PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W ELBLAGU

Transkrypt

1 PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W ELBLAGU INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI Dla studentów II roku kierunku MECHANIKI I BUDOWY MASZYN

2 Spis treści. POMIAR PRĄDÓW I NAPIĘĆ W OBWODZIE PRĄDU STAŁEGO.... POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ...6. BADANIE OBWODU PRĄDU SINUSOIDALNIE PRZEMIENNEGO REZONANS NAPIĘĆ REZONANS PRĄDOW BADANIE OBWODÓW Z CEWKAMI SPRZĘŻONYMI MAGNETYCZNIE BADANIE TRANSFORMATORA Z RDZENIEM FERROMAGNETYCZNYM BADANIE OBWODU TRÓJFAZOWEGO SYMETRYCZNEGO OBWODY NIELINIOWE PRĄDU STAŁEGO STEROWNIKI PRĄDU PRZEMIENNEGO I PROSTOWNIKI STEROWANE BADANIE SILNIKA BOCZNIKOWEGO PRĄDU STAŁEGO...5. BADANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO...59

3 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny. POMIAR PRĄDÓW I NAPIĘĆ W OBWODZIE PRĄDU STAŁEGO. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się łączeniem obwodów elektrycznych, pomiarami prądów i napięć oraz eksperymentalne potwierdzenie wybranych metod rozwiązywania obwodów prądu stałego. Zakres ćwiczenia obejmuje: przygotowanie do ćwiczenia polegające na rozwiązaniu obwodu prądu stałego o podanym poniżej schemacie lub schemacie podanym przez prowadzącego i metodą wskazaną przez prowadzącego, ustawienie odpowiednich wartości rezystancji, wartości źródeł napięcia i/lub źródeł prądu, dobór rodzaju i zakresów przyrządów pomiarowych, połączenie obwodu na stole laboratoryjnym według podanego schematu, wykonanie pomiarów napięć i prądów dla kilku wartości wskazanych rezystorów i zanotowanie wyników w tablicy wyników, porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń, opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z pomiarów.. Przygotowanie do ćwiczenia W podanym na poniższym schemacie obwodzie prądu stałego lub obwodzie podanym przez prowadzącego należy dobrać wartości źródeł napięcia, źródeł prądu i rezystorów spośród podanych w punkcie 7 niniejszej instrukcji. Rozwiązać obwód dwiema wskazanymi przez prowadzącego metodami. Narysować schemat obwodu, na którym zostaną podane wartości źródeł, rezystancji, polaryzację i zakresy przyrządów pomiarowych. Narysować tablice pomiarowe.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia. Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do ćwiczenia. Używając odpowiednich przyrządów (omomierz, mostek Wheatstone a, woltomierz) ustawić przyjęte do rozwiązania obwodu wartości rezystorów, źródeł napięcia. Sprawdzić rodzaj i zakres przyrządów pomiarowych. Połączyć na stole laboratoryjnym obwód według przyjętego schematu. Sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie źródeł napięcia i prądu w obwodzie. Wykonać pomiary napięć i prądów w obwodzie dokonując ewentualnych korekt zakresów przyrządów w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu. Pomiary wykonać przy różnych wartościach wielkości wskazanych przez prowadzącego, np. E, R, I 4, R itd. Zanotować wskazania przyrządów w tablicy wyników. Na rys.. przedstawiono przykładowy schemat obwodu do badań.

4 V R A 6 E I 4 R 5 R V A 4 A 5 A R 4 Rys... Schemat obwodu do badań Tablica pomiarów - przy założeniu zmienności rezystancji R Lp. E I I 4 I 5 V V Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: schemat i rozwiązanie obwodu wykonanie jako przygotowanie do ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu, wyniki pomiaru poszczególnych elementów obwodu, tablicę wyników pomiarów, porównanie zmierzonych wielkości z tymi samymi wielkościami obliczonymi, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. Sprawozdanie, jedno dla obywającej ćwiczenie grupy należy złożyć nie później po upływie dwóch tygodni po jego wykonaniu w laboratorium. 5. Pytania kontrolne i zagadnienia podać sposób wykonywania bilansu mocy obwodu. W jakim celu wykonuje się bilans mocy? podać i scharakteryzować parametry znamionowe przyrządów i elementów używanych w ćwiczeniu.

5 dla jakich rezystorów jako parametr znamionowy podaje się maksymalną moc, a dla jakich maksymalny prąd? dlaczego nie należy zwierać źródła napięcia i rozwierać źródła prądu? 6. Literatura []. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa. [] Cichocki A. i inni.: Ćwiczenia laboratoryjne z obwodów elektrycznych. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej []. Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna - analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. PWN Warszawa. 4

6 Elbląg dnia.. POMIAR PRĄDÓW I NAPIĘĆ W OBWODZIE PRĄDU STAŁEGO Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Tabele pomiarowe Tabela.. Wyniki pomiarów Lp. E I I 4 I 5 V V 4 5 Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia 5

7 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny. Cel i zakres ćwiczenia. POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie pomiaru rezystancji metodą pośrednią (techniczną). Ćwiczenie umiejętności montażu obwodów elektrycznych oraz dokonywania pomiarów wartości prądów i napięć. Zakres ćwiczenia obejmuje: ustawienie odpowiednich wartości źródła napięcia, doboru rodzaju i zakresów przyrządów pomiarowych oraz badanej rezystancji, połączenie obwodów na stole laboratoryjnym według podanych schematów, wykonanie pomiarów napięć i prądów zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie, opracowanie sprawozdania i wniosków z ćwiczenia.. Przygotowanie do ćwiczenia W prezentowanym ćwiczeniu należy przeprowadzić pomiar wielkości elektrycznych (prądu i napięcia) występujących na badanym obiekcie. Występują przy tym dwie metody pomiarowe: z poprawnie mierzonym prądem, z poprawnie mierzonym napięciem Wybór metody pomiarowej uzależniony jest od zakresu wielkości rezystancji rozpatrywanego obiektu. Wybór nieodpowiedniej metody rzutuje na uchyb uzyskanego wyniku w stosunku do rzeczywistej wartości. Do wyznaczenia rezystancji metodą pośrednią wykorzystuje się znajomość prądu i napięcia, poprzez zastosowanie prawa Ohma. Dla podanego na schematach obwodu prądu stałego należy dobrać wartości źródeł napięcia, mierniki i wartości rezystorów zgodnie z poleceniem prowadzącego. Narysować schematy obwodów, oraz podać wartości źródeł zasilania, rezystancji, polaryzację i zakresy przyrządów pomiarowych. Korzystając z karty pomiarów (protokół) zanotować uzyskane wyniki.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia (instrukcje oraz kartę pomiarów). Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do ćwiczenia. Następnie przystąpić do oględzin i spisania sprzętu używanego przy realizacji ćwiczenia. Połączyć na stole laboratoryjnym kolejno obwody według przedstawionych w instrukcji schematów zgodnie z kolejnymi punktami instrukcji. Każdorazowo sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie źródeł zasilania. Wykonać pomiary napięć i prądów w obwodzie dokonując ewentualnych korekt zakresów przyrządów w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu. Zanotować wskazania przyrządów w odpowiedniej tablicy wyników według załączonych wzorów. Na rys. przedstawiono schemat pomiaru rezystancji z poprawnie mierzonym prądem, a na rys. przedstawiono schemat pomiaru rezystancji z poprawnie mierzonym napięciem. Pomiary w obydwu przypadkach należy przeprowadzić trzykrotnie dla trzech rezystancji R: R R A R = R V R A < R < R A. Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy określić wartość R A i R V dla zakresów przyrządów wskazanych przez prowadzącego. Wyniki pomiarów zapisać odpowiednich tabelach. 6

