UMEÅ UNIVERSITETTillämpad fysik och elektronikNNNNN

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, j-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 H(j)=Uut/Uinoch fasvinkeln för Uut i förhållande till Uin
(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
Spänningsdelare med
två motstånd
1. Tag fram den teoretiska överföringsfunktionen H(j)=Uut/Uin för kretsen i
figur 1.
Härled uttrycket som visar hur Uut är fasvriden i förhållande till Uin, dvs (Uut/Uin).
Låt R1 vara dubbelt så stor som R2 och ligga i området 100 - 10k.
Rita ett fullständigt kopplingsschema över både komponenter och instrument.
Figur 1
Spänningsdelare med
två kapacitanser
2. Tag fram den teoretiska överföringsfunktionen H(j)=Uut/Uin för kretsen i
figur 2.
Härled uttrycket som visar hur Uut är fasvriden i förhållande till Uin, (Uut/Uin).
Välj ett värde på C1, så att överföringsfunktionen får samma värde som i
uppgift 1.
Rita ett fullständigt kopplingsschema över både komponenter och instrument.
Figur 2
Spänningsdelare
med en resistans
och en kapacitans
3. Tag fram den teoretiska överföringsfunktionen H(j)=Uut/Uin för kretsen i
figur 3.
Härled uttrycket som visar hur Uut är fasvriden i förhållande till Uin, (Uut/Uin).
Beräkna vilken fasvinkel man teoretiskt har vid frekvensen 1000Hz.
Rita ett fullständigt kopplingsschema över både komponenter och instrument.
OBS! Använd C3=0,1uF och R3=5k
Figur 3
Spänningsdelare
med en resistans
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 1-10k, kondensatorer i området 10n-100nF, transformatorspole
1200 varv, signalgenerator, oscilloskop.
Utförande
Spänningsdelare med
två motstånd
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.
Spänningsdelare med
två kapacitanser
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
Spänningsdelare
med en resistans och
en kapacitans
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.
Spänningsdelare
med en resistans
och en spole
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.
Redovisning
Spänningsdelare med
två motstånd
1.1.
Redovisa kopplingsschemat.
1.2.
Fyll i följande tabell
exp
200 Hz
teoretiskt
exp
1k Hz
teoretiskt
H(j)=Uut/Uin
 (Uut/Uin)
1.3. Rita ett visardiagram över Uut och Uin med strömmen genom R1 och R2
som riktfas.
Spänningsdelare med
två kapacitanser
2.1.
Redovisa kopplingsschemat.
2.2.
Fyll i följande tabell
exp
200 Hz
teoretiskt
exp
1k Hz
teoretiskt
H(j)=Uut/Uin
 (Uut/Uin)
2.3. Rita ett visardiagram över Uut och Uin med strömmen genom C1 och C2
som riktfas.
Spänningsdelare
med en resistans och
en kapacitans
3.1.
Redovisa kopplingsschemat.
3.2.
Fyll i följande tabell
50Hz
300Hz
1000Hz
5000Hz
Uin
Uut
H(j)=Uut/Uin
 (Uut/Uin)
3.3. Rita ett visardiagram som gäller för alla frekvenserna enligt tabellen ovan. Tag
Uin som riktfas. Varför är det praktiskt?
Spänningsdelare
med en resistans 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.