PEE Lab 1

From Studia Informatyczne

Spis treści

Ćwiczenie Nr 1: Badanie stanów ustalonych w obwodach RLC

Ćwiczenie jest ćwiczeniem wirtualnym. Student wykonuje pełny program badań przez Internet, wykorzystując opracowane do tego celu programy interakcyjne umieszczone poniżej.


Badanie obwodu jednofazowego

Schemat ogólny obwodu użytego w badaniach zaimplementowany w programie przedstawiony jest na rys. 1.



Rys. 1 Strona czołowa programu do badania obwodów jednofazowych

Program badań

1. Badanie rozpływu prądów, rozkładu napięć i mocy elementów w obwodzie jednofazowym RLC o strukturze

  • szeregowej (odłączyć elementy: R_1, L_2 i C_2)
  • równoległej (odłączyć elementy: R_1, L_1 i C_1)
  • mieszanej (szeregowo-równoległej - różne konfiguracje elementów)

Odpowiednią strukturę badanego obwodu uzyskuje się zwierając bądź rozwierając odpowiednie elementy RLC. Badania przeprowadzić dla co najmniej 3 obwodów o różnych strukturach i wartościach wymuszenia i elementów.


2. W każdym połączeniu dobrać elementy obwodu w taki sposób, aby wpływ poszczególnych impedancji na rozwiązanie był w miarę zrównoważony (np. R=10Ω, wL=10Ω, \frac{1}{wC}=8 Ω). Program umożliwia również zmianę częstotliwości (pulsacji) źródła zasilającego. W momencie startu programu częstotliwość zasilania wynosi 0.159155 Hz co odpowiada pulsacji 1 \frac{rad}{s}.


3. Dobrać tak wartości indukcyjności L oraz pojemności C, aby przy założonej częstotliwości zasilania uzyskać rezonans

  • napięć (w obwodzie szeregowym RLC odpowiada to warunkowi X_L=X_C)
  • prądów (w obwodzie równoległym RLC odpowiada to warunkowi X_L=X_C)


4. Sprawdzić bilanse mocy dla każdego przypadku.


5. Sporządzić wykresy wektorowe dla każdego przypadku.




Badanie obwodu trójfazowego

Na rys. 2 przedstawiono widok ogólny strony czołowej programu do badania obwodów trójfazowych.



Rys. 2 Strona czołowa programu do badania obwodów trójfazowych

Program badań

1. Badanie rozpływu prądów, rozkładu napięć i mocy w obwodzie trójfazowym RLC z odbiornikiem połączonym w

  • gwiazdę
  • trójkąt

przy wymuszeniu trójfazowym połączonym w

  • gwiazdę
  • trójkąt


2. W badaniu uwzględnić różne wartości elementów odbiornika

  • układ symetryczny
  • układ niesymetryczny
  • układ gwiazdowy trój i czteroprzewodowy

rozpatrzyć przerwę w jednej fazie odbiornika a przy połączeniu gwiazdowym bez przewodu zerowego oraz zwarcie elementów jednej fazy.


3. Zbudować wykresy wektorowe prądów i napięć dla badanych układów.


4. Sprawdzić bilans mocy w obwodzie dla każdego badanego przypadku.




Problemy do dyskusji

  1. Przedyskutować warunek rezonansu w obwodzie szeregowym RLC. Czy rezystancja w tym obwodzie ma wpływ na wystąpienie rezonansu.
  2. Przedyskutować warunek rezonansu w obwodzie równoległym RLC. Czy rezystancja w tym obwodzie ma wpływ na wystąpienie rezonansu.
  3. Narysować wykres wektorowy obwodów szeregowego i równoległego RLC dla częstotliwości zasilania równej częstotliwości rezonansowej, mniejszej i większej od rezonansowej.
  4. Przedyskutować wpływ impedancji przewodu zerowego w układzie gwiazdowym na napięcia fazowe odbiornika.
  5. Narysować wykres wektorowy dla odbiornika trójfazowego trójkątnego o wartościach impedancji Z_{AB}=R, Z_{BC}=-\frac{j}{\omega C} i Z_{CA}=j\omega L przy spełnieniu warunku R=\omega L =\frac{1}{\omega C}.
  6. Rozpatrzyć przypadek przerwy w fazie odbiornika w połączeniu gwiazdowym bez przewodu zerowego. Porównać go z układem jednofazowym z dwoma źródłami.




Literatura dodatkowa

  • S. Osowski, K.Siwek, M. Śmiałek, Teoria obwodów, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2006.
  • S. Bolkowski, Teoria obwodów elektrycznych, Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa 1995.
  • K. Mikołajuk, Podstawy analizy obwodów energoelektronicznych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998.