8 R S A R E Vc Rys. Schemat pomiaru rezystancji z poprawnie mierzonym prądem Tabela. Tabela do układu z poprawnie mierzonym prądem POMIARY OBLICZENIA L.p. I U R R A R ΔR δ R ' R A R ' R V R A < R' < R V ma V Ω Ω Ω Ω % R S A R E V Rys. Schemat pomiaru rezystancji z poprawnie mierzonym napięciem 7

9 Tabela. Tabela do układu z poprawnie mierzonym napięciem POMIARY OBLICZENIA Lp. I U R R V R ΔR δ R ' R A R ' R V R A < R' < R V ma V Ω Ω Ω Ω % 4.Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: schematy obwodów, opis przebiegu ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów używanych w ćwiczeniu, tabelę wyników i pomiarów, prezentacja zastosowanych wzorów wraz z przykładami obliczeń, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. 5. Pytania kontrolne. Podać metodę wyznaczania rezystancji wewnętrznej amperomierza i woltomierza,. Narysować i omówić pomiar rezystancji z poprawnie mierzonym prądem,. Narysować i omówić pomiar rezystancji z poprawnie mierzonym napięciem, 4. Uzasadnij konieczność stosowania różnych układów w zależności od wartości rezystancji mierzonej. 6. Literatura: [] Praca zbiorowa pod redakcją F. Przezdzieckiego: Laboratorium elektrotechniki i elektroniki, [] Miedziński B.: Elektrotechnikia; 8

10 Elbląg dnia.. POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Tabela.. Układ z poprawnie mierzonym prądem Lp. I U R R A R ' R A ma V Ω Ω R ' R V R A < R' < R V Tabela.. Układ z poprawnie mierzonym napięciem Lp. I U R R V ma V Ω Ω R ' R A R ' R V R A < R' < R V Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia 9

11 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny. BADANIE OBWODU PRĄDU SINUSOIDALNIE PRZEMIENNEGO. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie właściwości obwodu elektrycznego prądu sinusoidalnie przemiennego zawierającego elementy rezystancyjne, indukcyjne (cewki indukcyjne, dławiki) i pojemnościowe (kondensatory) przy połączeniu równoległym i szeregowym, na podstawie pomiaru napięć i prądów. Obserwacja przesunięć napięć i prądów na oscyloskopie. Badany obwód jest zasilany z sieci prądu przemiennego poprzez autotransformator. Zakres ćwiczenia obejmuje: przygotowanie do ćwiczenia polegające na analitycznym rozwiązaniu obwodu dla założonych parametrów i wykonaniu wykresu wskazowego napięć i prądów, ustawienie i zmierzenie odpowiednich wartości rezystancji, parametrów dławika i kondensatora, dobór rodzaju i zakresów przyrządów pomiarowych, połączenie obwodu na stole laboratoryjnym według podanego schematu, wykonanie pomiarów napięć, prądów i rezystancji zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie, włączenie do oscyloskopu w celu obserwacji i pomiaru napięć i prądów i przesunięć pomiędzy nimi, porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń, opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.. Przygotowanie do ćwiczenia W podanym na rys. schemacie obwodu prądu sinusoidalnie przemiennego lub schemacie podanym przez prowadzącego należy dobrać wartości źródła napięcia, rezystorów, cewek indukcyjnych i kondensatorów spośród podanych w punkcie 7 niniejszej instrukcji. Rozwiązać analitycznie przyjęty do badań obwód. Wyznaczyć przesunięcia fazowe pomiędzy wybranymi napięciami i/lub prądami. Narysować wykresy wskazowe napięć i prądów w skali. Narysować schemat obwodu, na którym zostaną podane wartości źródła, rezystancji, indukcyjności i pojemności oraz zakresy przyrządów pomiarowych. Narysować tablice pomiarowe.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia. Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do realizacji ćwiczenia. Używając odpowiednich przyrządów (omomierz, mostek Wheatstone a, mostek prądu przemiennego, woltomierz) ustawić przyjęte do rozwiązania obwodu wartości rezystancji, pojemności, indukcyjności oraz źródła napięcia. Sprawdzić rodzaj i zakres przyrządów pomiarowych. Połączyć na stole laboratoryjnym obwód pomiarowy według przyjętego schematu. Sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie układu do sieci. Wykonać pomiary napięć i prądów w obwodzie dla różnych wartości napięcia U. Dokonać ewentualnych korekt zakresów przyrządów w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu pomiarowego. Włączyć do sieci oscyloskop i dokonać odpowiednich nastawień jego zakresów. Do wybranych węzłów obwodu przyłączyć sondy oscyloskopu dwukanałowego. Zmierzyć amplitudy napięć pomiędzy wybranymi punktami oraz kąt przesunięcia pomiędzy nimi. Na rys. 4. przedstawiono przykładowy schemat pomiarowy obwodu do badań. 0

