Studiul circuitului R, L, C - paralel, in curent alternativ. Rezonanta de curent.

_{Studiul circuitului R, L, C - paralel, in curent alternativ. Rezonanta de curent.}

_{1.        Scopul lucrarii}

_{Lucrarea isi propune studiul unui circuit format dintr-o rezistenta, o bobina si un condensator, legate in paralel, alimentat cu o tensiune sinusoidala de valoare efectiva si frecventa constante.}

_{Prin modificarea inductivitatii bobinei se obtin regimuri de functionare inductive, capacitive si de rezonanta.}

_{Se vor trasa la scara diagramele de fazori ale tensiunii si curentilor. Se va verifica pe aceste diagrame fazoriale prima teorema a lui Kirchhoff, exprimata prin imaginile in complex ale curentilor.}

_{2. Baze teoretice}

_{Se considera circuitul din fig.14.1 format dintr-o bobina, o rezistenta si un condensator, legate in paralel.}

_{La studiul regimurilor circuitului paralel este avantajos sa se utilizeze admitantele elementelor de circuit. Astfel, pentru bobina reala se foloseste schema echivalenta paralel ce simuleaza admitanta:}

_(14.1)

_{In regim sinusoidal relatiile intre marimile din figura sunt urmatoarele:}

_{, (14.2)}

_{, (14.3)}

_{, (14.4)}

_{. (14.5)}

_{De unde rezulta:}

_{. (14.6)}

_{Circuitul are conductanta echivalenta:}

_{, (14.7)}

_{si susceptanta echivalenta:}

_{. (14.8)}

_Deci:

_{. (14.9)}

_{Admitanta totala este:}

_{, (14.10)}

_{unde:                 (14.11)}

_{este modulul admitantei si}

_(14.12)

_{este argumentul admitantei.}

_{Se constata existenta a trei regimuri de functionare a circuitului R, L, C - paralel:}

_{1.          Regimul inductiv in care Be>0, BL>BC (curentul I defazat in urma tensiunii U)}

_{2.          Regimul capacitiv in care Be<0, BL<BC (curentul I defazat inaintea tensiunii U);}

_{3.          Regimul de rezonanta in care Be=0, BL=BC (curentul I este in faza cu tensiunea U).}

_{Diagramele fazoriale ale circuitului pentru cele trei regimuri sunt prezentate in figura 14.2, considerand ca origine de faza tensiunea U.}

_{La rezonanta paralel, admitanta circuitului este minima, si curentul prin circuit este minim, I = GeU si in faza cu tensiunea de alimentare, j=0. Curentii si au valori efective egale si sunt in opozitie de faza.}

_{Se defineste factorul de supraintensitate la rezonanta:}

_(14.13)

_{3. Schema de montaj}

_{Schema de montaj este prezentata in figura 14.3.}

_{I1 R}

_{AT P I I2 L,r}

_YB

_{220 V}

_{50 Hz                               U U}

_{I3 C}

_{Figura 14.3: Schema de montaj pentru circuitul paralel R, L, C in curent alternativ sinusoidal}

_{Lista de aparate:}

_{1.        Wattmetru W,}

_{2.        Ampermetru de c.a.A,}

_{3.        Voltmetru de c. a.V,}

_{4.        Rezistenta variabilaR,}

_{5.        Bobina cu inductanta variabila YB,}

_{6.        Baterie de condensatoareC,}

_{7.        Autotransformator AT,}

_{8.        Fire de legatura.}

_{4.          Modul de lucru}

_{Se realizeaza, la rece, montajul prezentat in fig. 14.3. Cu autotransformatorul AT pe minim, "zero", se fixeaza reostatul R pe valoarea Rmax si se aduce inductivitatea L la maximum. Se fixeaza scarile corespunzatoare la aparatele de masurare: wattmetru, voltmetru, ampermetre. Se verifica montajul si scarile de masurare.}

