Sprawozdanie nr 1.docx

(33 KB) Pobierz

                                                                                                               

Sprawozdanie ze stanowiska nr I

1.     Schemat obwodu

 

 

2.     Wyznaczenie pojemności rezonansowej

f=12πLC                                                        C=10,1321µF

3.     Rezonans szeregowy

3.1  Pojęcia podstawowe

 

       Rezonans jest to taki stan pracy obwodu elektrycznego, w którym reaktancja wypadkowa obwodu lub jego susceptancja wypadkowa jest równa zeru.

Obwodami rezonansowymi są nazywane obwody elektryczne, w którym występuje zjawisko rezonansu.

W stanie rezonansu napięcie i prąd na zaciskach rozpatrywanego obwodu są zgodne w fazie, tzn. argument impedancji zespolonej obwodu lub admitancji zespolonej jest równy zeru (j=0).

Obwód będący w stanie rezonansu nie pobiera ze źródła mocy biernej, a mówiąc ściśle następuje zjawisko kompensacji mocy. Moc bierna indukcyjna pobierana przez obwód jest równa mocy biernej pojemnościowej. Ponieważ, jak wiadomo, znaki mocy biernej, indukcyjnej i pojemnościowej są przeciwne, dlatego w warunkach rezonansu całkowita moc bierna obwodu też jest równa zeru.

Częstotliwość, przy której reaktancja wypadkowa lub susceptancja wypadkowa obwodu jest równa zeru, jest nazywana częstotliwością rezonansową i oznaczana fr. Obwód elektryczny osiąga stan rezonansu, jeśli częstotliwość doprowadzonego do obwodu napięcia sinusoidalnego jest równa częstotliwości rezonansowej.    

W zależności od sposobu połączenia elementów R,L,C, w obwodzie może wystąpić zjawisko rezonansu napięć lub zjawisko rezonansu prądów.

3.2  Rezonans napięć

 

        Rezonans występujący w obwodzie o szeregowym połączeniu elementów R, L, C, charakteryzujący się równością reaktancji indukcyjnej i reaktancji pojemnościowej nazywamy rezonansem napięć lub rezonansem szeregowym.

Załóżmy, że do dwójnika szeregowego RLC doprowadzono napięcie sinusoidalne o wartości skutecznej zespolonej równej U i o pulsacji w= 2πf. Dla rozpatrywanego obwodu słuszne są zależności:

 

UR=RI                                                        UC=-jXCI                                                        UL=jXLI

 

 

 

napięcie na zaciskach dwójnika można przedstawić zależnością:

 

U=UR+UL+UC =[R+j(XL-XC)]I =Z I

 

Zgodnie z podaną definicją, rezonans napięć wystąpi wówczas, gdy X=0, tzn.

 





 

czyli:

 

Częstotliwość, przy której jest spełniony  ten warunek, nazywa się częstotliwością   rezonansowa szeregowego obwodu rezonansowego



W stanie rezonansu szeregowego słuszne są więc następujące zależności:

Z = R                                          U = UR                                          UL + UC =0                            UL = UC

                                                       

W wyniku powyższych rozważań stwierdzamy, że w stanie rezonansu napięć:

·         reaktancja pojemnościowa równa się reaktancji indukcyjnej

·         impedancja obwodu jest równa rezystancji, a zatem argument impedancji zespolonej jest równy zeru, a oznacza iż wartość  współczynnika mocy cos j =1

·         napięcie na indukcyjności jest równe co do modułu napięciu na pojemności, a suma geometryczna tych napięć jest równa zeru

·         wobec X=0, prąd w obwodzie może  osiągnąć bardzo dużą wartość, gdyż przy małej rezystancji R, źródło pracuje w warunkach zbliżonych do stanu zwarcia

 

Na rysunku poniżej pokazano charakterystyki XL, XC, Z,j,I w funkcji częstotliwości f. Z rysunku wynika, że w miarę zbliżania się do częstotliwości rezonansowej f r impedancja obwodu maleje do wartości R, prąd zwiększa się do wartości maksymalnej , kat fazowy j zbliża się do zera.

Rys. Charakterystyki częstotliwościowe XL, XC, Z, j, I

 

 

Zgłoś jeśli naruszono regulamin