12 RL V L A A A ~0 V V V ATr R b R C Osc. Rys. 4.. Schemat pomiarowy obwodu prądu sinusoidalnie przemiennego Atr autotransformator, R L,L parametry cewki indukcyjnej, Rb bocznik do podłączenia oscyloskopu, Osc. oscyloskopr rezystor suwakowy, C kondensator Tablica 4.. Wyniki pomiarów Lp. V V V I I I Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: schemat i rozwiązanie obwodu wykonanie jako przygotowanie do ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu, wyniki pomiaru poszczególnych elementów obwodu, tablice wyników pomiarów, bilans mocy obwodu, wykres wskazowy prądów i napięć wykonany w skali, porównanie zmierzonych wielkości z wielkościami obliczonymi, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. Sprawozdanie, jedno dla obywającej ćwiczenie grupy należy złożyć nie później po upływie dwóch tygodni po jego wykonaniu w laboratorium. 5. Pytania kontrolne i zagadnienia Omówić metodę techniczną pomiaru parametrów cewki indukcyjnej. Porównać właściwości dzielnika potencjometrycznego i autotransformastora jako regulatorów napięcia. Wyjaśnić dlaczego algebraiczna suma prądów w węźle obwodu prądu sinusoidalnie

13 przemiennego nie zawsze jest równa zero. W jakich przypadkach może być ona równa zero? 6. Literatura []. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa. [] Cichocki A. i inni.: Ćwiczenia laboratoryjne z obwodów elektrycznych. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej []. Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna - analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. PWN Warszawa. [4] Miedziński B.: Elektrotechnika- podstawy i instalacje elektryczne. PWN Warszawa

14 Elbląg dnia.. BADANIE OBWODU PRĄDU SINUSOIDALNIE PRZEMIENNEGO Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Tablica 4.. Wyniki pomiarów Lp. V V V I I I 4 5 Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia

15 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny 4. REZONANS NAPIĘĆ. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest eksperymentalne wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych obwodów rezonansowych: szeregowego i równoległego i porównanie tych charakterystyk z charakterystykami wyznaczonymi analitycznie. Obserwacja przesunięć napięć i prądów na oscyloskopie. Badany obwód jest zasilany z sieci prądu przemiennego poprzez autotransformator. Zakres ćwiczenia obejmuje: przygotowanie do ćwiczenia polegające na analitycznym wyznaczeniu charakterystyk częstotliwościowych obwodów rezonansowych: szeregowego i równoległego dla założonych parametrów obwodów szeregowego i równoległego, obliczeniu dobroci i szerokości pasma przepuszczania obwodu oraz wykonaniu wykresu wskazowego napięć i prądów, połączenie obwodu na stole laboratoryjnym według podanego schematu, wykonanie pomiarów napięć i prądów w funkcji częstotliwości zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie, włączenie do oscyloskopu w celu obserwacji i pomiaru napięć i prądów i przesunięć pomiędzy nimi, porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń, opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.. Przygotowanie do ćwiczenia W podanym na rys. 5. schemacie obwodu rezonansowego należy dobrać zakres regulacji częstotliwości źródła napięcia (generatora), rezystancji, indukcyjności i pojemności spośród podanych w punkcie 7 niniejszej instrukcji. Wyznaczyć analitycznie charakterystyki częstotliwościowe obwodów rezonansowych: szeregowego i równoległego. Obliczyć dobroć układu i pasmo przepuszczania obwodu. Narysować wykresy wskazowe napięć i prądów w skali. Narysować schemat obwodu, na którym zostaną podane wartości źródła, rezystancji, indukcyjności i pojemności oraz zakresy przyrządów pomiarowych. Narysować tablice pomiarowe.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia. Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do realizacji ćwiczenia. Ustawić na rezystorach, indukcyjnościach i kondensatorach dekadowych przyjęte do rozwiązania obwodu wartości rezystancji, pojemności, indukcyjności oraz źródła napięcia. Sprawdzić rodzaj i zakres regulacji generatora zasilającego i zakres przyrządów pomiarowych. Połączyć na stole laboratoryjnym obwód pomiarowy według schematu na rys. 5.. Sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie układu. Wykonać pomiary prądów i napięć na poszczególnych elementach obwodu w funkcji częstotliwości regulowanej w generatorze zasilającym - charakterystyk częstotliwościowych:. W trakcie pomiarów dokonać korekty zakresów przyrządów pomiarowych w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu pomiarowego. Włączyć do sieci oscyloskop i dokonać odpowiednich nastawień jego zakresów. Do wybranych węzłów obwodu przyłączyć sondy oscyloskopu dwukanałowego. Zmierzyć amplitudy napięć pomiędzy wybranymi punktami oraz kąt przesunięcia pomiędzy nimi. Na rys. 5. przedstawiono schemat pomiarowy obwodu do badań. 4

16 VR VL A R L Gen. zasil. f=var. V C V C Osc. Rys. 5.. Schemat pomiarowy szeregowego obwodu rezonansowego RLC R,L i C odpowiednio rezystor, indukcyjność i kondensator dekadowy, Osc. oscyloskop Tablica 5.. Wyniki pomiarów Lp. f [Hz] I U U R U L U C Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: schemat i wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych obwodu wykonane jako przygotowanie do ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu, tablice wyników pomiarów, wyznaczenie dobroci obwodów i ich pasma przepuszczania, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. Sprawozdanie, jedno dla obywającej ćwiczenie grupy należy złożyć nie później po upływie dwóch tygodni po jego wykonaniu w laboratorium. 5. Pytania kontrolne i zagadnienia Na czym polega rezonans w obwodach elektrycznych i jakie muszą być spełnione warunki 5

17 aby rezonans wystąpił? Co to jest dobroć układu rezonansowego i jak się ją wyznacza? Co to jest pasmo przepuszczania obwodu rezonansowego i jak się je definiuje? Jakie narażenia mogą wystąpić w obwodzie szeregowym o znacznej dobroci, jeżeli wystąpi w nim rezonans? Jakie narażenia mogą wystąpić w obwodzie równoległym o znacznej dobroci, jeżeli wystąpi w nim rezonans? Jaki wpływ wywierają przyrządy pomiarowe (amperomierze, woltomierze) na wyznaczane eksperymentalnie charakterystyki częstotliwościowe obwodów rezonansowych? 6. Literatura []. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa. [] Cichocki A. i inni.: Ćwiczenia laboratoryjne z obwodów elektrycznych. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej []. Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna - analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. PWN Warszawa. [4] Miedziński B.: Elektrotechnika- podstawy i instalacje elektryczne. PWN Warszawa 6

18 Elbląg dnia. 4. REZONANS NAPIĘĆ Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Lp f [Hz] Tablica 5.. Wyniki pomiarów I U U R U L U C Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia 7

