UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Agneta Bränberg 1996-06-12 VÄXELSTRÖM SPÄNNINGSDELNING Laboration E10 ELEKTRO Personalia: Namn: Kurs: Datum: Återlämnad (ej godkänd): Rättningsdatum Kommentarer Godkänd: Rättningsdatum Signatur Kommentarer
Nyckelord Växelström, växelspänning, jω-metoden, komplexa tal, överföringsfunktion, visardiagram, spänningsdelning. Målsättning Att ge en förståelse för hur olika passiva komponenter påverkar spänningsdelningen med avseende på storlek och fas för ett växelströmsnät. Teori Läs de avsnitt i läroboken som behandlar växelström. Lär dig att ta fram överföringsfunktionen och fasvinkeln för Uut i förhållande till Uin φ(uut/uin), för ett passivt nät. Om man vill åskådliggöra hur spänningar och strömmar ser ut vid en viss frekvens så brukar man rita sk visardiagram. Lär dig hur det går till. Ta reda på hur de tre passiva komponenterna motstånd, kondensator och spole fungerar i växelspänningssammanhang. Förberedelseuppgifter med 1. Tag fram den teoretiska överföringsfunktionen för kretsen i figur 1. Härled uttrycket som visar hur Uut är fasvriden i förhållande till Uin, dvs φ(uut/uin). Låt R1 vara dubbelt så stor som R2 och ligga i området 100Ω - 10kΩ. Figur 1 med 2. Tag fram den teoretiska överföringsfunktionen för kretsen i figur 2. Härled uttrycket som visar hur Uut är fasvriden i förhållande till Uin, φ(uut/uin). Välj ett värde på C1, så att överföringsfunktionen får samma värde som i uppgift 1. Figur 2
och en kapacitans 3. Tag fram den teoretiska överföringsfunktionen för kretsen i figur 3. Härled uttrycket som visar hur Uut är fasvriden i förhållande till Uin, φ(uut/uin). Beräkna vilken fasvinkel man teoretiskt har vid frekvensen 1000Hz. Figur 3 och en spole 4. Skissa ett icke skalenligt visardiagram över Uin, UR1, UL, Ur och Uspole i figur 4 använd strömmen I genom alla komponenter som riktfas. Spole Figur 4
Material Motstånd i området 1-10kΩ, kondensatorer i området 10n-100nF, transformatorspole 1200 varv, signalgenerator, oscilloskop. med med och en kapacitans och en spole Utförande 1. Använd en signalgenerator för att alstra Uin i figur 1. Välj ett lämpligt värde på Uin. Mät Uut till storlek och fas (relativt Uin) vid frekvenserna 200Hz och 1kHz. 2. Använd en signalgenerator för att alstra Uin i figur 2. Välj ett lämpligt värde på Uin. Mät Uut till storlek och fas (relativt Uin) vid frekvenserna 200Hz och 1kHz 3. Använd en signalgenerator för att alstra Uin i figur 3. Välj ett lämpligt värde på Uin, se till att amplituden hos Uin hålls konstant. Mät Uut till storlek och fas (relativt Uin) vid frekvenserna 50, 300, 1000 och 5000Hz. 4. Använd en signalgenerator för att alstra Uin i figur 3. Mät spänningen UR1 till storlek och fas (relativtuin) vid frekvensen 200Hz. Mät även upp spolens resistans med ohmmeter. 5. Simulera en av uppgifterna 1-4.
med Redovisning 1.1. Redovisa kopplingsschemat. 1.2. Fyll i följande tabell 200 Hz 1k Hz exp teoretiskt exp teoretiskt 1.3. Rita ett visardiagram över Uut och Uin med strömmen genom R1 och R2 som riktfas. med 2.1. Redovisa kopplingsschemat. 2.2. Fyll i följande tabell 200 Hz 1k Hz exp teoretiskt exp teoretiskt 2.3. Rita ett visardiagram över Uut och Uin med strömmen genom C1 och C2 som riktfas. och en kapacitans 3.1. Redovisa kopplingsschemat. 3.2. Fyll i följande tabell Uin Uut 50Hz 300Hz 1000Hz 5000Hz 3.3. Rita ett visardiagram som gäller för alla frekvenserna enligt tabellen ovan. Tag Uin som riktfas. Varför är det praktiskt? och en spole 4.1. Redovisa kopplingsschemat. 4.2. Rita ett visardiagram över alla spänningar med strömmen som riktfas. 4.3. Spolens induktans L och resistans r. (Beräknat ur visardiagrammet). 4.4. Resistansen r mätt med ohmmeter. Jämför med värdet du beräknat ur visardiagrammet. 5. Redovisa schema och simuleringsresultat från din simulering.