Politechnika Lubelska

Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Laboratorium Elektrotechniki

Ćwiczenie nr 2

Temat: Komputerowa symulacja obwodów I i II rzędu w stanach nieustalonych.

DATA : 20.10.2005

GRUPA: ED 7.6

Wykonał: Michał Sztembis

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie symulacji komputerowej w programie Schematics obwodów I i II rzędu. Obwody te będziemy badać w stanach nieustalonych jako obwody z elementami RC i RLC.

WYKONANIE ĆWICZENIA:

1.Obwód RC ładowanie kondensatora.

Schemat symulowanego obwodu:

Otrzymane przebiegi:

Napięcie na kondensatorze

Napięcie , prąd oraz moc wydzielona na kondensatorze

Obliczenia:

Stała czasowa obwodu:  = R*C = 1MF = 20s

2.Obwód RC rozładowanie kondensatora.

Schemat symulowanego obwodu:

Otrzymane przebiegi:

Napięcie na kondensatorze

Napięcie i moc wydzielona na kondensatorze oraz napięcie na rezystorze

3.Obwód RLC

Schemat symulowanego obwodu:

Otrzymane przebiegi:

Napięcie na kondensatorze , rezystorze i cewce - przypadek oscylacyjny R<Rkr

Obliczenia:

Rezystancja krytyczna: Rkr = 2* L/C = 1,171k

WNIOSKI:

W ćwiczeniu symulowaliśmy obwody pierwszego i drugiego rzędu w stanach nieustalonych. Dla obwodu pierwszego rzędu, z elementami RC, w przypadku ładowania kondensatora została zdjęte charakterystyki uc=f(t) , ic=f(t) oraz pc=f(t). Przebiegi te pokrywają się całkowicie z teoretycznymi przebiegami dla tego obwodu, gdyby wyznaczyć je metodą analityczną. Potwierdza to stała czasowa wyznaczona jako 63,2% wartości ustalonej przebiegu, która to wartość zrzutowana na oś czasu wskazuje dokładnie na 20s (wartość zaznaczona w kółku),dokładnie tyle co obliczona ze wzoru jako iloczyn rezystancji i pojemności. Podobnie jak dla przypadku rozładowania kondensatora przez rezystor wyznaczona z wykresu uc=f(t) stała czasowa (ale tym razem na oś czasu zrzutowana wartość 36,8% wartości ustalonej) jest identyczna jak wyznaczona jako iloczyn R*C. Z wyznaczonych charakterystyk widać ponad to jak idealnie spełniona jest zasada zachowania energii ,mówiąca że energia w polu elektrycznym kondensatora i w polu magnetycznym cewki, a co za tym idzie - napięcie na kondensatorze i prąd w cewce (charakterystyki dla układu RLC) nie zmieniają się skokowo, a widać jednocześnie jak prąd w kondensatorze zmienia się skokowo, co jest możliwe i zgodne z założeniami teoretycznymi.

---