1.     Podstawy teoretyczne

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z programem ATPDraw. Należało zasymulować układy podane w instrukcjach ćwiczeniowych i zbadać przebieg prądów i napięć w odpowiednich miejscach układu.

Tematy symulowanych układów:

a)   1-1. Modelowanie jednofazowego obwodu prądu przemiennego z odbiornikiem RL.

b)     1-2. Modelowanie rezonansu szeregowego.

1. = 3 Ω   ,   f=50 Hz
2.               ,        =3 Ω , f=50Hz
3.   ,    =3 Ω , f=50Hz
4. L, C jak w punkcie 1.  przy   f=60Hz

      c)   2-1. Modelowanie zwarć w trójfazowej sieci elektroenergetycznej

Rezonans jest to taki stan pracy obwodu elektrycznego, w którym reaktancja wypadkowa obwodu lub susceptancja wypadkowa (w zależności od rodzaju rezonansu) jest równa zero. W stanie rezonansu napięcie i prąd na zaciskach rozpatrywanego obwodu są zgodne w fazie. Obwód w stanie rezonansu nie pobiera mocy biernej ze źródła czyli występuje zjawisko kompensacji mocy. Moc bierna indukcyjna pobierana przez obwód jest kompensowana przez moc bierną pojemnościową.

Częstotliwość, przy której reaktancja wypadkowa lub susceptancja wypadkowa obwodu jest równa    zeru, jest nazwana częstotliwością rezonansową i jest oznaczana fr.

W zależności od sposobu połączenia elementów R, L, C, w obwodzie może wystąpić zjawisko rezonansu napięć lub rezonansu prądów.

Rezonans napięć

Rezonans występujący w obwodzie o szeregowym połączeniu elementów R, L, C, charakteryzuje się równością reaktancji indukcyjnej i reaktancji pojemnościowej i nazywany jest rezonansem napięć lub rezonansem szeregowym. Dla szeregowego obwodu R, L, C, słuszne są zależności:

Napięcie na zaciskach dwójnika jest równe:

Aby rezonans zaszedł reaktancje pojemnościowa i indukcyjna gałęzi muszą być sobie równe.

W stanie rezonansu szeregowego słuszne są zależności:

Rezonans prądów

Rezonans występujący w obwodzie o równoległym połączeniu elementów R, L, C, charakteryzuje się równością susceptancji indukcyjnej i susceptancji pojemnościowej i nazywany jest rezonansem prądów lub rezonansem równoległym. Dla równoległego obwodu R, L, C, słuszne są zależności:

Napięcie na zaciskach dwójnika jest równe:

W stanie rezonansu równoległego słuszne są zależności:

2.     Schemat układu pomiarowego

1-1. Modelowanie jednofazowego obwodu prądu przemiennego z odbiornikiem RL.

1-2. Modelowanie rezonansu szeregowego.

     2-1. Modelowanie zwarć w trójfazowej sieci elektroenergetycznej

3.      Wyniki pomiarów

a) Ad 1-1

       Parametry układu:

      =3 Ω ,

       R = 3 Ω  

vL=3 => L=3/v » L =9.54mH

f=50Hz

Um=10 = 14.14  V  (należy w źródle prądowym wpisać wartość amplitudy)

       Niebieski-napięcie źródła                                                        Czerwony-napięcie na cewce

Zielony-napięcie na rezystorze                                                        Różowy- prąd w układzie

Czas trwania symulacji – 50 ms

Obliczenia:

10= I * j3 + I * 3

I=2,357

Napięcie na rezystorze:

UR = I*R

UR= 7,071                           

Napięcie na cewce:

UL= I * jXL

UL = 7,071

b) Ad 1-2

1)

Parametry układu:

f=50Hz

Um=10 = 14.14  V 

= Ω

C=1,061 mF

=vL=3 Ω

L =9.54mH

Czerwony- napięcie na cewce

Zielony- napięcie na kondensatorze

Niebieski- napięcie na rezystorze

Brązowy- prąd w układzie

Czas trwania symulacji – 50 ms

Obliczenia:

10= I * j3 + I * 3 – I * j3

I=3,33

Napięcie na rezystorze:

UR = I*R

UR= 9,99                           

Napięcie na cewce:

UL= I * jXL

UL = 9,99

Napięcie na kondensatorze:

UC= I * -jXL

UC = 9,99

2)

Parametry układu:

f=50Hz

Um=10 = 14.14  V

= Ω

C=0,5305 mF

=vL=3 Ω

...