19 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny 5. REZONANS PRĄDOW. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest eksperymentalne wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych obwodów rezonansowych: szeregowego i równoległego i porównanie tych charakterystyk z charakterystykami wyznaczonymi analitycznie. Obserwacja przesunięć napięć i prądów na oscyloskopie. Badany obwód jest zasilany z sieci prądu przemiennego poprzez autotransformator. Zakres ćwiczenia obejmuje: przygotowanie do ćwiczenia polegające na analitycznym wyznaczeniu charakterystyk częstotliwościowych obwodów rezonansowych: szeregowego i równoległego dla założonych parametrów obwodów szeregowego i równoległego, obliczeniu dobroci i szerokości pasma przepuszczania obwodu oraz wykonaniu wykresu wskazowego napięć i prądów, połączenie obwodu na stole laboratoryjnym według podanego schematu, wykonanie pomiarów napięć i prądów w funkcji częstotliwości zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie, włączenie do oscyloskopu w celu obserwacji i pomiaru napięć i prądów i przesunięć pomiędzy nimi, porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń, opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.. Przygotowanie do ćwiczenia W podanym na rys. 6. schemacie obwodów rezonansowych należy dobrać zakres regulacji częstotliwości źródła napięcia (generatora), rezystancji, indukcyjności i pojemności spośród podanych w punkcie 7 niniejszej instrukcji. Wyznaczyć analitycznie charakterystyki częstotliwościowe obwodów rezonansowych: szeregowego i równoległego. Obliczyć dobroć układu i pasmo przepuszczania obwodu. Narysować wykresy wskazowe napięć i prądów w skali. Narysować schemat obwodu, na którym zostaną podane wartości źródła, rezystancji, indukcyjności i pojemności oraz zakresy przyrządów pomiarowych. Narysować tablice pomiarowe.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia. Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do realizacji ćwiczenia. Ustawić na rezystorach, indukcyjnościach i kondensatorach dekadowych przyjęte do rozwiązania obwodu wartości rezystancji, pojemności, indukcyjności oraz źródła napięcia. Sprawdzić rodzaj i zakres regulacji generatora zasilającego i zakres przyrządów pomiarowych. Połączyć na stole laboratoryjnym obwód pomiarowy według schematu na rys. 6.. Sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie układu. Wykonać pomiary prądów i napięć na poszczególnych elementach obwodu w funkcji częstotliwości regulowanej w generatorze zasilającym - charakterystyk częstotliwościowych:. W trakcie pomiarów dokonać korekty zakresów przyrządów pomiarowych w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu pomiarowego. Włączyć do sieci oscyloskop i dokonać odpowiednich nastawień jego zakresów. Do wybranych węzłów obwodu przyłączyć sondy oscyloskopu dwukanałowego. Zmierzyć amplitudy napięć pomiędzy wybranymi punktami oraz kąt przesunięcia pomiędzy nimi. Na rys. 6. przedstawiono schemat pomiarowy obwodów do badań. 8

20 R d A Gen. A A A R L C zasil. f=var. V R L C V Osc. Rys. 6.. Schemat pomiarowy równoległego obwodu rezonansowego RLC R,L i C odpowiednio rezystor, indukcyjność i kondensator dekadowy, R d rezystor dodatkowy, Osc. oscyloskop Tablica 6.. Wyniki pomiarów (co najmniej 0 pomiarów) Lp. f [Hz] I U I R I L I C Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: schemat i wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych obwodu wykonane jako przygotowanie do ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu, tablice wyników pomiarów, wyznaczenie dobroci obwodów i ich pasma przepuszczania, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. Sprawozdanie, jedno dla obywającej ćwiczenie grupy należy złożyć nie później po upływie dwóch tygodni po jego wykonaniu w laboratorium. 5. Pytania kontrolne i zagadnienia Na czym polega rezonans w obwodach elektrycznych i jakie muszą być spełnione warunki aby rezonans wystąpił? Co to jest dobroć układu rezonansowego i jak się ją wyznacza? Co to jest pasmo przepuszczania obwodu rezonansowego i jak się je definiuje? Jakie narażenia mogą wystąpić w obwodzie szeregowym o znacznej dobroci, jeżeli wystąpi w nim rezonans? 9

21 Jakie narażenia mogą wystąpić w obwodzie równoległym o znacznej dobroci, jeżeli wystąpi w nim rezonans? Jaki wpływ wywierają przyrządy pomiarowe (amperomierze, woltomierze) na wyznaczane eksperymentalnie charakterystyki częstotliwościowe obwodów rezonansowych? 6. Literatura []. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa. [] Cichocki A. i inni.: Ćwiczenia laboratoryjne z obwodów elektrycznych. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej []. Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna - analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. PWN Warszawa. [4] Miedziński B.: Elektrotechnika- podstawy i instalacje elektryczne. PWN Warszawa 0

22 Elbląg dnia. 5. REZONANS PRĄDOW Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Lp f [Hz] Tablica 6.. Wyniki pomiarów I U I R I L I C Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia

23 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny 6. BADANIE OBWODÓW Z CEWKAMI SPRZĘŻONYMI MAGNETYCZNIE. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie właściwości obwodów zawierających cewki bez rdzenia ferromagnetycznego magnetycznie sprzężone a w szczególności określenie znaku indukcyjności wzajemnej oraz poznanie właściwości różnych sposobów połączeń tych cewek a zwłaszcza: połączenia szeregowego, równoległego jak również połączenia w postaci transformatora powietrznego. Zakres ćwiczenia obejmuje: przygotowanie do ćwiczenia polegające na przypomnieniu podstaw teoretycznych dotyczących sprzężeń magnetycznych oraz analitycznym rozwiązaniu obwodów przyjętych do badań i określeniu struktur równoważnych obwodów zastępczych bez sprzężeń magnetycznych i wyznaczeniu ich parametrów, wykonaniu wykresów wskazowych napięć i prądów, dobór rodzaju i zakresów przyrządów pomiarowych, połączenie obwodów na stole laboratoryjnym według podanych schematów, pomiar parametrów każdej z badanych cewek bez sprzężenia magnetycznego, określenia znaku sprzężenia przy szeregowym połączeniu cewek, pomiar indukcyjności wzajemnej cewek (przy sprzężeniu transformatorowym) w zależności od wzajemnej odległości cewek i w zależności od kąta nachylenia jednej z cewek, badanie właściwości sprzężenia magnetycznego przy równoległym połączeniu cewek, wykonanie pomiarów napięć, prądów i mocy zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie, porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń, opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.. Przygotowanie do ćwiczenia Przypomnieć podstawy teoretyczne dotyczące sprzężeń magnetycznych cewek oraz rozwiązać analitycznie na liczbach ogólnych obwody przyjęte do badań i określić struktury równoważnych obwodów zastępczych bez sprzężeń magnetycznych i wyznaczyć analitycznie ich parametry. Wykonać wykresy wskazowe napięć i prądów. Narysować schematy zastępcze obwodów do badań i tablice pomiarowe.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia. Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do realizacji ćwiczenia Sprawdzić rodzaj i zakres niezbędnych przyrządów pomiarowych. Po połączeniu kolejnych obwodów sprawdzić je i każdorazowo uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie układu do sieci. Rezystancje cewek należy zmierzyć przy pomocy mostka Wheatstone a.. Indukcyjności obydwu cewek należy obliczyć na podstawie wartości zmierzonych rezystancji i impedancji cewek zmierzonych metodą techniczną (rys. 7.). Wykonać pomiary parametrów każdej z cewek oddzielnie (rys. 7.) a następnie wykonać pomiary zależności indukcyjności wzajemnej w funkcji odległości cewek umieszczonych równolegle względem siebie oraz dla określonej odległości w funkcji kąta położenia jednej z cewek w układzie z rys. 7.. Początki uzwojeń cewek oznaczono gwiazdką. Początki i końce uzwojeń cewek sprzężonych magnetycznie można ustalić przy szeregowym połączeniu cewek dla dwóch

