Kondensaatori laadimisprotsess (0)

Tallinna Tehnikaülikool - Elektroonika - Elektriahelad ja elektroonika alused

1 Hindamata

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

Lisa: Ostsilloskoobi mõõteandmed

Joonis 3: Ostsilloskoobi mõõtetulemus
Data Size 500
Time step 80,0000us
CH No. Volt(V)
==============================
******** CHANNEL 1*************
0 0,9375
1 1,2500
2 1,4063
3 0,9375
4 1,2500
5 0,9375
6 1,2500
7 0,9375
8 1,2500
9 0,9375
10 1,4063
11 0,9375
12 1,2500
13 0,9375
14 1,2500
15 0,9375
16 1,4063
17 0,9375
18 1,2500
19 0,9375
20 1,2500
21 0,9375
22 1,4063
23 0,9375
24 1,4063
25 0,9375
26 1,2500
27 0,9375
28 1,2500
29 0,9375
30 1,2500
31 0,9375
32 1,2500
33 0,9375
34 1,4063
35 0,9375
36 1,4063
37 0,9375
38 1,2500
39 0,9375
40 1,2500
41 0,9375
42 1,2500
43 0,9375
44 1,2500
45 0,9375
46 1,2500
47 0,9375
48 1,2500
49 0,9375
50 1,2500
51 0,9375
52 1,2500
53 0,9375
54 1,2500
55 0,9375
56 1,2500
57 0,9375
58 1,4063
59 0,9375
60 1,2500
61 0,9375
62 1,4063
63 0,9375
64 1,2500
65 1,0938
66 1,2500
67 0,9375
68 1,2500
69 0,9375
70 1,4063
71 0,9375
72 1,2500
73 0,9375
74 1,2500
75 0,9375
76 1,2500
77 0,9375
78 1,5625
79 0,9375
80 1,2500
81 0,9375
82 1,4063
83 0,9375
84 1,4063
85 0,9375
86 1,2500
87 0,9375
88 1,2500
89 0,9375
90 1,2500
91 0,9375
92 1,2500
93 0,9375
94 1,2500
95 0,9375
96 1,4063
97 0,9375
98 1,2500
99 0,9375
100 1,4063
101 0,9375
102 1,2500
103 0,9375
104 1,4063
105 0,9375
106 1,2500
107 0,9375
108 1,2500
109 0,9375
110 1,4063
111 0,9375
112 1,4063
113 0,9375
114 1,2500
115 0,9375
116 1,4063
117 0,9375
118 1,2500
119 0,9375
120 1,2500
121 0,9375
122 1,4063
123 0,9375
124 1,2500
125 0,9375
126 1,4063
127 0,9375
128 1,2500
129 0,9375
130 1,4063
131 0,9375
132 1,2500
133 0,9375
134 1,4063
135 0,9375
136 1,4063
137 0,9375
138 1,2500
139 0,9375
140 1,2500
141 0,9375
142 1,4063
143 1,0938
144 1,4063
145 0,9375
146 1,4063
147 0,9375
148 1,5625
149 1,0938
150 1,5625
151 1,2500
152 1,7188
153 1,2500
154 1,8750
155 1,4063
156 2,0313
157 1,5625
158 2,0313
159 1,5625
160 2,1875
161 1,8750
162 2,3438
163 2,0313
164 2,5000
165 2,0313
166 2,8125
167 2,1875
168 2,8125
169 2,3438
170 2,8125
171 2,5000
172 2,9688
173 2,5000
174 3, 1250
175 2,6563
176 3,2813
177 2,8125
178 3,2813
179 2,9688
180 3,4375
181 3,1250
182 3,5938
183 3,1250
184 3, 7500
185 3,2813
186 3,7500
187 3,4375
188 3,9063
189 3,5938
190 3,9063
191 3,7500
192 4,0625
193 3,7500
194 4,2188
195 3,7500
196 4,3750
197 3,9063
198 4,3750
199 4,0625
200 4,5313
201 4,0625
202 4,5313
203 4,0625
204 4,6875
205 4,2188
206 4,6875
207 4,3750
208 4,6875
209 4,3750
210 4,8438
211 4,5313
212 5,0000
213 4,5313
214 5, 1563
215 4,6875
216 5,1563
217 4,6875
218 5,3125
219 4,8438
220 5,3125
221 5,0000
222 5,3125
223 5,0000
224 5,4688
225 5,0000
226 5,6250
227 5,0000
228 5,6250
229 5,3125
230 5,6250
231 5,3125
232 5,7813
233 5,4688
234 5,7813
235 5,4688
236 5,9375
237 5,4688
238 5,9375
239 5,6250
240 6,2500
