Kondensaatori laadimisprotsess (0)

Tallinna Tehnikaülikool - Elektroonika - Elektriahelad ja elektroonika alused

1 Hindamata

Lõik failist

Labortöö aruanne
Kondensaatori laadimisprotsess
Õppeaine ATE3140 Elektrotehnika ja elektroonika alused
Juhendaja : Lauri Kütt
Vormistatud: 20.12. 2017
Esitatud: 20.12.2017

Sisukord

Praktikumi ülesanne 3
Töö katseandmetega 6
Lisa: Ostsilloskoobi mõõteandmed 8

Praktikumi ülesanne

Praktikumi sooritasin 03.10.2017 kell 10.00-11.30.
Praktikumi juhendas Lauri Kütt.
Praktikum koosnes ühest osast:
1. Kondensaatori laadimisprotsess
Kondensaatori laadimisprotsess
Töö eesmärk.

Tutvuda kondensaatori kasutamisega elektriahelates.

Kondensaatori laadimisprotsessi täpsem uurimine.

Ahela RC-ajakonstandi määramine.
Katsetamine.

Koostada joonisel 1 kujutatud katseskeem. Toiteallikana kasutada fikseeritud pingega alalistoiteallikaid (nimipingega 5 V või 12 V). Ahelas olevad takisti ja kondensaatori annab õppejõud.
Joonis 1. Katseskeem.

Fikseerida kondensaatori laadimisprotsessil laadimisprotsessis pinge- ja vooluväärtused, kasutades ostsilloskoopi; voolu mõõtmiseks kasutada väikese takistusega šunti, millelt mõõdetakse pinget.

Korrata katset (punktid 2 ning 3) kokku 5 korral. Mõõtetulemused märkida tabelisse nr. 1

Fikseerida voltmeetriga maksimaalne pinge, milleni kondensaator laetakse, hoides lüliti S suletuna seni, kuni voltmeetri näit enam ei muutu.
Tabel 1. Katsetulemused
Kondensaatori mahtuvus
Takisti takistus
Pinge lõppväärtus kondensaatoril
μF
Ω
V
Allika pinge
V
Katseandmete töötlemine.

Arvutada voolu väärtus ajahetkel, kui kondensaatori pinge saavutas etteantud nivoo(õppejõu poolt antud pinge väärtus).

Leida kondensaatori laadimiseks kulunud aja alusel ahela ajakonstant τ (RC-konstant). Aja arvestamisel kasutada viie mõõtetulemuse aritmeetilist keskmist.

Leida arvutuslikult kondensaatoriga ahela RC-konstant (ajakonstant). Aluseks võtta kondensaatori mahtuvus ning takisti takistus.

Kujutada kondensaatori laadimisprotsessi jooksul kondensaatorit läbivat voolu, võttes aluseks katsetel leitud ajakonstandi väärtuse, kondensaatori pinge maksimumväärtuse ning laadimisvoolu maksimumväärtuse. Kujutada saadud tulemus i – t ( vertikaaltelg – vool; horisontaaltelg – aeg) graafikul.

Kujutada kondensaatori laadimisprotsessi jooksul kondensaatorit läbivat voolu, võttes aluseks matemaatiliselt (komponentide parameetrite järgi) leitud ajakonstandi väärtuse, kondensaatori pinge maksimumväärtuse ning komponentide parameetrite alusel leitud laadimisvoolu maksimumväärtus. Kujutada saadud tulemus samal i – t (vertikaaltelg – vool; horisontaaltelg – aeg) graafikul.

Kujutada kondensaatori laadimisprotsessi jooksul kondensaatori klemmidel olev pinge, võttes aluseks ajakonstandi väärtuse, kondensaatori pinge maksimumväärtuse ning laadimisvoolu maksimumväärtuse. Kujutada saadud tulemus eelmises punktis kirjeldatud graafikul, seades pingeteljeks sekundaarse y-telje(vertikaaltelg 2 – pinge; horisontaaltelg – aeg).

Kujutada kondensaatori laadimisprotsessi jooksul kondensaatori klemmidel olev pinge, võttes aluseks matemaatiliselt (komponentide parameetrite järgi) leitud ajakonstandi väärtuse, kondensaatori pinge maksimumväärtuse ning komponentide parameetrite alusel leitud laadimisvoolu maksimumväärtus. Lisada see samuti eelmisele graafikule.
Aruande sisu.

Katseskeemid.

Katsetulemuste tabelid.

Ajakonstandi määramise tulemused:

katsetulemuste põhjal,
ajakonstandi leidmine lähtudes takisti takistuse ning kondensaatori mahtuvuse väärtusest.

Graafikud kondensaatori laadimisprotsessist:

pinge kasv, aluseks katsetel mõõdetud tulemused;
pinge eksponentsiaalne kasv, aluseks katsetulemustest leitud suurused;
voolu eksponentsiaalne vähenemine, aluseks komponentide parameetrite abil leitud suurused.

Töö katseandmetega

Joonis 1: Katseskeem
Tabel 1. Katsetulemused
Kondensaatori mahtuvus
Takisti takistus
Pinge lõppväärtus kondensaatoril
μF
Ω
V
10
1000
9,8438
Allika pinge
V
10
1. Voolu väärtus ajahektel, kui kondensaator saavutas ette antud nivoo (9,5 V).
Kondensaator saavutas ostsilloskoobi järgi etteantud nivoo 432. ajahetkel.
i == = 0,4687 mA
2. Ajakonstant laadimiseks kulunud aja alusel.
Uc = E(1-) => τ=-
/5 = 0,016 s
3. Ajakonstant arvutuslikult
τ = RC = 10·10-6 F · 1000 Ω = 0,01 s
Graafiku joonistamiseks koostasin järgneva Exceli tabeli.
Tabel 2: Andmed graafiku joonistamiseks
Ja graafik ise tuli selline...
Joonis 2: Graafik kondensaatori laadimisprotsessi pinge ja voolu väärtustega, kasutades erinevat viisi leitud τ väärtusi

Lae alla, et näha rohkem ▪ ▪ ▪