24 różnych wariantów połączeń rys. 7.a i 7.b. Właściwości dwóch cewek indukcyjnych sprzężonych magnetycznie połączonych równolegle włączonych do obwodu należy zbadać w układzie z rys Prowadzący może zalecić zbadanie tego układu dla innego charakteru obciążenia. Badanie podanych w ćwiczeniu układów należy traktować jako uproszczone, gdyż polega jedynie na pomiarze napięć i prądów. Prowadzący wskaże, w funkcji którego należy badać dany układ połączeń cewek indukcyjnych sprzężonych magnetycznie. W trakcie pomiarów dokonywać ewentualnych korekt zakresów przyrządów w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu pomiarowego. Na schematach pomiarowych indukcyjności zaznaczono jako idealne, chociaż w rzeczywistości cewki indukcyjne mają również rezystancję rezystancje przewodu nawojowego cewki. Na rys. od 7. do 7.4 przedstawiono schematów pomiarowych obwodów do badań. A ~0 V V L, R ATr R s Rys. 7.. Schemat obwodu do pomiaru impedancji cewek Atr autotransformator, R s rezystor suwakowy szeregowy, L indukcyjność badanej cewki A ~0 V V M L L V ATr R s Rys. 7.. Schemat obwodu do pomiaru indukcyjności wzajemnej cewek i zależności indukcyjności wzajemnej od odległości pomiędzy cewkami i od kąta nachylenia cewek sprzężonych magnetycznie Atr autotransformator, R s rezystor suwakowy szeregowy, L, L indukcyjności własne badanych cewek, M indukcyjność wzajemna cewek A L A L ~0 V ATr R s V L M ~0 V ATr R s V L M a) b)

25 Rys. 7.. Schematy obwodów do pomiaru impedancji cewek sprzężonych magnetycznie połączonych szeregowo: a) dodatnie sprzężenie zwrotne, b) ujemne sprzężenie zwrotne Atr autotransformator, R s rezystor suwakowy szeregowy, L, L indukcyjności własne badanych cewek, M indukcyjność wzajemna cewek ~0 V V A M L L R R ATr R s A A Rys Schemat obwodu zawierającego cewki indukcyjne sprzężone magnetycznie połączone równolegle Atr autotransformator, R s rezystor suwakowy szeregowy, L, L indukcyjności własne badanych cewek, M indukcyjność wzajemna cewek, R, R rezystory Tablica 7.. Wyniki pomiarów i obliczeń impedancji, rezystancji i indukcyjności cewki (rys. 7.) Lp. U Wyniki pomiarów I R Z Wyniki obliczeń X L [mh] Tablica 7.. Wyniki pomiarów i obliczeń indukcyjności wzajemnej w zależności od odległości pomiędzy cewkami sprzężonymi magnetycznie (rys. 7.) Lp. X [mm] Wyniki pomiarów I U U Wyniki obliczeń X M M [mh]

26 Tablica 7.. Wyniki pomiarów i obliczeń indukcyjności wzajemnej cewek w zależności od kąta nachylenia cewek sprzężonych magnetycznie (rys. 7.) Lp. α [deg] Wyniki pomiarów I U U Wyniki obliczeń X M M [mh] 4 5 Tablica 7.4. Wyniki pomiarów i obliczeń impedancji, rezystancji i indukcyjności zastępczej cewek sprzężonych magnetycznie połączonych szeregowo (rys. 7.a i 7.b) U Wyniki pomiarów I R +R Z z Wyniki obliczeń X z L z [mh] Tablica 7.5. Wyniki pomiarów i obliczeń obwodu zawierającego cewki indukcyjne sprzężone magnetycznie połączone równolegle (rys. 7.4) Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń I I I U Z z L z [mh] 4. Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: obliczenia i schematy wykonane jako przygotowanie do ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu, wyniki pomiarów i obliczeń zestawione w tablicach wyników pomiarów i obliczeń, 5

27 wykresy zależności indukcyjności wzajemnej od odległości wzajemnej cewek, wykresy zależności indukcyjności wzajemnej od kąta nachylenia jednej z cewek, rysunek i parametry schematu zastępczego cewek indukcyjnych sprzężonych magnetycznie połączonych równolegle, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. Sprawozdanie, jedno dla obywającej ćwiczenie grupy należy złożyć nie później po upływie dwóch tygodni po jego wykonaniu w laboratorium. 5. Pytania kontrolne i zagadnienia Podać prawa fizyczne opisujące zjawiska w cewkach bez rdzeni ferromagnetycznych sprzężonych magnetycznie. Podać odpowiednie wzory i zależności. Od jakich parametrów konstrukcyjnych zależy wartość indukcyjności własnej cewki? Od jakich parametrów konstrukcyjnych zależy wartość indukcyjności wzajemnej dwóch cewek? Podać i objaśnić równania opisujące transformator powietrzny, podać jego schemat zastępczy, wyprowadzić równania opisujące schemat zastępczy bez sprzężeń i narysować wykres wskazowy prądów i napięć przy określonym charakterze obciążenia. Wymienić przykłady najważniejszych zastosowań zjawiska sprzężeń magnetycznych w elektrotechnice oraz podać zasadę działania tych urządzeń. 6. Literatura []. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa. [] Cichocki A. i inni.: Ćwiczenia laboratoryjne z obwodów elektrycznych. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej []. Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna - analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. PWN Warszawa. [4] Miedziński B.: Elektrotechnika- podstawy i instalacje elektryczne. PWN Warszawa 6