241 5,7813
242 6,2500
243 5,7813
244 6,2500
245 5,9375
246 6,2500
247 5,9375
248 6,2500
249 5,9375
250 6,4063
251 6,0938
252 6,4063
253 6,0938
254 6,5625
255 6,0938
256 6,5625
257 6,2500
258 6,7188
259 6,2500
260 6,8750
261 6,4063
262 6,7188
263 6,4063
264 6,8750
265 6,4063
266 6,8750
267 6,5625
268 6,8750
269 6,5625
270 7,0313
271 6,5625
272 7,0313
273 6,7188
274 7,0313
275 6,7188
276 7,0313
277 6,8750
278 7,1875
279 6,8750
280 7,1875
281 6,8750
282 7,3438
283 6,8750
284 7,3438
285 7,0313
286 7,3438
287 7,0313
288 7,5000
289 7,0313
290 7,5000
291 7,0313
292 7,5000
293 7,0313
294 7,5000
295 7,1875
296 7,5000
297 7,1875
298 7,6563
299 7,1875
300 7,6563
301 7,3438
302 7,6563
303 7,3438
304 7,8125
305 7,3438
306 7,8125
307 7,5000
308 7,8125
309 7,5000
310 7,8125
311 7,3438
312 7,9688
313 7,5000
314 7,9688
315 7,5000
316 7,9688
317 7,5000
318 7,9688
319 7,6563
320 8,1250
321 7,6563
322 8,1250
323 7,8125
324 8,1250
325 7,8125
326 8,1250
327 7,8125
328 8,2813
329 7,8125
330 8,2813
331 7,8125
332 8,2813
333 7,8125
334 8,2813
335 7,8125
336 8,2813
337 7,9688
338 8,4375
339 8,1250
340 8,4375
341 7,9688
342 8,4375
343 8,1250
344 8,4375
345 8,1250
346 8,4375
347 8,1250
348 8,5938
349 8,1250
350 8,5938
351 8,2813
352 8,7500
353 8,2813
354 8,7500
355 8,2813
356 8,7500
357 8,4375
358 8,7500
359 8,4375
360 8,7500
361 8,2813
362 8,7500
363 8,4375
364 8,7500
365 8,4375
366 8,7500
367 8,4375
368 8,7500
369 8,4375
370 8,9063
371 8,4375
372 8,7500
373 8,4375
374 8,9063
375 8,5938
376 8,9063
377 8,5938
378 8,9063
379 8,7500
380 9,0625
381 8,5938
382 9,0625
383 8,5938
384 9,0625
385 8,5938
386 9,0625
387 8,5938
388 9,0625
389 8,7500
390 9,0625
391 8,7500
392 9,0625
393 8,7500
394 9,0625
395 8,7500
396 9,2188
397 8,7500
398 9,2188
399 8,7500
400 9,2188
401 8,7500
402 9,2188
403 8,7500
404 9,2188
405 8,7500
406 9,2188
407 8,9063
408 9,2188
409 8,9063
410 9,2188
411 8,9063
412 9,2188
413 8,9063
414 9,3750
415 9,0625
416 9,3750
417 8,9063
418 9,3750
419 8,9063
420 9,3750
421 9,0625
422 9,3750
423 9,0625
424 9,3750
425 9,0625
426 9,3750
427 9,0625
428 9,3750
429 8,9063
430 9,3750
431 9,0625
432 9,5313
433 9,0625
434 9,3750
435 9,0625
436 9,3750
437 9,0625
438 9,5313
439 9,0625
440 9,5313
441 9,0625
442 9,5313
443 9,0625
444 9,5313
445 9,0625
446 9,5313
447 9,0625
448 9,5313
449 9,2188
450 9,5313
451 9,2188
452 9,5313
453 9,0625
454 9,5313
455 9,2188
456 9,6875
457 9,2188
458 9,5313
459 9,2188
460 9,5313
461 9,2188
462 9,6875
463 9,2188
464 9,6875
465 9,2188
466 9,5313
467 9,2188
468 9,6875
469 9,2188
470 9,6875
471 9,3750
472 9,6875
473 9,2188
474 9,6875
475 9,2188
476 9,6875
477 9,3750
478 9,6875
479 9,3750
480 9,8438
481 9,3750
482 9,6875
483 9,3750
484 9,6875
485 9,3750
486 9,6875
487 9,3750
488 9,6875
489 9,3750
490 9,8438
491 9,3750
492 9,8438
493 9,3750
494 9,6875
495 9,3750
496 9,8438
497 9,3750
498 9,8438
499 9,3750

.DOCX Laadi alla originaalfail 17 lk · .docx · 40 allalaadimist