π LC

f r =

Impedancja falowa ρ - reaktancja indukcyjna lub pojemnościowa przy częstotliwości

rezonansowej.

Dobroć obwodu Q – określa, ile razy napięcie na indukcyjności lub pojemności jest większe

od napięcia na zaciskach obwodu.

ρ= ω r L =

ω r C =

Q = ω r L

ω r CR = ρ

Rozstrojeniem bezwzględnym ς nazywamy stosunek reaktancji obwodu do jego rezystancji.

R = tg ϕ= Q δ

Rozstrojeniem względnym ∂ nazywamy stosunek reaktancji obwodu do jego impedancji

falowej.

ζ = X

δ= X

Wyróżniamy dwa rodzaje rezonansów:

• rezonans napięć – występuje w obwodzie o szeregowym połączeniu elementów R,L,C;

• rezonans prądów – występuje w obwodzie o równoległym połączeniu elementów

R,L,C.

Rezonans napięć charakteryzuje się:

• reaktancją pojemnościową równą reaktancji indukcyjnej, ale o przeciwnym znaku;

• impedancją obwodu równą rezystancji;

• napięciem na indukcyjności równym co do modułu napięciu na pojemności(suma

geometryczna tych napięc jest równa zero);

• dużym prądem w obwodzie (reaktancja równa zero, mała rezystancja R powodują

pracę źródła w warunkach zbliżonych do stanu zwarcia).

Rozpoczęcie części praktycznej:

Badanie szeregowego obwodu rezonansowego:

Dane do badania:

1. karta pomiarowa nr SO4203-6S,

2. generator funkcyjny z kompletem przewodów,

3. woltomierz,

I. Wykaz działań:

1. sprawdzenie stanowiska pod kątem przepisów BHP i PPOŻ;

2. zapoznanie się z dokumentacją techniczną używanych urządzeń, w szczególności

parametrów zasilania oraz sposobów bezpiecznego użytkowania;

3. zaprojektowanie schematów układów pomiarowych;

4. sporządzenie tabel pomiarowych;

5. połączenie układów pomiarowych;

6. dokonanie niezbędnych pomiarów;

7. zapisanie wyników pomiarów do tabel;

8. wykreślenie charakterystyk;

9. obliczenie parametrów obliczalnych lub odczytanie parametrów wykreślnych z

charakterystyk;

10. wyciągnięcie wniosków;

11. zapisanie wniosków.

Schematy układu do badania:

II. Schemat układu pomiarowego:

schemat pomiarowy nr I

III. rozpoczęcie pomiarów:

a) zmontowanie pierwszego schematu pomiarowego;

b) połączenie zwory MP1, tak aby prąd płynął przez rezystor R1;

c) ustawienie parametrów przyrządów i uruchomienie przyrządów:

- generator funcyjny: amplituda 1:1, 75%, zakres częstotliwości 1kHz,

częstotliwość 12kHz (początkowo), kształt sygnału: sinusoida;

- woltomierz: 20V AC, V pp ;

c) ustawienie częstotliwości sygnału generatora na wartość podaną w tabeli

pomiarowej;

d) odczyt napięcia z woltomierza;

e) wpisanie wartości do tabeli;

f) narysowanie charakterystyki na podstawie tabeli;

g) pomiar napięć na elementach przy częstotliwości rezonansowej;

h) określenie częstotliwości rezonansowej oraz obliczenie dobroci układu.

częstotliwość napięcia [Hz]

wartość napięcia na L i C [V]

13,2

12,7

14,4

12,7

14,8

12,6

15,2

12,4

15,6

12,1

11,8

16,4

11,6

16,8

11,1

17,2

9,4

17,6

8,5

7,4

18,4

3,6

18,8

1,4

19,2

3,6

19,6

6,7

8,3

20,4

9,6

20,8

10,5

21,2

11,1

21,6

11,3

11,6

22,4

11,9

22,8

12,1

23,2

12,1

23,6

12,2

12,4

12,6

tabela pomiarowa nr 1

charakterystyka napiecia w funkcji częstotliwości Ua=f(f)

f r =

2π LC =

2π 680 pF ⋅100 mH ≈19310 Hz

ρ=

C =

100 mH

680 pF ≈12127

Q = ρ

R = 12127

1800Ω ≈ 6,7372

tabela pomiarowa nr 2 – napiecia w rezonansie

IV. Zebranie wniosków:

Wykonane ćwiczenia potwierdza prawdziwość wzorów wykorzystanych do obliczenia

wartości napięć, dobroci i częstotliwości rezonansowej. Badanie układu potwierdza cechy

obwodu rezonansowego podane w części teoretycznej ćwiczenia. Ważne jest też

zaobserwowanie jak wysokie napięcie może występować w obwodzie rezonansowym(kwestie

bezpieczeństwa przy pracy z takimim układami).

Wykonał: Filip „Widelec” Maryjański

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: