LABORATORIA ELEKTRYCZNEimiue.polsl.pl/download/subject/235_Skrypt lab1.pdfprdu przemiennego wyznacza...

Włodzimierz OGULEWICZ

LABORATORIA ELEKTRYCZNE

DLA STUDENTOacuteW WYDZIAŁU

INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI

WYDAWNICTWO POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ GLIWICE 2007

3

SPIS TREŚCI

str

PRZEDMOWA 5

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 7

I ŹROacuteDŁA ZASILANIA I PARAMETRY PRZEBIEGU ZMIENNEGO 13

II OBWODY LINIOWE SPRAWDZANIE PRAW KIRCHHOFFA 22

III ELEMENTY I OBWODY NIELINIOWE 29

IV OBWODY SPRZĘŻONE MAGNETYCZNIE 36

V IMPEDANCJE I MOCE ODBIORNIKOacuteW PRĄDU ZMIENNEGO 46

VI BADANIE DIOD POacuteŁPRZEWODNIKOWYCH 53

VII BADANIE TRANZYSTOROacuteW BIPOLARNYCH 62

VIII BADANIE TYRYSTORA 73

IX ELEMENTY UKŁADOacuteW TECHNIKI CYFROWEJ 81

X PRZETWORNIKI ANALOGOWOndashCYFROWE 103

XI BADANIE TRANSFORMATORA 117

XII POMIARY EKSPLOATACYJNE SILNIKOacuteW ELEKTRYCZNYCH 130

XIII BADANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO 143

XIV BADANIE PRĄDNICY SYNCHRONICZNEJ 157

XV BADANIE PRĄDNICY PRĄDU STAŁEGO 166

LITERATURA 174

4

5

PRZEDMOWA

Książka bdquoLABORATORIA ELEKTRYCZNE DLA STUDENTOacuteW WYDZIAŁU

INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKIrdquo jest zbiorem instrukcji do ćwiczeń

laboratoryjnych prowadzonych na wydziale IŚiE w ramach trzech przedmiotoacutew

inżynierii elektrycznej elektrotechniki i elektroniki oraz maszyn elektrycznych

Przeznaczona jest dla studentoacutew studioacutew dziennych roku I i II studioacutew

wieczorowych roku I II lub III (zależnie od kierunku) oraz studentoacutew studioacutew

zaocznych roku I i II

Tematy wszystkich przedstawionych ćwiczeń laboratoryjnych realizowane są

przez studentoacutew kierunku Energetyka i kierunku Mechanika i Budowa Maszyn

Studenci kierunkoacutew Inżynieria Środowiska oraz Inżynieria i Ochrona Środowiska

realizują tylko część ćwiczeń laboratoryjnych prezentowanych w ramach tego

opracowania

Miło mi podziękować dr hab inż Januszowi Kotowiczowi - prof Pol Śl za

podjęcie inicjatywy opracowania tej książki ukierunkowania jej tematyki oraz liczne

sugestie merytoryczne dydaktyczne i redakcyjne

Dziękuje roacutewnież wszystkim kolegom i pracownikom Instytutu Maszyn

i Urządzeń Energetycznych ktoacuterzy przyczynili się do powstania tej książki

udostępniając mi pierwowzory instrukcji laboratoryjnych poszczegoacutelnych ćwiczeń

Wszystkie ewentualne uwagi dotyczące książki proszę kierować na adres

zmiapepolslpl

6

7

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ

a b c d ndash argumenty zmiennej logicznej

A B C D ndash wspoacutełczynniki układu roacutewnań łańcuchowych (wstecz)

a b c d ndash wspoacutełczynniki układu roacutewnań łańcuchowych (w przoacuted)

Am ndash amplituda (wartość maksymalna) przebiegu

Bm ndash amplituda przebiegu indukcji magnetycznej

C ndash pojemność elektryczna

cE cM ndash stałe (wspoacutełczynniki) zależne od budowy prądnicy prądu stałego

cosφ ndash wspoacutełczynnik mocy

E ndash siła elektromotoryczna

E ndash wartość skuteczna zespolona siły elektromotorycznej

E1 E2 ndash siły elektromotoryczne indukowane w uzwojeniach

E20 ndash siła elektromotoryczna indukowana w nieruchomym uzwojeniu

wirnika

f ndash częstotliwość

F ndash wielkość fizyczna (ogoacutelnie) wartość skuteczna wielkości

f1 ndash częstotliwość prądu zasilającego stojan

f2 ndash częstotliwość prądu w obwodzie wirnika

FAV ndash wartość średnia wielkości fizycznej F

FAV2 ndash wartość średnia poacutełokresowa wielkości fizycznej F

Fm ndash amplituda (wartość maksymalna) wielkości fizycznej

fX ndash częstotliwość impulsoacutew wielkości mierzonej

H ndash stan wysoki wejścia lub wyjścia układu logicznego

hij mij ndash wspoacutełczynniki układu roacutewnań hybrydowych (mieszanych)

I ndash natężenie prądu wartość skuteczna natężenia prądu

I ndash wartość skuteczna zespolona natężenia prądu

i i(t) ndash wartość chwilowa natężenia prądu

Imicro ndash składowa bierna prądu biegu jałowego

I0 ndash prąd stanu jałowego

I1 ndash prąd strony pierwotnej

I2 ndash prąd strony wtoacuternej

Irsquo2 ndash prąd strony wtoacuternej sprowadzony na stronę pierwotną

transformatora

IA ndash prąd anodowy tyrystora natężenie prądu twornika prądnicy

8

IAV ndash wartość średnia natężenia prądu

IAV2 ndash wartość średnia poacutełokresowa natężenia prądu

IB ndash prąd bazy tranzystora

IC ndash natężenie prądu płynącego przez pojemność prąd kolektora

tranzystora

IE ndash prąd emitera tranzystora

IF ndash natężenie prądu płynącego w kierunku przewodzenia prąd

wzbudzenia

IFe ndash składowa czynna prądu biegu jałowego

IG ndash prąd bramki tyrystora

IGT ndash prąd przełączający bramki tyrystora

IH ndash prąd wyłączenia (podtrzymania) tyrystora

IK ndash wartość zespolona natężenia prądu po kompensacji mocy biernej

IL ndash natężenie prądu płynącego przez indukcyjność natężenie prądu

płynącego przez rezystancję liniową

Im ndash amplituda (wartość maksymalna) natężenia prądu

IN ndash natężenie prądu płynącego przez rezystancję nieliniową

IP ndash wartość skuteczna zespolona natężenia prądu przeciwnego

IR ndash natężenie prądu płynącego przez rezystancję natężenie prądu

diody płynącego w kierunku zaporowym

IrsquoS ndash zastępczy prąd nasycenia diody

Isat ndash prąd nasycenia złącza

Iwe ndash prąd wejściowy

Iwy ndash prąd wyjściowy

IZ ndash natężenie prądu zwarcia natężenie prądu stabilizacji diody

IZ ndash wartość skuteczna zespolona natężenia prądu zgodnego

j ndash jednostka urojona

ndash przekładnia transformatora

I ndash przekładnia prądowa

L ndash kąt mocy

N ndash przekładnia zwojowa transformatora

U ndash przekładnia napięciowa

k ndash stała Boltzmanna wspoacutełczynnik absorpcji

K1 K2 ndash wspoacutełczynniki skali

ka ndash wspoacutełczynnik amplitudy (szczytu)

9

kH kW ndash wspoacutełczynniki zależne od materiału rdzenia ferromagnetycznego

kS kD ndash wspoacutełczynniki skali

kU1 kU2 ndash wspoacutełczynniki zależne od sposobu wykonania uzwojenia

L ndash indukcyjność własna stan niski wejścia lub wyjścia układu

logicznego

M ndash indukcyjność wzajemna moment obrotowy

m1 ndash liczba faz stojana

m2 ndash liczba faz wirnika

n ndash prędkość obrotowa wspoacutełczynnik udziału składowej dyfuzyjnej

do rekombinacyjnej

N1 ndash liczba zwoi uzwojenia pierwotnego liczba zwoi stojana

N2 ndash liczba zwoi uzwojenia wtoacuternego liczba zwoi wirnika

nS ndash prędkość obrotowa synchroniczna

NX ndash liczba binarna wynik przetworzenia analogowo-cyfrowego

P ndash moc moc czynna

p p(t) ndash wartość chwilowa mocy

p ndash liczba par biegunoacutew pola magnetycznego lub maszyny

PN ndash moc czynna znamionowa

Ptot ndash dopuszczalna moc strat

PZ ndash moc czynna zwarciowa

q ndash ładunek elementarny (elektronu)

Q ndash moc bierna wyjście proste przerzutnika

QN ndash stan przerzutnika przed zaistnieniem zmiany

QN+1 ndash stan przerzutnika po zaistnieniu zmiany

r ndash rezystancja dynamiczna rezystancja roacuteżniczkowa

R ndash rezystancja statyczna rezystancja zastępcza wejście bdquoresetrdquo

przerzutnika

R1 ndash rezystancja uzwojenia strony pierwotnej transformatora lub

stojana

R2 ndash rezystancja uzwojenia strony wtoacuternej transformatora lub wirnika

Rrsquo2 ndash rezystancja strony wtoacuternej transformatora sprowadzona na stronę

pierwotną rezystancja wirnika sprowadzona na stronę stojana

R60 ndash rezystancja izolacji uzwojenia zmierzona po 60 sekundach

R75 ndash rezystancja uzwojenia w temperaturze 75ordmC

RB ndash rezystancja tyrystora w stanie blokowania

RFe ndash rezystancja obrazująca straty mocy w rdzeniu

10

RL ndash rezystancja liniowa

RN ndash rezystancja nieliniowa

Robc ndash rezystancja obciążenia

RODB ndash rezystancja odbiornika (obciążenia)

RS ndash rezystancja szeregowa diody

RW ndash rezystancja wewnętrzna rezystancja tyrystora w stanie

wyłączenia

rZ ndash rezystancja dynamiczna diody stabilizacyjnej (Zenera)

RZ ndash rezystancja tyrystora w kierunku przewodzenia rezystancja

zwarciowa

S ndash moc pozorna

S ndash moc pozorna zespolona wejście bdquosetrdquo przerzutnika

s ndash poślizg

Sk ndash wspoacutełczynnik kształtu

T ndash okres przebiegu wejście synchronizujące (zegarowe) przerzutnika

t ndash czas

t0 ndash temperatura otoczenia

TKUZ ndash temperaturowy wspoacutełczynnik napięcia stabilizacji

U ndash napięcie wartość skuteczna napięcia

U ndash wartość skuteczna zespolona napięcia

U(TO) ndash napięcie progowe diody

u u(t) ndash wartość chwilowa napięcia

U0 ndash napięcie biegu jałowego prądnicy

U1 ndash napięcie zasilania (ze źroacutedła)

Ursquo2 ndash napięcie strony wtoacuternej sprowadzone na stronę pierwotną

transformatora

UAK ndash napięcie anoda ndash katoda tyrystora

UAV ndash wartość średnia napięcia

UAV2 ndash wartość średnia poacutełokresowa napięcia

UBE ndash napięcie baza ndash emiter

UC ndash spadek napięcia na pojemności

UCE ndash napięcie kolektor ndash emiter

UF ndash spadek napięcia na diodzie spolaryzowanej w kierunku

przewodzenia

UGK ndash napięcie bramka ndash katoda tyrystora

UGT ndash napięcie przełączające bramki tyrystora

11

UI ndash napięcie na wyjściu integratora (układu całkującego)

UIW ndash napięcie z generatora impulsoacutew wzorcowych

UK ndash napięcie kompensacyjne

UL ndash spadek napięcia na indukcyjności spadek napięcia na rezystancji

liniowej

Um ndash amplituda (wartość maksymalna) napięcia

UN ndash spadek napięcia na rezystancji nieliniowej napięcie znamionowe

UNL ndash napięcie liniowo narastające

UP ndash napięcie przeskoku (przełączania lub zapłonu) tyrystora

UR ndash spadek napięcia na rezystancji spadek napięcia na diodzie

spolaryzowanej w kierunku zaporowym

UR1 UR2 ndash spadki napięć na rezystancjach uzwojeń (pierwotnym i wtoacuternym)

URRM ndash powtarzalne szczytowe napięcie wsteczne diody

UT ndash potencjał elektrokinetyczny

UTW ndash napięcie z generatora odcinka czasu wzorcowego

UW ndash napięcie źroacutedła wzorcowego

Uwe ndash napięcie wejściowe

Uwy ndash napięcie wyjściowe

UX ndash wejściowe napięcie mierzone

UX1 UX2 ndash spadki napięć na reaktancjach uzwojeń (pierwotnym i wtoacuternym)

UZ ndash napięcie stabilizowane (napięcie Zenera)

W ndash energia

X ndash reaktancja

Xmicro ndash reaktancja indukcyjna związana ze strumieniem głoacutewnym

X1R X2R ndash reaktancje indukcyjne związane ze strumieniem rozproszenia

Xrsquo2 ndash reaktancja strony wtoacuternej transformatora sprowadzona na stronę

pierwotną reaktancja wirnika sprowadzona na stronę stojana

X20R ndash reaktancja indukcyjna wirnika przeliczona na częstotliwość

zasilania obwodu stojana

XC ndash reaktancja pojemnościowa

XL ndash reaktancja indukcyjna

XP ndash reaktancja połączenia przeciwnego

XZ ndash reaktancja połączenia zgodnego reaktancja zwarciowa

Y ndash moduł admitancji funkcja logiczna zmiennych losowych

Y ndash admitancja zespolona zespolona admitancja zastępcza

Z ndash moduł impedancji (stosunek wartości skutecznej napięcia i prądu)

12

Z ndash impedancja zespolona zespolona impedancja zastępcza

Zrsquo2 ndash impedancja strony wtoacuternej sprowadzona na stronę pierwotną

Zij Yij ndash wspoacutełczynniki układu roacutewnań immitancyjnych

ZP ndash impedancja zespolona połączenia przeciwnego

ZZ ndash impedancja zespolona połączenia zgodnego impedancja

zwarciowa

ΔPCu ndash straty mocy na rezystancji uzwojeń (straty w miedzi)

ΔPCu0 ndash straty mocy na rezystancji uzwojenia stojana przy biegu jałowym

ΔPFe ndash straty mocy w rdzeniu

ΔPFe0 ndash straty mocy w rdzeniu stojana przy biegu jałowym

ΔPH ndash straty mocy na histerezę (przemagnesowywanie)

ΔPm ndash straty mocy mechanicznej

ΔPW ndash straty mocy na prądy wirowe

Δt ndash przedział czasu

φ ndash kąt przesunięcia fazowego (między przebiegami)

Φ ndash strumień magnetyczny głoacutewny

φN ndash znamionowy kąt przesunięcia fazowego

φK ndash kąt przesunięcia fazowego po kompensacji mocy biernej

Φ1R ndash strumień magnetyczny rozproszenia strony pierwotnej

Φ2R ndash strumień magnetyczny rozproszenia strony wtoacuternej

Ψ ndash początkowy kąt fazowy

ω ndash pulsacja (częstość) ω = 2πf

13

I ŹROacuteDŁA ZASILANIA I PARAMETRY PRZEBIEGU ZMIENNEGO

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia są pomiary parametroacutew źroacutedeł stało- i zmiennoprądowych Dla

rzeczywistych źroacutedeł prądu stałego i przemiennego określamy napięcie i natężenie

prądu w funkcji rezystancji obciążenia U = f(Robc) I = f(Robc) oraz wartość mocy

w funkcji natężenia prądu i rezystancji obciążenia P = f(I) i P = f(Robc) Dla źroacutedła

prądu przemiennego wyznacza się roacutewnież amplitudę wartość średnią wartość

skuteczną wartość średnią poacutełokresową (wartość średnia modułu) oraz wspoacutełczynniki

kształtu i szczytu przebiegu

2 Wprowadzenie

21 Źroacutedło rzeczywiste

W źroacutedle rzeczywistym ktoacuterego schemat i charakterystykę zewnętrzną pokazano

na rysunku 11 napięcie na zaciskach źroacutedła U zależy od wartości natężenia prądu I

płynącego przez obciążenie Przy stałych (nie zależnych od natężenia prądu)

wartościach siły elektromotorycznej E i rezystancji wewnętrznej RW zależność

napięcia źroacutedła od prądu obciążenia U = f(I) nazywa się charakterystyką zewnętrzną

