Studiul rezonantei de tensiune intr-un circuit RLC serie

Studiul rezonantei de tensiune intr-un circuit RLC serie

a. Schema de montaj:

b. Chestiuni de studiat:

Alimentand circuitul cu o tensiune U, astfel incat curentul maxim sa fie I₀ ~ 1,7 A, se modifica reactanta bobinei de la valoarea maxima (miezul complet introdus) la valoarea minima, pentru valorile curentului: 0,2;0,4;.;1,6;I₀=I_max;1,6;.0,4;0,2 masurandu-se valorile tensiunilor la bornele bobinei si condensatorului, pentru situatiile:

1⁰) R₀ scurtcircuitat (R₀=0, tensiune de alimentare U₁ ~ 10 V);

2⁰) R₀ in circuit (R₀=0, U₂ ~ 30 V sau cat este necesar pentru ca I₀₂ ~ I₀₁).

Pentru masuratorile efectuate mai sus se vor calcula marimile indicate in tabel si se vor trasa graficele de variatie I=I(X_L),U_L=U_L(X_L), U_C=U_C(X_L), j j(X_L), pentru ambele situatii.

Se vor desena la scara diagramele vectoriale ale tensiunilor (se recomanda scara 25V/1cm) pentru ambele situatii corespunzatoare unei masurari in regim inductiv, rezonantei, respectiv unei masurari in regim capacitiv.

c. Tabel de date masurate si calculate

d. Formule de calcul:

Pentru determinarea marimilor calculate s-au folosit formulele:

; ;;

; ; ;

; .

e. Grafice:

Observatii si concluzii:

Acest tip de circuit se foloseste in radiotehnica pentru producerea antenelor. Prin acestea este de dorit sa treaca un curent maxim, deoarece in acest caz bataia statiei este si ea maxima. De asemenea, circuitele RLC se folosesc pentru filtrarea frecventelor de unda

Din cauza ca in regim de rezonanta, tensiunea la bornele bobinei si condensatorului ating valori mari, acest fenomen poate avea si consecinte nefaste. In instalatiile industriale pentru transmisia si utilizarea energiei electrice, aparitia supratensiunilor poate sa duca la accidente si deteriorari.

3) Metoda este folista in tehnica masurarii frecventelor , a factorului de calitate, a impedantelor. In practica se prefera reglarea capacitatatii.

4) Circuitul RLC serie este un circuit cu rezonanta de tensiune deoarece tensiunea pe inductanta L este egala cu tensiunea pe capacitatea C si este de q(factor de calitate) ori mai mare decat tensiunea la bornele circuitului. Un circuit cu rezonanta de curent este circuitul RLC paralel.

5) Cu cat factorul de calitate este mai mare cu atat tensiunile si intensitatea curentului la rezonanta sunt mai mari. Remarcam faptul ca unghiul φ are valori negative in partea stanga a graficului si pozitive in partea din dreapta. Ca urmare, curentul prin circuit este defazat in urma tensiunii in regimul capacitiv si inaintea acesteia in regim inductive. La rezonanta defazajul este 0.

6) Daca q este mare, tensiunile de pe condensator si bobina sunt mari si curentul la rezonanta este in faza cu tensiunea si atinge valoarea maxima. La tensiuni mari este risc mare de distrugere a circuitului. Daca q este mic, rezonanta este mai greu de observat si apar pierderi prin efect Joule.

Raportul se numeste factor de calitate intrucat arata de cate ori este mai mare, la rezonanta, tensiunea la bornele bobinei sau condensatorului decat tensiunea generatorului. Daca q este mare se poate ajunge la tensiuni de lucru foarte mari.

8) Valorile U_L si U_C se obtin diferite din cauza rezistentelor de pierderi diferite ale celor doua componente bobina respectiv condensatorul.

.

Pentru aflarea maximului, punem conditia: si rezulta

In cazul condensatorului,

Pentru aflarea maximului, punem conditia: si rezulta .