28 Elbląg dnia. 6. BADANIE OBWODÓW Z CEWKAMI SPRZĘŻONYMI MAGNETYCZNIE Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Tablica 7.. Wyniki pomiarów i obliczeń impedancji, rezystancji i indukcyjności cewki (rys. 7.) Lp. U Wyniki pomiarów I R Z Wyniki obliczeń X L [mh] 7

29 Tablica 7.. Wyniki pomiarów i obliczeń indukcyjności wzajemnej w zależności od odległości pomiędzy cewkami sprzężonymi magnetycznie (rys. 7.) Lp. X [mm] Wyniki pomiarów I U U Wyniki obliczeń X M M [mh] Tablica 7.. Wyniki pomiarów i obliczeń indukcyjności wzajemnej cewek w zależności od kąta nachylenia cewek sprzężonych magnetycznie (rys. 7.) Lp. α [deg] Wyniki pomiarów I U U Wyniki obliczeń X M M [mh] 4 5 Tablica 7.4. Wyniki pomiarów i obliczeń impedancji, rezystancji i indukcyjności zastępczej cewek sprzężonych magnetycznie połączonych szeregowo (rys. 7.a i 7.b) Lp. U Wyniki pomiarów I R +R Z z Wyniki obliczeń X z L z [mh] 8

30 Tablica 7.5. Wyniki pomiarów i obliczeń obwodu zawierającego cewki indukcyjne sprzężone magnetycznie połączone równolegle (rys. 7.4) Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń I I I U Z z L z [mh] Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia 9

31 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny. Cel i zakres ćwiczenia 7. BADANIE TRANSFORMATORA Z RDZENIEM FERROMAGNETYCZNYM Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie właściwości transformatora z rdzeniem ferromagnetycznym małej mocy a w szczególności: przekładni napięciowej, stanu biegu jałowego, stanu zwarcia i stanu obciążenia oraz przebiegów napięć i prądów w funkcji czasu jak również obserwacja pętli histerezy. Zakres ćwiczenia obejmuje: przygotowanie do ćwiczenia polegające na obliczeniu, na podstawie danych znamionowych parametrów schematu zastępczego i wykonaniu wykresu wskazowego napięć i prądów dla założonego charakteru obciążenia, dobór rodzaju i zakresów przyrządów pomiarowych, połączenie obwodu na stole laboratoryjnym według podanego schematu, wykonanie pomiarów napięć, prądów i mocy zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie, włączenie do oscyloskopu w celu obserwacji i pomiaru napięć, prądów i pętli histerezy, porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń, opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.. Przygotowanie do ćwiczenia Na podstawie danych znamionowych (podanych w pkt. 7) badanego transformatora małej mocy wyznaczyć analitycznie parametry schematu zastępczego tego transformatora i dla założonego obciążenia wykonać wykres wskazowy napięć i prądów transformatora. Narysować schematy zastępcze obwodów do badań i narysować tablice pomiarowe.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia. Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do realizacji ćwiczenia Sprawdzić rodzaj i zakres niezbędnych przyrządów pomiarowych. Połączyć na stole laboratoryjnym obwód pomiarowy według przyjętego schematu z rys. 8.. Sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie układu do sieci. Wykonać pomiary napięć, prądów oraz mocy dla stanu biegu jałowego, stanu zwarcia i stanu obciążenia dla kilku różnych wartości obciążenia. Według polecenia prowadzącego pomiary wykonać dla znamionowego napięcia pierwotnego U =U n, U =0,8 U n oraz U =, U n. W trakcie pomiarów dokonywać ewentualnych korekt zakresów przyrządów w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu pomiarowego. Włączyć do sieci oscyloskop i dokonać odpowiednich nastawień jego zakresów. Według polecenia prowadzącego w układzie z rys. obserwować przebiegi napięć i prądów w różnych reżimach pracy transformatora. Wykonać szkice przebiegów i zanotować odpowiednie wnioski. Połączyć układ według schematu z rys. 8.. Włączyć na wejście X oscyloskopu sygnał proporcjonalny do prądu w obwodzie a na wejście Y sygnał proporcjonalny do całki z napięcia na kondensatorze. Potrzeba całkowania napięcia wynika stąd, że sygnał wejściowy na płytki Y oscyloskopu powinien być proporcjonalny do przebiegu indukcji magnetycznej w rdzeniu transformatora. W ten sposób na ekranie oscyloskopu pojawi się przebieg będący pętlą histerezy rdzenia badanego transformatora. Naszkicować kształty pętli histerezy w zależności od wartości napięcia pierwotnego. Zanotować odpowiednie wnioski. 0

32 Na rys. 8. i rys. 8. przedstawiono schematów pomiarowych obwodów do badań. W układzie z rys. 8. odpowiednie reżimy pracy transformatora zapewnia się poprzez zmianę wartości obciążenia strony wtórnej transformatora: stan biegu jałowego strona wtórna rozwarta, stan zwarcia strona wtórna zwarta. A W A ~0 V ATr R b V Tr Ro Co V Osc. Rys. 8.. Schemat pomiarowy do badania stanu biegu jałowego, stanu zwarcia i stanu obciążenia transformatora (przypadek obciążenia o charakterze rezystancyjno-pojemnościowym) Atr autotransformator, Tr transformator badany, R o,c o rezystancja i pojemność obciążenia, R b - bocznik do podłączenia oscyloskopu, Osc. oscyloskop Tablica 8.. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu biegu jałowego U I Wyniki pomiarów P [W] I U ϑ [V/V] Wyniki obliczeń R Fe X µ cosϕ o [--] Tablica 8.. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu zwarcia U I Wyniki pomiarów P [W] I U 0 ϑ I [A/A] R Wyniki obliczeń X R X cosϕ z [--] Tablica 8.. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu obciążenia Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń U I P [W] I U ϑ U [V/V] ϑ I [A/A ] R o X o cosϕ [--] cosϕ [--] 4 5