źroacutedła lub prostą obciążenia i opisuje roacutewnaniem

IREUW (1)

Rys 11 Schemat elektryczny rzeczywistego obciążonego źroacutedła napięcia i jego charakterystyka

IZ ndash prąd zwarcia

W rzeczywistym źroacutedle napięcia wartość rezystancji wewnętrznej jest zawsze

większa od zera RW gt 0 w źroacutedle idealnym RW = 0

RW

U

E

Robc

I

I

E U

E IZ =

RW

14

22 Wielkości charakteryzujące przebiegi okresowe

Do wielkości (parametroacutew) charakteryzujących przebiegi okresowe zaliczamy

wartość maksymalną (amplitudę) wartość średnią (składowa stała) wartość średnią

poacutełokresową (wartość średnia modułu) wartość skuteczną wartość międzyszczytową

okres częstotliwość wspoacutełczynnik kształtu i wspoacutełczynnik amplitudy (szczytu)

221 Wartość średnia

Wartość średnią FAV wielkości okresowo zmiennej f(t) o okresie T definiujemy

jako

FAV

T

0

f(t)dtT

1 (2)

W przypadku przebiegu sinusoidalnego regularnego wartość średnia prądu (lub

napięcia) roacutewna jest zeru IAV = 0 (lub UAV = 0) Zależność (2) w przypadku prądu

przedstawia roacutewnanie ładunkoacutew

IAV∙ T

0

i(t)dt

ładunek przeniesiony w tym samym czasie T przez prąd stały IAV roacutewny jest ładunkowi

przeniesionemu przez prąd okresowy o danej wartości średniej i(t)dt )

Prąd zmienny okresowy (np sinusoidalny) o wartości średniej roacutewnej zero nazywa

się prądem przemiennym

222 Wartość średnia poacutełokresowa

Wartość średnią poacutełokresową FAV2 wielkości okresowo zmiennej f(t) o okresie T

definiujemy jako

FAV2

T2

0

f(t)dtT

2 (4)

Wprowadzenie pojęcia wartości średniej poacutełokresowej celowe jest jedynie

w odniesieniu do przebiegu regularnego okresowego antysymetrycznego [2] (wartość

średnią poacutełokresową można mierzyć miernikiem magnetoelektrycznym

z prostownikiem)

15

223 Wartość skuteczna

Wartość skuteczną F wielkości okresowo zmiennej f(t) o okresie T definiujemy

jako

F

T

0

2 (t)dtfT

1 (5)

Wartość skuteczna charakteryzuje prąd zmienny pod względem przemian

energetycznych Zależność (6) przedstawia energię prądu elektrycznego zamienioną

na energię cieplną (na rezystancji R w czasie T)

T

0

22 dttiRTIR )( (6)

(energia cieplna wydzielona na rezystancji R w czasie T przez prąd stały I roacutewna jest

energii cieplnej wydzielonej przez prąd okresowy o wartości skutecznej (5)

przepływający w tym samym czasie T przez taką samą rezystancję R)

224 Wspoacutełczynnik amplitudy (szczytu)

Wspoacutełczynnik amplitudy jest stosunkiem wartości maksymalnej przebiegu np

amplitudy przebiegu sinusoidalnego f(t) = Fm

tego przebiegu (5)

F

Fk m

a (7)

225 Wspoacutełczynnik kształtu

Wspoacutełczynnik kształtu jest stosunkiem wartości skutecznej (5) przebiegu do

wartości średniej (4) tego samego przebiegu

AV2

k F

Fs (8)

23 Symbole podstawowych ustrojoacutew pomiarowych

W laboratorium elektrycznym wykorzystuje się przyrządy pomiarowe o roacuteżnych

sposobach działania związanych z zastosowaniem roacuteżnych ustrojoacutew Przyrządy te

mogą mierzyć wartości średnie średnie poacutełokresowe lub skuteczne przebiegoacutew

zmiennych Poniżej zestawiono głoacutewne symbole ustrojoacutew stosowanych w przyrządach

16

pomiarowych wraz z wyszczegoacutelnieniem wartości wskazywanej przy częstotliwości

sieciowej tzn ok 50 Hz

ndash ustroacutej magnetoelektryczny ndash mierzy wartość średnią przebiegu

ndash ustroacutej magnetoelektryczny z prostownikiem ndash mierzy wartość średnią

poacutełokresową przebiegu regularnego

ndash ustroacutej elektromagnetyczny ndash mierzy wartość skuteczną przebiegu

ndash ustroacutej elektrostatyczny ndash mierzy wartość skuteczną przebiegu

(praktycznie bez poboru prądu)

ndash ustroacutej elektrodynamiczny ndash mierzy wartość skuteczną przebiegu

(przeważnie używany do pomiaru mocy czynnej)

24 Zależność parametroacutew przebiegu okresowego od jego kształtu

Kształt przebiegu przemiennego wielkości mierzonej (zaroacutewno natężenia prądu

jak i napięcia) ma wpływ na wartość średnią poacutełokresową i skuteczną oraz na wartość

wspoacutełczynnikoacutew amplitudy i kształtu Wpływ ten wynika z zależności (2) (4) (5) (7)

(8) Wyznaczone wartości dla przebiegoacutew sinusoidalnego prostokątnego i troacutejkątnego

o amplitudzie Am zamieszczono w tabeli 11

Tabela 11

Kształt

przebiegu

Wartość

średnia

Wartość

średnia

poacutełokresowa

Wartość

skuteczna

Wspoacutełczynnik

amplitudy

(szczytu)

Wspoacutełczynnik

kształtu

Sinusoidalny

0

mA2

2

Am 2 11122

Prostokątny

0 Am Am 01 01

Troacutejkątny

0

2

Am 3

Am 3 3

2

17

3 Badania i pomiary

31 Idealne źroacutedło napięcia prądu stałego

311 Określenie wielkości mierzonych

Wielkościami mierzonymi są napięcie U [V] natężenie prądu I [A] (pomiar

bezpośredni) oraz moc elektryczna P = UmiddotI [W] (pomiar złożony) Wielkością

zmienianą jest rezystancja obciążenia Robc [Ω]

312 Schemat stanowiska

Idealne źroacutedło napięciowe stanowi zasilacz stabilizowany (w zakresie stabilizacji

napięcia) Układ pomiarowy przedstawia rysunek 12

Rys 12 Układ pomiarowy bdquoidealnegordquo źroacutedła napięcia

313 Przebieg ćwiczenia

1 Zestawić układ pomiarowy według rysunku 12

2 Dokonać pomiaroacutew natężenia prądu I [A] oraz napięcia U [V] dla kolejno

zmienianych wartości oporności Robc []

(Proponowane wartości Robc = 200 400 600 800 1000 )

3 Obliczyć wartość mocy dla każdego obciążenia

4 Wyniki pomiaroacutew i obliczeń zapisać w tabeli 12

Tabela 12

R Ω

I A

U V

P W

Zasilacz

napięciowy

stabilizowany

A

Robc

V

18

5 Na podstawie wynikoacutew pomiaroacutew i obliczeń sporządzić wykresy U = f(Robc)

I = f(Robc) P = f(Robc) P = f(I)

6 Zapisać uwagi dotyczące przebiegu charakterystyk

32 Rzeczywiste źroacutedło napięcia prądu zmiennego


Wielkościami mierzonymi są podobnie jak uprzednio napięcie U [V] natężenie

prądu I [A] (pomiar bezpośredni) oraz moc elektryczna P = UmiddotI [W] (pomiar złożony)

