2. Metingen aan RLC componenten

Transcriptie

1 2. Metingen aan RLC cmpnenten Del van de pref De student leert: -mgaan met veel gebruikte apparatuur p het labratrium -pzetten van schema s en aansluiten vlgens schema -bepalen van de eigenschappen van diverse cmpnenten Tepassing met deze meting wrden faseverschillen tussen spanningen en strmen bepaald. Deze verschillen treden in het werkveld p bij de tepassing van elektrmtren en generatren. Bij de cmbinatie tussen elektrtechniek en mechanica (mechatrnica) zijn berekeningen vr ptimalisaties tussen systemen ndzakelijk. Een belangrijk nderdeel van deze berekeningen bestaat uit de mate van ptredende faseverschuivingen. Inleiding: R staat vr weerstand, L vr spel en c vr cndensatr. Dit zijn basiscmpnenten uit de elektrtechniek. Dr een aantal metingen wrdt de specifieke eigenschappen van deze 3 cmpnenten duidelijk. Om de vrm van de verschillende spanningen zichtbaar te maken gebruikt men een scillscp. De spanningen die aan de interface wrden aangebden, meten verzwakt wrden en gescheiden van het geaarde net. Dit gebeurt mbv. een scheidingsversterker. Met behulp van deze apparatuur is het mgelijk m twee willekeurige spanningen tv. elkaar zichtbaar te maken. Vaak wil men k de vrm van de strm zichtbaar maken. Dit gebeurt bij wisselspanningen met een amperetang, die de strm mzet naar spanning. Deze spanning is dan zichtbaar p de scillscp. Vrbereiding p de metingen Bestudeer de therie ver RLc-cmpnenten uit het theriebek: Te bestuderen: Gijsbertsen deel II, h7 wisselstrm, h8 transfrmatr: 8.1 t/m 8.5 deel III, h15 wisselstrm, h16 de cmpnenten R, L en c, h17 schakeling van cmpnenten, 17.1 t/m 17.10, h18 cmplexe rekenwijze. <<< vr dit deel met een verslag wrden gemaakt >>> 11

2 R=100 hm Of L=35mH meting 1 Buw de bvenstaande schakeling. Bepaal met de universeelmeter bij de weerstand van ngeveer 100 hm de exacte gelijkstrmweerstand en nteer deze waarde. Vervang de weerstand dr een spel van 1200 windingen en een L van 35 mh en bepaal de gelijkstrmweerstand van de spel. Vrzie de spel van een ijzeren kern en herhaal de meting Uitleg Ykgawa Op de vrkant van het apparaat zijn vele variabelen in te stellen, zals spanning, strm, vermgen, faseverschuivingen, etc. Kanaal 1, fase 1 Op de achterzijde van het apparaat vind je de spanning- en strmaansluitngen vr 3 fasen. In dit deel van de pdracht wrdt 1 fase tegepast zie nderstaande afbeelding. 12

3 meting 2 Buw bvenstaande schakeling. Als veding ranje regelvariac gebruiken. (wisselspanning) Ykgawa Wattmeter instellen p V en A en aansluiten p kanaal 1 Instelmethde Ykgawa 1P3W (1-fase) Schakeling laten cntrleren. Regelknp variac linksm draaien (nul vlt). Inschakelen en vervlgens de spanning afregelen p 25 V. (niet hger!) Meet alle grtheden van de weerstand (zie meetprtcl) Sluit de usb-kabel van de Ykgawa aan p de pc en start het prgramma WTviewerFREEplus Stel het prgramma zdanig in dat een scillscpbeeld van de spanning en strm zichtbaar is Bepaal f lees af: Φ, de faseverschuiving tussen de spanning ver de weerstand en de strm dr de weerstand. Zet de vedingsspanning uit, regelknp naar nul draaien en vervang de weerstand van 100 dr de spel van 1200 windingen en de L van 35 mh (znder kern). Spanning inschakelen en langzaam pregelen tt de strm 1A is (spanning is ngeveer 17 V!! ). Meet alle grtheden, zie meetprtcl. Laat de veding aanstaan en vrzie de spel nu van ijzeren kern. Meet alle grtheden, zie meetprtcl. Laat het scpbeeld van de Ykgawa p de pc zien en bekijk de faseverschuiving tussen spanning en strm. Kijk naar het verschil in scpbeeld bij gebruik met en znder kern. 13