33 R ~0 V C ATr R b Tr Osc. Rys. 8.. Schemat układu do obserwacji pętli histerezy Atr autotransformator, Tr transformator badany, Rb bocznik, R, C rezystor i kondensator (gdzie R>>/ωC), Osc. oscyloskop 4. Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: obliczenia i schematy wykonane jako przygotowanie do ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu, wyniki pomiarów i obliczeń zestawione w tablicach wyników pomiarów i obliczeń, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. Sprawozdanie, jedno dla obywającej ćwiczenie grupy należy złożyć nie później po upływie dwóch tygodni po jego wykonaniu w laboratorium. 5. Pytania kontrolne i zagadnienia Wyjaśnić według jakich praw fizycznych działa transformator. Podać odpowiednie wzory i zależności. Porównać właściwości transformatora powietrznego i transformatora z rdzeniem ferromagnetycznym. Wyjaśnić fizyczny sens parametrów wyznaczanych podczas próby biegu jałowego i próby zwarcia. Podać i uzasadnić przyczynę odkształcania się prądu pierwotnego podczas próby biegu jałowego. Uzasadnić dlaczego przy obciążeniu pojemnościowym napięcie strony wtórnej może być większe od napięcia znamionowego. Wyjaśnić metodę pomiaru pętli histerezy według rys.. Podać odpowiednie zależności. 6. Literatura []. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa. [] Cichocki A. i inni.: Ćwiczenia laboratoryjne z obwodów elektrycznych. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej []. Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna - analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. PWN Warszawa.

34 Elbląg dnia. 7. BADANIE TRANSFORMATORA Z RDZENIEM FERROMAGNETYCZNYM Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Tabele pomiarowe: Tablica 8.. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu biegu jałowego Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń U I P [W] I U ϑ [V/V] R Fe X µ cosϕ o [--] Tablica 8.. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu zwarcia Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń U I P [W] I U ϑ I [A/A] R X R X cosϕ z [--] 0

35 Tablica 8.. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu obciążenia Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń U I P [W] I U ϑ U [V/V] ϑ I [A/A ] R o X o cosϕ [--] cosϕ [--] 4 5 Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia 4

36 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny 8. BADANIE OBWODU TRÓJFAZOWEGO SYMETRYCZNEGO. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie właściwości obwodów trójfazowych symetrycznych a zwłaszcza relacji pomiędzy prądami i napięciami przy różnych sposobach połączeń odbiornika. Zakres ćwiczenia obejmuje: przygotowanie do ćwiczenia polegające na wyprowadzeniu relacji pomiędzy prądami i napięciami w trójfazowych układach symetrycznych przy połączeniu w gwiazdę i w trójkąt oraz na obliczeniu tych napięć i prądów dla danych znamionowych podanych w punkcie 7. Obliczone wielkości należy przedstawić na wykresie wskazowym wykonanym w odpowiedniej skali, dobór rodzaju i zakresów przyrządów pomiarowych, połączenie obwodów na stole laboratoryjnym według podanych schematów, wykonanie pomiarów napięć i prądów zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie, porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń, opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.. Przygotowanie do ćwiczenia Wyprowadzić relacje pomiędzy prądami i napięciami w trójfazowych układach symetrycznych przy połączeniu w gwiazdę i w trójkąt. Obliczyć napięcia i prądy dla danych znamionowych podanych w punkcie 7. Obliczone wielkości należy przedstawić na wykresie wskazowym wykonanym w odpowiedniej skali. Narysować schematy zastępcze obwodów do badań i narysować tablice pomiarowe.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia. Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do realizacji ćwiczenia Sprawdzić rodzaj i zakres niezbędnych przyrządów pomiarowych. Połączyć na stole laboratoryjnym obwód pomiarowy według schematów z rys. 9. następnie według rys. 9.. Każdorazowo sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie układu do sieci. Wykonać pomiary napięć i prądów. W trakcie pomiarów dokonywać ewentualnych korekt zakresów przyrządów w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu pomiarowego. W układzie z rys. 7. należy wykonać pomiary napięć fazowych i przewodowych dla zamkniętego i otwartego łącznika Ł. W obydwu układach należy zanotować wyniki i odpowiednie wnioski. Na rys. 9. i rys. 9. przedstawiono schematy pomiarowe obwodów do badań. W układzie z rys. 9. nie zaznaczono woltomierzy do pomiaru napięć fazowych. Napięcia te należy zmierzyć w ten sposób, że przy pierwszym włączeniu układu do sieci dokonuje się pomiaru napięć przewodowych a następnie wyłączyć układ, dokonać przełączeń w ten sposób aby woltomierze były włączone do pomiaru napięć fazowych i po włączeniu układu dokonać pomiaru napięć fazowych. 5

37 Tr Odbiornik A L R V ~0/80 V A V L R V A L R Ł A0 V0 Rys. 9.. Schemat pomiarowy do badania obwodu trójfazowego symetrycznego i odbiornika połączonego w gwiazdę (przypadek obciążenia o charakterze rezystancyjno-indukcyjnym) Tr transformator obniżający, R,L rezystancja i indukcyjności obciążenia - dławik, Ł - łącznik do zwierania i rozwierania przewodu neutralnego Tr A Odbiornik V A L R ~0/80 V V A V A L R A Rys. 9.. Schemat pomiarowy do badania obwodu trójfazowego symetrycznego i odbiornika połączonego w trójkąt (przypadek obciążenia o charakterze rezystancyjno-indukcyjnym) Tr transformator obniżający, R,L rezystancja i indukcyjności obciążenia - dławik A L R 6

38 Tablica 9.. Wyniki pomiarów dla odbiornika -fazowego połączonego w gwiazdę Lp. U U U U U U U 0 I I I I Tablica 9.. Wyniki pomiarów dla odbiornika -fazowego połączonego w trójkąt Lp. U U U I I I I I I Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: obliczenia i schematy wykonane jako przygotowanie do ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu, wyniki pomiarów, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. Sprawozdanie, jedno dla obywającej ćwiczenie grupy należy złożyć nie później po upływie dwóch tygodni po jego wykonaniu w laboratorium. 5. Pytania kontrolne i zagadnienia Jakie powinny być spełnione warunki aby dany układ trójfazowy można był symetryczny? Jakie mogą być skutki niewłaściwego połączenia napięć źródłowych w trójkąt? Wykazać, że wzór na moc czynną P=UIcosϕ, gdzie napięcia i prądy są wielkościami przewodowymi a kąt ϕ kątem fazowym, dotyczy zarówno odbiornika symetrycznego połączonego w gwiazdę jak i połączonego w trójkąt. 6. Literatura []. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa. [] Cichocki A. i inni.: Ćwiczenia laboratoryjne z obwodów elektrycznych. Wydawnictwo Politechniki 7