Wielkością zmienianą jest rezystancja obciążenia Robc [Ω]


Rzeczywiste źroacutedło napięcia stanowi transformator sieciowy wraz z rezystorem

dodatkowym RW = 100 Ω (rezystor RW dodano celem uwypuklenia wpływu

rezystancji wewnętrznej źroacutedła na przebieg charakterystyk) Układ pomiarowy

przedstawia rysunek 13

Rys 13 Układ pomiarowy rzeczywistego źroacutedła napięcia










A

Robc

V 230 V

50 Hz

RW

19

6 Zapisać uwagi dotyczące przebiegu charakterystyk źroacutedła rzeczywistego oraz

dokonać poroacutewnania z charakterystykami źroacutedła idealnego

Tabela 13

R Ω

I A

U V

P W

33 Wyznaczenie parametroacutew przebiegu zmiennego


Wielkościami mierzonymi są wartości skuteczne średnie średnie poacutełokresowe

(wyprostowane) oraz maksymalne (amplituda) napięcia przebiegu sinusoidalnie

zmiennego Na podstawie pomiaroacutew wyznacza się roacutewnież wspoacutełczynniki kształtu

i szczytu przebiegu Dodatkowo mierzona jest wartość częstotliwości f generatora

potrzebna do wyznaczenia okresu T przebiegu i poszczegoacutelnych wielkości danych

zależnościami (2) (4) (5) (7) (8)


Stanowisko pomiarowe zasilane jest z generatora przebiegu sinusoidalnego

Napięcie generatora o znanej częstotliwości f po wzmocnieniu wzmacniaczem mocy

mierzone jest pięcioma typami woltomierzy

V1 ndash woltomierz magnetoelektryczny ndash (pomiar wartości średniej)

V2 ndash woltomierz elektromagnetyczny ndash (pomiar wartości skutecznej)

V3 ndash woltomierz elektrostatyczny ndash (pomiar wartości skutecznej)

V4 ndash woltomierz elektrodynamiczny ndash (pomiar wartości skutecznej)

V5 ndash woltomierz magnetoelektryczny z prostownikiem ndash (pomiar wartości

średniej poacutełokresowej)

Dodatkowo stanowisko zaopatrzone jest w układ do pomiaru wartości

maksymalnej (amplitudy) przebiegu VAm Wartość amplitudy jest wielkością

odniesienia służącą do teoretycznego wyznaczenia parametroacutew i wspoacutełczynnikoacutew

przebiegu sinusoidalnego

20

Rys 14 Układ do pomiaru parametroacutew przebiegu sinusoidalnego



2 Dokonać pomiaru napięć U1 U2 U3 U4 U5 oraz napięcia UAm i częstotliwości

f

3 Dla zmierzonej amplitudy VAm obliczyć wartości średnią średnią

poacutełokresową i skuteczną przebiegu sinusoidalnego oraz wyznaczyć

wspoacutełczynniki kształtu i szczytu


5 Zapisać uwagi dotyczące poroacutewnania wynikoacutew pomiaru i obliczeń

Tabela 14

UAm f Pomiary

U1 U2 U3 U4 U5 ka sk

V Hz V V V V V --- ---

Obliczenia

4 Sprawozdanie

Sprawozdanie powinno zawierać

1 Stronę tytułową (nazwę ćwiczenia numer sekcji nazwiska i imiona

ćwiczących oraz datę wykonania ćwiczenia)

2 Dane znamionowe używanych przyrządoacutew (rodzaj ustroju klasa dokładności

rezystancja wewnętrzna itp)

3 Schematy układoacutew pomiarowych

V1

Wzmacniacz

mocy f

Układ

pomiaru

amplitudy

Generator

napięcia

sinusoidalnego VAm

V2 V3 V4 V5

21

4 Tabele wynikoacutew pomiarowych ze wszystkich stanowisk wraz

z przykładowymi obliczeniami

5 Wykresy zależności U = f(Robc) I = f(Robc) P = f(Robc) P = f(I) dla obu źroacutedeł

napięcia

6 Uwagi i wnioski (dotyczące przebiegu charakterystyk ich odstępstw od

przebiegoacutew teoretycznych rozbieżności wynikoacutew itp)

22

II OBWODY LINIOWE SPRAWDZANIE PRAW KIRCHHOFFA

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest sprawdzenie prawdziwości praw Kirchoffa dla elementoacutew

liniowych opornika o rezystancji R [Ω] cewki o indukcyjności własnej L [H]

i kondensatora o pojemności C [F] połączonych w układach szeregowym

i roacutewnoległym Celem ćwiczenia jest także nabycie umiejętności sporządzania

wykresoacutew wskazowych prądoacutew i napięć dla wybranych konfiguracji połączeń

elementoacutew R L C

2 Wprowadzenie

Prawa Kirchhoffa dotyczą układoacutew elektrycznych złożonych z elementoacutew

aktywnych (czynnych) i pasywnych (biernych) Elementy aktywne to źroacutedła energii

elektrycznej np akumulatory prądnice itp Elementy pasywne to elementy w ktoacuterych

energia elektryczna jest gromadzona lub pobierana i przetwarzana w inny rodzaj

energii W zamkniętym obwodzie sieci ruchome ładunki elektryczne pobierają energie

ze źroacutedeł napięcia i oddają ją odbiornikom reprezentowanym przez poszczegoacutelne

elementy obwodu

21 Topologia układoacutew elektrycznych

Podstawowymi pojęciami z zakresu topologii układoacutew elektrycznych są

gałąź ndash zbioacuter połączonych elementoacutew z wyprowadzonymi na zewnątrz dwoma

końcoacutewkami (zaciskami) w najprostszym przypadku jest to jeden element

(rezystor akumulator)

węzeł ndash element (zacisk) w ktoacuterym połączonych jest kilka gałęzi (co najmniej

dwie)

oczko (kontur) ndash zbioacuter połączonych gałęzi tworzących drogę zamkniętą dla

przepływu prądu po usunięciu jednej gałęzi w oczku prąd nie płynie

obwoacuted elektryczny ndash zbioacuter połączonych oczek mających jedną lub więcej

droacuteg przepływu prądu

23

22 Prawo Kirchhoffa w odniesieniu do prądoacutew

Prawo Kirchhoffa w odniesieniu do prądoacutew zwane pierwszym prawem

Kirchhoffa dotyczy bilansu prądoacutew w węźle obwodu i głosi że suma algebraiczna

wartości chwilowych natężeń prądoacutew w węźle obwodu elektrycznego jest roacutewna zeru

czyli suma natężeń prądoacutew wpływających do węzła roacutewna się sumie natężeń prądoacutew

wypływających z węzła tzn

n

1ii 0I (1)

Ilustrację powyższego roacutewnania pokazuje rysunek 11

IIIII 51432

Rys 11 Ilustracja pierwszego prawa Kirchhoffa

23 Prawo Kirchhoffa w odniesieniu do napięć

Prawo Kirchhoffa w odniesieniu do napięć zwane drugim prawem Kirchhoffa

dotyczy bilansu napięć w oczku obwodu i głosi że suma algebraiczna wartości

chwilowych napięć źroacutedłowych i odbiornikowych występujących w oczku (konturze)

roacutewna się zeru tzn

n

1j

m

1i

0iZiIjE (2)


I2

I3 I4

I5 I1

24

E1 minus E4 minus E5 = I1middotZ1 + I2middotZ2 minus I3middotZ3 minus I4middotZ4 minus I5middot(Z5 + Z6)

Rys 12 Ilustracja drugiego prawa Kirchhoffa

3 Badania i pomiary

31 Gałąź szeregowa R L C Drugie prawo Kirchoffa


Wielkościami mierzonymi są napięcie źroacutedła U i natężenie prądu I płynącego ze

