TECHNKUM NR 2 W WYSZKOWIE
Temat ćwiczenia Badanie obwodu RLC szeregowego w funkcji częstotliwości. Rezonans napięć.		Ocena
Imię i nazwisko Mateusz Owsiany	Klasa III TE	Data wykonania ćwiczenia 14 III 2011 r.
Nr grupy 2	Skład grupy Łukasz Mróz, Mariusz Nowakowski, Mateusz Owsiany, Pamrowski Grzegorz, Rosiński Rafał.

1) Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych elementów w obwodzie szeregowym RLC.

I) Urządzenia używane podczas wykonywania ćwiczenia:

-generator akustyczny;

- multimetr cyfrowy (YF 3509) - użyty jako miliamperomierz;

-multimetr cyfrowy (YF UNI-T M890F) - użyty jako woltomierz;

-rezystor potencjometryczny (R);

-cewka (L);

-kondensator (C);

-przewody łączeniowe.

II) Schemat układu połączeń.

III) Wyniki pomiarów.

L=5,8mH C=15uF

R= 123,8 Ω

R= 69,3 Ω

R= 20,81 Ω

f

UR

UL

UC

ULC

I

UR

UL

UC

ULC

I

UR

UL

UC

ULC

I

Hz

V

V

V

V

mA

V

V

V

V

mA

V

V

V

V

mA

3 10 15 25 50 100 200 500 700 900 1 000 2 000 5 000 10 000 20 000 50 000

0 0 0,05 1,2 2,7 4,5 5,5 6,2 6,35 6,3 6,4 6,2 3,1 3,0 3,8 3,6

0 0 0,02 0,05 0,25 0,3 0,3 0,5 0,8 1,2 1,2 2,3 3,4 8 12,3 16

0 0 10,2 10,5 9,5 7,3 4,5 2,5 1,5 1,3 1,1 0,5 0,2 0,1 0 0

0 0 10,3 10,3 9,2 7,5 3,3 2,3 1,2 1,1 0,9 2,5 3,3 4,2 10,2 0

0 2 5 9 18 45,6 51 55 55,3 54,4 54,3 53 46 32 15 6

0 0,02 1,1 0,5 1,3 2 3,6 4,5 5,1 5 5 4,6 3,8 0,6 0,5 0,4

0 0,01 0,01 0,02 0,2 0,3 0,5 1 1,4 1,5 1,8 2,8 6,3 8,3 10,5 16

0 9 9,9 10 9,4 9 6,5 3,7 2,3 2,1 1,5 0,6 0,5 0,05 0,02 0,01

0 11 8,8 11 9,4 8,4 6,4 3,6 2,2 1,5 1,5 2,2 5,5 7,8 12,2 16

0 2 6 10 25 45 60 75 77 76,5 76 71 62 40 21 7

0,02 0,01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0,1 0,01 0,01 0,01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

4 0,4 0,23 0,19 0,16 0,18 0,19 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,17

4,3 0,7 0,4 0,47 0,22 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,19

1,7 4 6,2 6,7 18,2 39 82 133,7 114,8 144 142,3 113,2 64,6 32,3 10,7 1,2

IV) Charakterystyki.

a)

b)

c)

d)

e)

2) Wyznaczanie częstotliwości rezonansowej obwodu szeregowego RLC.

I) Urządzenia używane podczas wykonywania ćwiczenia:

-generator akustyczny;

- multimetr cyfrowy (YF 3509) - użyty jako miliamperomierz;

-multimetr cyfrowy (YF UNI-T M890F) - użyty jako woltomierz;

-rezystor potencjometryczny (R);

-cewka (L);

-kondensator (C);

-przewody łączeniowe.

II) Schemat układu połączeń.

W celu wyznaczenia częstotliwości rezonansowej fo obwodu woltomierz V dołącza się do zacisków 1-2 i mierzy (rys. 19.1, II) i mierzy spadek napięcia na rezystorze R. Przestraja się częstotliwość generatora, aż woltomierz wskaże napięcie maksymalne, co świadczy, że częstotliwość generatora jest równa częstotliwości rezonansowej fo. Częstotliwość odczytuje się z tarczy generatora.

III) Wyniki pomiarów.

Rezystancja	Częstotliwość rezonansowa	Napięcie maksymalne
Ω	Hz	V
98 75 61,2 40 18,9	700 600 700 700 700	5,77 14 4,88 3,94 2,29

_WNIOSKI

Obwodami rezonansowymi lub drgającymi nazywane są obwody elektryczne, w których występuje zjawisko rezonansu.

Zjawisko to przedstawia taki stan pracy obwodu elektrycznego, przy którym reaktancja wypadkowa lub susceptancja wypadkowa jest równa zeru. W stanie rezonansu zatem napięcie i prąd na zaciskach rozpatrywanego obwodu są zgodne w fazie, argument impedancji lub admitancji zespolonej obwodu jest równy zeru. Obwód nie pobiera żadnej mocy biernej (moc bierna indukcyjna jest równa mocy biernej pojemnościowej - zjawisko kompensacji mocy).

Częstotliwość, przy której reaktancja wypadkowa lub susceptancja wypadkowa obwodu jest równa zeru nazywana jest częstotliwością rezonansową Jeżeli częstotliwość doprowadzonego sygnału sinusoidalnego jest równa częstotliwości rezonansowej to obwód osiąga stan rezonansu.

Rezonans występujący w obwodzie, w którym elementy R, L, C połączone są szeregowo, nazywamy rezonansem napięć lub rezonansem szeregowym.

Rezonans występujący w obwodzie, w którym połączone są równolegle gałęzie R, L oraz R, C lub gałęzie R, L, C nazywamy rezonansem prądów lub rezonansem równoległym.

Zjawisko rezonansu powstaje w obwodach RLC w wyniku odpowiedniego doboru parametrów oraz częstotliwości źródła zasilania. Ma ono duże znaczenie praktyczne zarówno w układach elektroenergetycznych (kompensacja mocy biernej), jak i w technice wysokich częstotliwości, teletechnice, metrologii elektrycznej. Oprócz tych przypadków, gdy rezonans jest zjawiskiem pożądanym, wykorzystywanym w technice, może się zdarzyć, że układy rezonansowe powstają w sposób przypadkowy i mają działanie szkodliwe (powstawanie przepięć rezonansowych).

Obwód szeregowy RLC można doprowadzić do rezonansu dwoma sposobami:

1) przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego przy ustalonych wartościach indukcyjności L i pojemności C;

2) przez zmianę wartości indukcyjności L lub pojemności C przy ustalonej wartości częstotliwości napięcia zasilającego.

W stanie rezonansu napięć:

• impedancja obwodu jest równa rezystancji;

• napięcie przyłożone do obwodu jest jednocześnie napięciem na rezystancji;

• suma geometryczna napięć na indukcyjności i pojemności jest równa zeru;

• napięcie na indukcyjności jest co do modułu równe napięciu na pojemności

• ponieważ X=0, impedancja Z=R, prąd w obwodzie może osiągnąć bardzo dużą wartość, a w przypadku bardzo małej rezystancji źródło napięcia pracuje niemal w warunkach zwarcia.

---