39 Warszawskiej []. Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna - analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. PWN Warszawa. [4] Miedziński B.: Elektrotechnika- podstawy i instalacje elektryczne. PWN Warszawa 8

40 Elbląg dnia. 8. BADANIE OBWODU TRÓJFAZOWEGO SYMETRYCZNEGO Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Tabele pomiarowe: Tablica 9.. Wyniki pomiarów dla odbiornika -fazowego połączonego w gwiazdę Lp. U U U U U U U 0 I I I I

41 Tablica 9.. Wyniki pomiarów dla odbiornika -fazowego połączonego w trójkąt Lp. U U U I I I I I I 4 5 Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia 40

42 Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu Instytut Politechniczny. Cel i zakres ćwiczenia 9. OBWODY NIELINIOWE PRĄDU STAŁEGO Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości wybranych elementów nieliniowych na podstawie pomiaru ich charakterystyk zewnętrznych (napięcie-prąd) oraz właściwości i metod analizy obwodów nieliniowych prądu stałego. Zakres ćwiczenia obejmuje: przygotowanie do ćwiczenia polegające na przypomnieniu metod aproksymacji charakterystyk zewnętrznych wybranych elementów nieliniowych, linearyzacji ich charakterystyk oraz metod analizy obwodów nieliniowych prądu stałego. Rozwiązać wskazany przez prowadzącego obwód nieliniowy prądu stałego metodą wykreślną i metodą linearyzacji charakterystyki nieliniowej w otoczeniu punktu pracy, ustawienie wartości źródeł napięcia, dobór rodzaju i zakresów przyrządów pomiarowych, połączenie obwodów na stole laboratoryjnym według podanych schematów, pomiar charakterystyk zewnętrznych wskazanych przez prowadzącego elementów nieliniowych, wykonanie pomiarów napięć, prądów we wskazanych przez prowadzącego obwodach nieliniowych prądu stałego zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie, porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń, opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.. Przygotowanie do ćwiczenia Dokonać linearyzacji charakterystyk podanych przez prowadzącego elementów nieliniowych. Rozwiązać wskazane przez prowadzącego obwody nieliniowe prądu stałego, w tym również podane na rys.. metodą wykreślną i metodą linearyzacji charakterystyki nieliniowej w otoczeniu punktu pracy. Określić parametry zastępcze elementu nieliniowego w punkcie pracy. Narysować tablice pomiarowe.. Przebieg ćwiczenia Przedstawić prowadzącemu laboratorium przygotowanie do ćwiczenia. Przygotowanie jest warunkiem koniecznym przystąpienia do realizacji ćwiczenia. Sprawdzić rodzaj i zakres przyrządów pomiarowych. Każdorazowo sprawdzić połączony obwód i uzyskać zgodę od prowadzącego na włączenie źródła napięcia do obwodu. Wykonać pomiary napięć i prądów w badanych obwodach dokonując ewentualnych korekt zakresów przyrządów w ten sposób aby ich wskazania były większe od / zakresu. Wyniki pomiarów zanotować w tablicach pomiarów i obliczeń. W podanym na rys.. schemacie należy dokonać pomiaru charakterystyk zewnętrznych U=U(I) wskazanych przez prowadzącego elementów nieliniowych. W przypadku charakterystyki niesymetrycznej pomiary wykonać dla obydwu polaryzacji elementu nieliniowego. Charakterystykę zmierzyć dla co najmniej 0 wartości napięcia lub prądu uwzględniając w szczególności te zakresy zmian prądu i napięcia, w których gradient zmian ma dużą wartość. Badanie właściwości szeregowego połączenia elementów nieliniowych należy wykonać w układzie podanym na rys.. Na rys..,. przedstawiono przykładowe schematy obwodów do badań. Prowadzący ustali, 4

43 które obwody będą badane w trakcie zajęć w laboratorium. A ~0 V Zasilacz DC R s V Rys... Schemat obwodu do pomiaru charakterystyk zewnętrznych elementów nieliniowych Tablica.. Wyniki pomiarów i obliczeń parametrów elementu nieliniowego Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń I U R stat R dyn Ez 4 5 V Zasilacz A ~0 V V DC R s Rys... Schemat obwodu zawierającego dwa elementy nieliniowe połączone szeregowo Tablica.. Wyniki pomiarów i obliczeń obwodu zawierającego dwa elementy nieliniowe połączone szeregowo Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń I U U R stat R stat 4 5 4

44 4. Zakres sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: schematy i rozwiązanie obwodu wykonanie jako przygotowanie do ćwiczenia, wykaz i dane znamionowe elementów i przyrządów użytych w ćwiczeniu, tablice wyników pomiarów, charakterystyki zewnętrzne U=U(I) badanych elementów nieliniowych, porównanie zmierzonych wielkości z wielkościami obliczonymi, spostrzeżenia i wnioski wynikające z ćwiczenia. Sprawozdanie, jedno dla obywającej ćwiczenie grupy należy złożyć nie później po upływie dwóch tygodni po jego wykonaniu w laboratorium. 5. Pytania kontrolne i zagadnienia Podać definicję elementu nieliniowego. Podać klasyfikację elementów nieliniowych. Podać przykłady elementów nieliniowych i naszkicować ich charakterystyki zewnętrzne. Zdefiniować pojęcia rezystancji statycznej i dynamicznej elementu nieliniowego w punkcie pracy. Obliczyć te rezystancje dla podanej w postaci analitycznej charakterystyki elementu nieliniowego. 6. Literatura [] Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT Warszawa. [] Cichocki A. i inni.: Ćwiczenia laboratoryjne z obwodów elektrycznych. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej [] Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna - analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. PWN Warszawa. [4] Miedziński B.: Elektrotechnika - podstawy i instalacje elektryczne. PWN Warszawa 4

45 Elbląg dnia. 9. OBWODY NIELINIOWE PRĄDU STAŁEGO Skład grupy: Rok i grupa dziekańska./ Wykaz elementów i przyrządów: Tabele pomiarowe: Tablica.. Wyniki pomiarów i obliczeń parametrów elementu nieliniowego L.p. Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń 4 5 I U R stat R dyn Ez 44

46 Tablica.. Wyniki pomiarów i obliczeń obwodu zawierającego dwa elementy nieliniowe połączone szeregowo Lp. Wyniki pomiarów Wyniki obliczeń 4 5 I U U R stat R stat Uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia. Podpis prowadzącego ćwiczenia 45