źroacutedła oraz spadki napięć UR UL UC występujące na elementach R L C


Stanowisko pomiarowe zasilane jest z wyjścia autotransformatora ATr

o regulowanym napięciu Układ pomiarowy przedstawia rysunek 13

Rys 13 Układ pomiarowy szeregowej gałęzi R L C

UL UC UR

V

A

V V V

U

I

R L C

ATr

N L

U5

E1

E5

E4

U1 U2

U3

U6

U4

I5

I4

I3 I2

I1

Z6 Z5

Z4

Z3

Z2

Z1

25



2 Dokonać pomiaroacutew natężenia prądu I oraz napięć U UR UL UC dla kilku

wartości napięcia zasilania

(Proponowane wartości U = 20 V 40 V 60 V 80 V 100 V)

3 Obliczyć wartości napięcia wypadkowego


5 Na podstawie wynikoacutew pomiaroacutew i obliczeń sporządzić wykres wektorowy

6 Zapisać uwagi dotyczące wartości napięcia zmierzonego i obliczonego

wyszczegoacutelnić przyczyny ewentualnej niezgodności napięć

Tabela 11

Lp

Natężenie

prądu

Napięcie

zasilania

Napięcie na

rezystancji

Napięcie na

indukcyjności

Napięcie na

pojemności

Napięcie

obliczone

I U UR UL UC U

A V V V V V

1

2

3

4

itd

32 Gałąź roacutewnoległa R L C Pierwsze prawo Kirchoffa


Wielkościami mierzonymi są napięcie źroacutedła U natężenie prądu I płynącego ze

źroacutedła oraz natężenia prądoacutew IR IL IC płynących przez elementy R L C




)UU(UU2

CL

2

R

26

Rys 14 Układ pomiarowy roacutewnoległych gałęzi R L C



2 Dla kilku wartości napięcia zasilającego U dokonać pomiaroacutew natężenia prądu

I IR IL oraz IC


3 Obliczyć wartości natężenia prądu sumarycznego



6 Zapisać uwagi dotyczące wartości natężenia prądu zmierzonego i obliczonego

oraz wyszczegoacutelnić przyczyny ewentualnej niezgodności wartości natężeń

prądoacutew

Tabela 12

Lp

Prąd ze

źroacutedła Napięcie

zasilania

Natężenie prądu

płynącego przez

rezystancję

Natężenie prądu

płynącego przez

indukcyjność

Natężenie prądu

płynącego przez

pojemność

Natężenie

prądu

obliczonego

I U IR IL IC I

A V A A A A

1

2

3

4

itd

IL

IC

IR

V

A

A

A

A

U

I

R

L

C

ATr

N L

)II(II2

CL

2

R

27

4 Opracowanie wynikoacutew pomiaroacutew

41 Wykonanie wykresu wektorowego dla gałęzi szeregowej

Konstrukcję wykresu wektorowego zaczyna się od narysowania wektora natężenia

prądu I ktoacutery przeważnie odkłada się zgodnie z dodatnim kierunkiem osi x Dla

wektoroacutew natężenia prądu przyjmuje się inną skalę niż dla wektoroacutew napięć (np

1 A equiv 5 cm 10 V equiv 1 cm) Następnie wykreślamy będący w fazie z wektorem prądu

wektor napięcia UR oraz wektor napięcia UL wyprzedzający w fazie wektor prądu I

o kąt + 2 i wektor napięcia UC przesunięty w stosunku do wektora prądu I o kąt

fazowy ndash 2 Wektor wypadkowy napięcia zasilającego U jest sumą (geometryczną)

wektoroacutew napięć UR UL i UC Przykładowy wykres wektorowy (wskazowy) gałęzi

szeregowej R L C przedstawiono na rysunku 15

Rys 15 Wykres wektorowy szeregowej gałęzi R L C

42 Wykonanie wykresu wektorowego dla gałęzi roacutewnoległej

Konstrukcję wykresu wektorowego zaczyna się od narysowania wektora napięcia

zasilającego U Przeważnie rysuje się go zgodnie z dodatnim kierunkiem osi x

Następnie wykreślamy będący w fazie z wektorem napięcia wektor prądu IR oraz

wektor prądu IC wyprzedzający w fazie wektor napięcia U o kąt + 2 i wektor

napięcia IL przesunięty w stosunku do wektora napięcia U o kąt fazowy ndash 2 Wektor

wypadkowy natężeń prądoacutew I jest sumą wektoroacutew IR IL i IC Przykładowy wykres

wektorowy gałęzi roacutewnoległych R L C przedstawiono na rysunku 16

I

UL

ReU I

UC

UR

U

ImU I

φ

28

Rys 16 Wykres wektorowy roacutewnoległych gałęzi R L C

5 Sprawozdanie




2 Dane znamionowe badanych elementoacutew układu (wartości użytych rezystancji

indukcyjności i pojemności)




5 Wykresy wektorowe połączeń szeregowego i roacutewnoległego

6 Uwagi i wnioski (dotyczące przyczyn ewentualnych rozbieżności wartości

zmierzonych i obliczonych teoretycznie)

U

I

IC

ReU I

IL

IR

I

ImU I

φ

29

III ELEMENTY I OBWODY NIELINIOWE

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie podstaw graficznych metod rozwiązywania

układoacutew z elementami nieliniowymi

2 Wprowadzenie

Obwoacuted elektryczny zawierający przynajmniej jeden element nieliniowy

nazywamy obwodem nieliniowym Elementem nieliniowym nazywamy element

ktoacuterego charakterystyka prądowo-napięciowa nie jest linią prostą Dla elementoacutew

nieliniowych wprowadza się pojęcie rezystancji statycznej R i dynamicznej r

Rezystancją statyczną w danym punkcie P charakterystyki prądowo-napięciowej

nazywamy stosunek wartości napięcia do wartości natężenia prądu w tym punkcie

tgαkI

UR S (1)

Rezystancją dynamiczną nazywamy pochodną napięcia względem natężenia prądu

w tym punkcie

tgβkdI

dUr D (2)

(Wielkości kS i kD występujące w zależnościach (1) i (2) są wspoacutełczynnikami skali)

Interpretację graficzną rezystancji statycznej i dynamicznej przedstawiono na

rysunku 11

Rys 11 Interpretacja graficzna rezystancji statycznej i dynamicznej

I 0

U

I

β

α

U

P

30

Rezystancja statyczna zawsze przyjmuje wartości dodatnie natomiast rezystancja

dynamiczna może przyjmować wartości dodatnie lub ujemne w zależności od znaku

przyrostoacutew napięcia i prądu Przykładowe charakterystyki elementoacutew nieliniowych

podano na rysunku 12

Rys 12 Przykłady charakterystyk elementoacutew nieliniowych a) warystor b) dioda tunelowa

c) żaroacutewki

Typowym przykładem zastosowania elementoacutew nieliniowych są układy

stabilizacji napięcia (warystor dioda Zenera) i prądu (bareter)

21 Rozwiązywanie obwodoacutew elektrycznych z elementami nieliniowymi

Jeżeli charakterystyka elementu nieliniowego (połączonego szeregowo lub

roacutewnolegle z resztą układu) podana jest w postaci funkcji UN = f(IN) lub funkcji

odwrotnej IN = φ(UN) to rozwiązania układu elektrycznego (czyli wyznaczenia

wartości natężeń prądoacutew i spadkoacutew napięć) można poszukiwać na drodze analitycznej

rozwiązując układ roacutewnań (1) lub (2) Schematy połączeń i odpowiadające im układy

roacutewnań przedstawia rysunek 13

Rys 13 Analityczny sposoacuteb rozwiązywania układoacutew nieliniowych

I

RL RN

UN U

UL

IL IN I RL

RN UN

U

UL

)I(fU

URIU

N

NL

(1)

)U(I

III

N

NL

(2)

06

04

02

A I

0 150 100 200 V

U

150W

100W

60W

c )

60

40

20

mA I

0 60 40 V

U

a )

20

60

40

20

mA I

0 12 08 V

U

b )