_{Se alimenteaza montajul la reteaua de 220 V, 50 Hz. Se creste, treptat tensiunea la bornele circuitului, cu ajutorul autotransformatorului, pana la tensiunea nominala, urmarind in orice moment sa nu se depaseasca valorile maxime, permise de ampermetre, ale curentilor pe fiecare latura.}

_{Se urmareste fenomenul de rezonanta paralel, variind inductivitatea L a bobinei si citind curentul total cu ajutorul ampermetrului A. Se observa ca intensitatea curentului I trece printr-un minim - corespunzator momentului cand IC=IL (I3=IL) - deci are loc rezonanta curentilor.}

_{Pentru a intra intr-un regim inductiv se micsoreaza, in continuare, inductivitatea bobinei, sub valoarea de rezonanta.}

_{Pentru a intra intr-un regim capacitiv se creste inductivitatea bobinei, peste valoarea de rezonanta.}

_{Pentru cele trei cazuri:}

_{1 - rezonanta: BL=BC , deci I2 I3 ,}

_{2 - inductiv:BL>BC ,deci I2>I3 ,}

_{3 - capacitiv: BL<BC , deci I2<I3 ,}

_{se masoara tensiunea de alimentare U, curentii I1, I2,I3, I si puterea P si se completeaza tabelul 14.1.}

_{Pentru cazul rezonantei se fac doua masuratori - una in prezenta rezistentei exterioare suplimentare R (G 0) si alta fara rezistenta exterioara (G=0). Orice modificare de circuit se face numai dupa deconectarea de la reteaua de alimentare a autotransformatorului AT. La definitivarea circuitului, autotransformatorul se realimenteaza.}

_{Se calculeaza factorii de supraintensitate q in cele doua cazuri si se compara intre ei.}

_{La terminarea masurarilor, se aduce autotransformatorul pe "zero" si se deconecteaza montajul experimental de la reteaua de alimentare. Se demonteaza circuitul.}

_{5.        Date experimentale}

_{Tabelul 14.1: Tabel de marimi masurate}

_{6.        Prelucrarea datelor experimentale}

_{Cu datele masurate se calculeaza:}

_{Puterea disipata pe rezistenta suplimentara R: PR = U I1 ,}

_{Puterea disipata pe bobina: PB = P- PR ,}

_{Defazajul datorat bobinei jB : , Curentul rezistiv al bobinei : ,}

_{Curentul inductiv al bobinei : ,}

_{Defazajul total j : .}

_{Se completeaza tabelul 14.2 cu marimile calculate si se traseaza la scara cele patru diagrame de fazori ai curentilor si tensiunii.}

_{Tabelul 14.2: Marimi calculate pentru trasarea diagramelor fazoriale}

_{Se calculeaza in continuare:}

_{- admitanta totala a circuitului :}

_{- modulul:}        

_{- argumentul:}

_{- conductanta echivalenta:}

_{- susceptanta echivalenta :}

_{- conductanta reostatului :}                          

_{- rezistenta reostatului :}                 

_{- admitanta bobinei - modulul :}

_{- argument :}

_{conductanta bobinei :}

_{susceptanta bobinei :}                

_{rezistenta bobinei :}                    

_{inductivitatea bobinei :}                           

_{reactanta bobinei :}                    

_{susceptanta condensatorului :} 

_{capacitatea condensatorului :} 

_{Puterile active, reactive si aparente pe cele trei ramuri :}

_{- factorii de putere cosjk}

_{Se completeaza tabelul 14.3.}

_{Tabelul 14.3 : Marimi calculate}

_{7.                Intrebari}

_{1.                De ce fenomenul de rezonanta din circuitul paralel se numeste "rezonanta curentilor" ?}

_{2.                Care sunt consecintele fenomenului de rezonanta?}

_{3.                Care sunt implicatiile practice ale unui factor de supraintensitate ridicat?}