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 = 1MF = 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.