04 50

31

Najczęściej charakterystyki elementoacutew nieliniowych wyznaczane są

doświadczalnie i ich opis dany jest w postaci graficznej woacutewczas rozwiązania

obwodu elektrycznego możemy dokonać metodami wykreślnymi Sposoacuteb

rozwiązywania układu z elementem nieliniowym włączonym szeregowo pokazano na

rysunku 14 a z elementem nieliniowym włączonym roacutewnolegle na rysunku 15

Rys 14 Rozwiązanie graficzne układu z elementem nieliniowym włączonym szeregowo

Rys 15 Rozwiązanie graficzne układu z elementem nieliniowym włączonym roacutewnolegle

W przypadku włączenia elementu nieliniowego RN szeregowo z elementem

liniowym RL rozwiązanie układu (wartości I0 UN UL) otrzymujemy wprost z punktu

przecięcia prostej obciążenia U = E ndash ImiddotRL z charakterystyką elementu nieliniowego

UN = f(IN) Przy włączeniu elementu nieliniowego RN roacutewnolegle z elementem

liniowym RL2 (bądź nieliniowym) musimy najpierw wyznaczyć roacutewnież nieliniową

charakterystykę wypadkową tego połączenia (RN || RL2) Dokonujemy tego sumując

wartości prądoacutew (IN + I2) dla kilku kilkunastu wartości napięć Przy połączeniu

roacutewnoległym (zgodnie z drugim prawem Kirchhoffa) napięcia UN i U2 są zawsze sobie

roacutewne Przecięcie charakterystyki wypadkowej UN = U2 = f(IN +I2) z prostą obciążenia

I0 RL

RN UN

E

UL

UL

IZ

RN

I0

UN

E

I

U

U = E ImiddotRL

UN=f(IN)

UN=U2

I1 RL1

RL2

E

U1

RN

I2 IN

U1

IZ IN

U2

E

I

U

UN=U2=EImiddotRL1

I2 I1

RNRL2

UN=f(IN)

UN=U2=f(IN+I2)

RL2 RN

32

UN = U2 = E ndash ImiddotRL1 daje rozwiązanie czyli wyznacza wartości natężeń prądoacutew I1 I2

IN oraz wartości spadkoacutew napięć U1 i U2 = UN

W praktyce często występuje przypadek łączenia szeregowego lub roacutewnoległego

dwu i więcej elementoacutew nieliniowych Sposoacuteb graficznego wyznaczania

charakterystyk wypadkowych elementoacutew nieliniowych łączonych szeregowo

pokazano na rysunku 16 a elementoacutew nieliniowych łączonych roacutewnolegle na

rysunku 17

Rys 16 Szeregowe połączenie dwoacutech elementoacutew nieliniowych

Rys 17 Roacutewnoległe połączenie dwoacutech elementoacutew nieliniowych

3 Badania i pomiary

31 Wyznaczenie charakterystyk elementoacutew nieliniowych


Wielkościami mierzonymi są spadki napięć UN1 i UN2 oraz natężenia prądoacutew IN1

i IN2 płynące przez dwa kolejno badane elementy o charakterystykach nieliniowych

I0

RN1

RN2 UN2

E

UN1

UN1

RN1

E

I

U

I0

RN2

UN2

RN1+RN2

I

E

RN1

IN1

UN1=UN2

RN2

IN2

E

I

U

IN1 I=IN1+IN2

RN1 RN1RN2

RN2

IN2

33

Jako elementy nieliniowe zastosowano dwie żaroacutewki o roacuteżnych wartościach mocy

znamionowych (np 25 W i 40 W lub 40 W i 60 W czy też 60 W i 100 W)


Stanowisko pomiarowe zasilane może być zaroacutewno ze źroacutedła prądu stałego jak

i przemiennego Układ pomiarowy przedstawiono na rysunku 18

Rys 18 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyki żaroacutewki Z1 i żaroacutewki Z2



2 Dokonać kilku pomiaroacutew natężenia prądu IN1 [A] oraz napięcia UN1 [V] dla

odbiornika nieliniowego ndash żaroacutewki Z1



4 Wyniki pomiaroacutew zapisać w tabeli 11

Tabela 11

Lp

Żaroacutewka Z1 helliphelliphellipW Żaroacutewka Z2 helliphelliphellipW

UN1 IN1 UN2 IN2

V A V A

1

2

3

4

5

itd

Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V Z1 Z2

IN2 IN1

UN1 UN2

34

5 Narysować charakterystyki prądowo-napięciowe żaroacutewek Z1 i Z2

6 Wyznaczyć graficznie charakterystykę prądowo-napięciową połączenia

szeregowego elementoacutew Z1 i Z2


roacutewnoległego elementoacutew Z1 i Z2

32 Wyznaczenie charakterystyk połączenia szeregowego i roacutewnoległego elementoacutew

nieliniowych


Wielkościami mierzonymi są spadki napięć UNS i UNR oraz natężenia prądoacutew INS

i INR płynących przez uprzednio badane (pkt 313) elementy Z1 i Z2 połączone

obecnie raz szeregowo i raz roacutewnolegle Przy połączeniu szeregowym elementoacutew

wprowadzono do oznaczeń natężeń prądoacutew i napięć indeks (S) a przy połączeniu

roacutewnoległym indeks (R)




Rys 19 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyki żaroacutewek Z1 i Z2

połączonych szeregowo (indeks S) lub roacutewnolegle (indeks R)



2 Dokonać kilku pomiaroacutew natężenia prądu INS [A] oraz napięcia UNS [V] dla

odbiornika nieliniowego ndash żaroacutewek Z1 i Z2 połączonych szeregowo

Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V

Z1

Z1 Z2

Z2

INS INR

UNS UNR

35

3 Dokonać kilku pomiaroacutew natężenia prądu INR [A] oraz napięcia UNR [V] dla

odbiornika nieliniowego ndash żaroacutewek Z1 i Z2 połączonych roacutewnolegle


Tabela 12

Lp

Połączenie szeregowe Połączenie roacutewnoległe

UNS INS UNR INR

V A V A

1

2

3

4

5

itd

5 Wykreślić na uprzednio wykonanych wykresach (pkt 313) charakterystykę

prądowo-napięciową szeregowego połączenia elementoacutew Z1 i Z2


prądowo-napięciową roacutewnoległego połączenia elementoacutew Z1 i Z2

7 Poroacutewnać charakterystyki uzyskane z pomiaroacutew z charakterystykami

wyznaczonymi teoretycznie (graficznie) Zapisać uwagi dotyczące

ewentualnych rozbieżności a we wnioskach rozważyć ich przyczyny

4 Sprawozdanie




2 Dane znamionowe używanych odbiornikoacutew ndash żaroacutewek (napięcie znamionowe

moc znamionową itp)


4 Tabele wynikoacutew pomiarowych ze wszystkich stanowisk

5 Wykresy wszystkich wyszczegoacutelnionych charakterystyk


przebiegoacutew teoretycznych przyczyn rozbieżności itp)