4 Zet de vedingsspanning uit regelknp naar nul draaien en vervang de spel dr een cndensatr van 10F. Spanning inschakelen en afregelen p 50V. Meet alle grtheden, zie meetprtcl. meting 3 Buw bvenstaande schakeling. Vrzie de spel van een weekijzeren kern. (Hierdr verandert L in en te berekenen waarde; L is dan geen 35mH meer) Schakeling laten cntrleren. Spanning inschakelen en afregelen p 100V AC. Meet alle grtheden, zie meetprtcl. Met een lsse vltmeter de deelspanningen meten. (de deelspanningen kunnen niet meer bij elkaar pgeteld wrden) meting 4 Teken het schema m de weerstand, spel en cndensatr aan elkaar aan te sluiten. De aansluitingen p de Ykgawa blijven ngewijzigd. Laat de tekening cntrleren Sluit vervlgens de cmpnenten vlgens de zelf gemaakte tekening aan. Schakeling laten cntrleren. Spanning inschakelen en afregelen p 17V.!!!!!!!!!!!!!!! 14

5 Met de amperetang meten nu de verschillende deelstrmen gemeten wrden. (let p de splitsingen van aansluitdraden) Meet alle grtheden, zie meetprtcl. meting 5 Tina: Lees het bestand meting7.tsc van de pc in het meetlkaal in, f van DLWO, f buw deze na. Je krijgt de bvenstaande schakeling p het scherm. Activeer het circuit dr met de muis rechtsbven p AC te klikken." De vedingsspanning is ingesteld p 100 Vlt AC / 50 Hz" Nteer de meetwaarden Laat het scillscpbeeld in TINA zien en kijk naar de vergelijk deze waarden met die van de in het practicum uitgeverde pref. 15

6 meting 6 Tina: Lees het bestand meting8.tsc in Activeer het circuit dr met de muis rechtsbven p AC te klikken." De vedingsspanning is ingesteld p 17 Vlt AC / 50 Hz" Nteer de meetwaarden in f bij de vlt- en amperemeters meting 7 c, en daardr Xc, blijft nveranderd bij meting 6. X(l) met nu even grt wrden dan Xc. Ver de berekende waarde van X(l) in bij TINA en klik p AC Nteer de meetwaarden 16

7 Opdrachten RLc 1. Meting 1 Gebruik vr de berekening de gemeten hmse weerstand van de gebruikte weerstand en spel. (cndensatr is ideaal) 2. Meting 2 a) Bereken met de gemeten waarden de impedantie Z en de cs. b) Tn dr berekening aan dat de gevnden meetwaarden klppen. Neem als vedingsspanning U=25V. 3. Meting 3 a) Bereken met de gemeten waarden de impedantie Z en de cs. b) Bij meting 1 is de grtte van de weerstand van de spel bepaald. Bereken nu de reactantie X L van de spel c) Teken de impedantie-driehek. d) Bereken m.b.v. deze driehek de cs. e) Bereken P(p), P(q) en P(s) dr alleen gebruik te maken van de deelspanningen en de ttaalstrm 4. Meting 4 a) Bereken met de gemeten waarden de impedantie Z en de cs. b) Wat is het effect van de ijzeren kern in de spel? (met frmule bewijzen) c) Bereken nu de reactantie X L van de spel met kern en teken de impedantie-driehek. d) Bereken m.b.v. deze driehek de cs van de spel e) Bereken met de gemeten waarden van de deelstrmen, de ttaalstrm en de vedingsspanning de impedantie Z en de cs. f) Bereken P(p), P(q) en P(s) 5. Meting 7 g) Wat is de belangrijke vrwaarde bij resnantie? h) Teken het vectrdiagram van de deelstrmen en verklaar waarm de ttaalstrm kleiner is dan de deelstrmen 17

8 Meetprtcl vr RLC-cmpnenten Namen: Grep: Meting 1: R= Weerstand Spel Meting 2: U I cs = / R L=35mH L (kern) c Meting 3: U(tt) U(R) U(L) U(c) I serie cs serie Meting 4: U I(R) I(L) I(c) I(tt) cs 18

9 Meting 5: U(tt) U(R) U(L) U(c) I serie cs serie Meting 6: U I(R) I(L) I(c) I(tt) cs Meting 7: U I(R) I(L) I(c) I(tt) cs 19