36

IV OBWODY SPRZĘŻONE MAGNETYCZNIE

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie sposoboacutew opisu elementoacutew sprzężonych

magnetycznie (transformator powietrzny lub rdzeniowy) oraz nabycie umiejętności

doświadczalnego wyznaczenia indukcyjności wzajemnej M i własnej L

2 Wprowadzenie

21 Czwoacuterniki Okreś1enia i pojęcia podstawowe

Obwoacuted mający cztery wyroacuteżnione zaciski przez ktoacutere może być połączony

z innymi obwodami nazywa się czterobiegunnikiem natomiast czwoacuternikiem nazywa

się czterobiegunnik połączony z innymi obwodami w ten sposoacuteb że każdemu

zaciskowi przez ktoacutery prąd wpływa do czterobiegunnika odpowiada zacisk przez

ktoacutery ten sam prąd wypływa Zwykle zaciski czwoacuternika porządkujemy i oznaczamy

jak na rysunku 11

Rys 11 Czwoacuternik ndash prezentacja graficzna

Gdy czwoacuternik włączony jest pomiędzy źroacutedłem a odbiornikiem rozroacuteżnia się

zaciski wejściowe (1 1rsquo) i wyjściowe (2 2rsquo) Charakter czwoacuternika ma wiele obwodoacutew

elektrycznych takich jak filtry linie transmisyjne transformatory wzmacniacze

Dzięki wprowadzeniu uogoacutelniającego pojęcia czwoacuternika do analizy roacuteżnych

obwodoacutew można użyć jednolitego aparatu matematycznego ktoacuterego zaletą jest

uniezależnienie się od wewnętrznej struktury i parametroacutew obwodu (układu) Dla

czwoacuternika określa się jedynie wspoacutełczynniki roacutewnań (wspoacutelne dla wszystkich

układoacutew) wiążące z sobą prądy i napięcia na zaciskach układu czwoacuternika

2rsquo 1rsquo

U1 U2

I2

I2rsquo I1rsquo

I1 1 2

CZWOacuteRNIK

I1 = I1rsquo

I2 = I2rsquo

37

22 Roacutewnania czwoacuternikoacutew

Roacutewnania czwoacuternika są roacutewnaniami wiążącymi prądy i napięcia na zaciskach

czwoacuternika (U1 I1 U2 I2) Dwie spośroacuted tych wielkości są zmiennymi niezależnymi

dwie pozostałe zmiennymi zależnymi Roacuteżny wyboacuter zmiennych niezależnych

prowadzi oczywiście do roacuteżnych postaci roacutewnań czwoacuternika Sposoacuteb wyboru jest

dowolny lecz otrzymana postać roacutewnania zależnie od konkretnego zagadnienia może

być mniej lub bardziej dogodna Zależnie od wyboru zmiennych roacutewnania te mają

roacuteżne nazwy

1 Gdy zmiennymi niezależnymi są prądy I1 I2 to otrzymujemy układ dwu

roacutewnań impedancyjnych o postaci

U1 = Z11 I1 + Z12 I2 (1)

U2 = Z21 I1 + Z22 I2

Układ roacutewnań (1) tworzy razem jedno roacutewnanie macierzowe impedancyjne

czwoacuternika 2

1

2221

1211

2

1

I

I

ZZ

ZZ

U

U (2)

2 Gdy zmiennymi niezależnymi są napięcia U1 U2 układ roacutewnań nazywa się

admitancyjnym i ma postać

I1 = Y11 U1 + Y12 U2 (3)

I2 = Y21 U1 + Y22 U2

3 Gdy zmiennymi niezależnymi są wielkości wejściowe U1 I1 lub wyjściowe U2

I2 to układy roacutewnań nazywają się układami roacutewnań łańcuchowych

U1 = A U2 + B I2 U2 = a U1 + b I1 (4)

I1 = C U2 + D I2 I2 = c U1 + d I1

4 Gdy zmiennymi niezależnymi jest prąd wejściowy I1 i napięcie wyjściowe U2

lub napięcie wejściowe U1 i prąd wyjściowy I2to układy roacutewnań nazywane są

roacutewnaniami mieszanym ilub roacutewnaniami hybrydowymi

U1 = h11 I1 + h12 U2 U2 = m11 I2 + m12 U1 (5)

I2 = h21 I1 + h22 U2 I1 = m21 I2 + m22 U1

Wspoacutełczynniki poszczegoacutelnych roacutewnań są liczbami rzeczywistymi w przypadku

obwodoacutew prądu stałego lub liczbami zespolonymi w obwodach z przebiegami

sinusoidalnymi o stałej częstotliwości Wspoacutełczynniki roacutewnań czwoacuternikowych mogą

być roacutewnież funkcjami częstotliwości lub funkcjami zmiennej zespolonej

38

23 Wspoacutełczynniki roacutewnania impedancyjnego

Wspoacutełczynniki roacutewnania impedancyjnego (2) można wyznaczyć gdy kolejno

założymy że prąd I2 jest roacutewny zeru co roacutewnoznaczne jest z przerwą w obwodzie

odbiornika Woacutewczas

I

UZ

10

1011

I

UZ

10

2021 (6)

oraz gdy prąd I1 jest roacutewny zeru (czwoacuternik zasilany od strony zaciskoacutew 2ndash2rsquo)

Woacutewczas

I

UZ

20

2022

I

UZ

20

1012 (7)

Indeks 0rdquo przy poszczegoacutelnych napięciach i prądach oznacza że są one mierzone

w stanie nieobciążonym czwoacuternika Z tego też powodu wspoacutełczynniki Z11 Z12 Z21

Z22 nazywa się parametrami rozwarciowymi czwoacuternika W szczegoacutelności

wspoacutełczynniki Z11 i Z22 są impedancjami rozwarciowymi a Z21 i Z12 transmitancjami

rozwarciowymi

24 Cewki indukcyjne sprzężone magnetycznie

Wśroacuted elementoacutew indukcyjnych należy wyroacuteżnić dwa zasadnicze ich typy

układ jednej cewki ktoacuterej parametrem dominującym jest indukcyjność

własna ndash L

układ cewek sprzężonych magnetycznie ktoacuterych głoacutewnym parametrem

(oproacutecz indukcyjności własnych cewek ndash odpowiednio L1 L2 itd) jest ich

indukcyjność wzajemna ndash M

Układ dwoacutech cewek sprzężonych magnetycznie przedstawia rysunek 12

Rys 12 Układ dwoacutech cewek sprzężonych magnetycznie

1rsquo

U1 U2

I2 I1 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12=M21

39

Cewki indukcyjne mogą być bezrdzeniowe (powietrzne) i woacutewczas obwoacuted

magnetyczny (magnetowoacuted) stanowi powietrze oraz rdzeniowe (dławiki)

o magnetowodzie z materiału ferromagnetycznego (ze szczeliną powietrzną lub bez)

Użycie rdzenia ferromagnetycznego powoduje zwiększenie indukcyjności własnej ndash L

a w cewkach sprzężonych magnetycznie zwiększenie roacutewnież indukcyjności

wzajemnej ndash M

W tradycyjnym wykonaniu cewki indukcyjne nawija się jednowarstwowo lub

wielowarstwowo Mogą być one wykonane jako cylindryczne (solenoidalne) płaskie

lub toroidalne (o przekrojach kołowych lub wielobocznych)

25 Związek parametroacutew roacutewnania impedancyjnego z wartościami indukcyjności

własnych i wzajemnych cewek sprzężonych magnetycznie

Traktując układ dwoacutech cewek sprzężonych magnetycznie (z ktoacuterych każda

charakteryzuje się indukcyjnością własną L1 lub L2 oraz rezystancją odpowiednio R1

lub R2) jako czwoacuternik opisany układem roacutewnań impedancyjnych (1) znajdujemy

wartości modułoacutew impedancji układu czwoacuternika w postaci

21

21

10

1011 LR

I

UZ )( (8)

21

10

2021 M

I

UZ (9)

22

22

20

2022 LR

I

UZ )( (10)

12

20

1012 M

I

UZ (11)

gdzie ω = 2πf (w przypadku ćwiczenia f = 50 Hz)

Z podanych zależności można wyznaczyć parametry L1 L2 M12 i M21 ktoacutere przy

założeniu R1 = 0 oraz R2 = 0 wyniosą

I

UL

10

101

(12)

I

UL

20

202

(13)

I

UM

10

2021

(14)

I

UM

20

1012

(15)

40

26 Szeregowe połączenie cewek sprzężonych magnetycznie

Wartość indukcyjności wzajemnej M definiuje się jako stosunek strumienia

magnetycznego wytworzonego w jednej cewce i skojarzonego z drugą cewką do prądu

cewki wywołującej ten strumień Cewki magnetycznie sprzężone mogą mieć dwa

rodzaje nawinięcia

zgodne ndash prądy płynące w cewkach wywołują strumienie o tym samym

zwrocie

przeciwne ndash prądy płynące w cewkach wywołują strumienie o przeciwnym

zwrocie

Łącząc cewki sprzężone magnetycznie szeregowo raz zgodnie i raz przeciwnie

jak to pokazano na rysunku 13 można wyznaczyć wartość indukcyjności wzajemnej

tych cewek

Rys 13 Układy połączeń zgodny i przeciwny dwoacutech cewek sprzężonych magnetycznie i zasilanych

szeregowo

Z drugiego prawa Kirchhoffa dla zgodnego połączenia cewek można napisać [2]

0I2M)Ljωω(I)R(RU Z21Z21 (16)

W przypadku przeciwnego połączenia cewek otrzymamy

0I2M)Ljωω(I)R(RU P21P21 (17)

Wyznaczamy impedancję obu rodzajoacutew połączeń zgodną i przeciwną

)M2LL(jRR2121

Z

ZI

UZ (18)

)M2LL(jRR2121

P

PI

UZ (19)

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IZ R1

L1

UL2

L2

U

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IP R1

L1

UL2

L2

U

41

Odejmując roacutewnania (18) i (19) stronami otrzymamy

M4j PZ ZZ (20)

Jeżeli założyć zgodnie z rzeczywistością że R1 asymp 0 i R2 asymp 0 to roacuteżnica impedancji

zespolonych zgodnej i przeciwnej będzie roacutewna roacuteżnicy reaktancji indukcyjnych

(ZZ = jXZ i ZP = jXP)

M4jjXjX PZ (21)

W rezultacie otrzymujemy zależność końcową na wartość indukcyjności

wzajemnej M w postaci

4ω

XXM PZ

(22)

gdzie I

UX

Z

Z

oraz I

UX

P

P

3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi (pomiar złożony) są indukcyjności własne uzwojeń

transformatora bezpieczeństwa L1 L2 oraz indukcyjność wzajemna tych uzwojeń ndash M

Wartości indukcyjności własnych i wzajemnej wyznacza się z bezpośredniego

pomiaru prądoacutew i napięć zgodnie z zależnościami (12) i (13) dla indukcyjności

własnych oraz zgodnie z zależnościami (14) (15) i (22) dla indukcyjności wzajemnej


W celu wyznaczenia wartości indukcyjności własnych i wzajemnej na podstawie

parametroacutew roacutewnania impedancyjnego należy zestawić układy pomiarowe zgodnie ze

schematami przedstawionymi na rysunkach 14 i 15

W celu wyznaczenia wartości indukcyjności wzajemnej na podstawie pomiaroacutew

prądoacutew szeregowego połączenia (zgodnego i przeciwnego) uzwojeń transformatora

należy zestawić układy pomiarowe odpowiadające schematom przedstawionym na

rysunkach 161 i 162

42

Rys 14 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania L1 i M21


Rys 161 Schemat pierwszego układu pomiarowego do wyznaczania indukcyjności wzajemnej

M = M21 = M12

ATr

N L

V V

1rsquo

U10 U20

I20 asymp 0 I10 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

A

V

1rsquo

U10 U20

I20 I10 asymp 0 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

V

A

V

A

1rsquo

U

IP 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

43

Rys 162 Schemat drugiego układu pomiarowego do wyznaczania indukcyjności wzajemnej

M = M21 = M12


1 Zmierzyć wartość rezystancji R1 i R2 uzwojeń badanego transformatora

(metodą techniczną lub omomierzem)

2 Zestawić układ pomiarowy wg rysunku 14 i zgłosić prowadzącemu gotowość

do zasilenia układu

3 Dokonać pomiaroacutew wartości natężenia prądu I10 i napięcia U20 dla kolejno

zmienianych (przy użyciu autotransformatora) wartości napięcia U10

(Proponowane wartości napięcia U10 20V 30V 40V 50V 60V 80V 100V

120V 140V 160V 180V 200V 220V 240V)

4 Wyniki pomiaroacutew należy sukcesywnie notować w tabeli 11

Tabela 11

U10 I10 U20 U20 I20 U10 U I Z U IP L1 M21 L2 M12 M

V mA V V A V V mA V mA H H H H H

X X

Pomiary w układzie z

rysunkoacutew 161 i 162

Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 14

wartości wytypowane

Obliczenia dla f = 50 HzPomiar rezystancji uzwojeń R2 = R1 =

Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 15

Wyniki

obliczeń do

układoacutew z

rys 1612


rysunku 14


rysunku 15

V

A

1rsquo

U

IZ 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

ATr

N L

M12 = M21

44

5 Wyłączyć układ pomiarowy spod napięcia

6 Zestawić układ pomiarowy wg rysunku 15 i zgłosić gotowość do zasilenia

układu




11V 9V 7V 6V 5V 4V 3V) Pomiary rozpocząć od dużych wartości napięć ndash

pod żadnym pozorem nie przekraczać napięcia 28V Pomiary notować

w tabeli 11


9 Zestawić układ pomiarowy wg rysunku 161 i zgłosić prowadzącemu

gotowość do zasilenia układu

10 Dokonać pomiaroacutew wartości natężenia prądu IP dla kolejno zmienianych (przy

użyciu autotransformatora) wartości napięcia U (Proponowane wartości

napięcia U 20V 30V 40V 50V 60V 80V 100V 120V 140V 160V 180V

200V 220V 240V) Pomiary notować w tabeli 11




13 Dokonać pomiaroacutew wartości natężenia prądu IZ dla kolejno zmienianych (przy

użyciu autotransformatora) wartości napięcia U (wartości napięcia U należy

dobierać możliwie takie same jak napięcia zmierzone w punkcie 10) Pomiary

notować w tabeli 11


15 Przystąpić do wykonywania obliczeń wartości indukcyjności własnych

i wzajemnych wg zależności (12) (13) (14) (15) i (22)


1 Wypełnić część obliczeniową tabeli 11

2 Sporządzić wykresy zależności

a U10 = f(I10) oraz K1middotU20 = f(I10) (dwie krzywe na jednym wykresie)

b U20 = f(I20) oraz U10 K1 = f(I20) (dwie krzywe na jednym wykresie)

c IP = f(U) oraz K2middotIZ = f(U) (dwie krzywe na jednym wykresie)

45

(Wspoacutełczynniki K1 i K2 są wspoacutełczynnikami skali i wynikają z przekładni

napięciowej oraz prądowej badanego transformatora W ćwiczeniu należy

przyjąć K1 = UN1UN2 asymp 10 K2 = IPIZ asymp 25)

3 Spośroacuted wynikoacutew obliczeń zamieszczonych w tabeli 11 należy (posiłkując się

wnioskami płynącymi z wykresoacutew zależności sporządzonych w poprzednim

punkcie 2) wytypować najbardziej prawdopodobne wartości indukcyjności

własnych L1 i L2 oraz indukcyjności wzajemnej M = M12 = M21 badanego

transformatora

Wyniki typowania należy wpisać w rubryki u dołu tabeli 11

4 Podać uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia i otrzymanych wynikoacutew

pomiarowych oraz uzasadnić wytypowane wartości indukcyjności własnych

i wzajemnej

5 Sprawozdanie




2 Dane znamionowe badanego transformatora




5 Wykresy zależności podanych w punkcie 4


przebiegoacutew teoretycznych przyjętych zasad typowania wartości indukcyjności

własnych i indukcyjności wzajemnej rozbieżności wynikoacutew na roacuteżnych

stanowiskach itp)

46

V IMPEDANCJE I MOCE ODBIORNIKOacuteW PRĄDU ZMIENNEGO

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie parametroacutew i pojęć związanych z przekazywaniem

energii w odbiornikach prądu przemiennego Nabycie umiejętności doświadczalnego

wyznaczania mocy czynnej przekazywanej do odbiornika obliczania mocy pozornej

i biernej wspoacutełczynnika mocy i impedancji odbiornika oraz poznanie zagadnień

związanych z kompensacją mocy biernej

2Wprowadzenie

21 Moc chwilowa

Rozpatrując zjawiska energetyczne w obwodach prądu zmiennego można

zdefiniować moc chwilową Moc chwilowa p(t) jest iloczynem chwilowej wartości

napięcia u(t) oraz natężenia prądu i(t) i wyraża zmianę energii W dostarczonej do

odbiornika w czasie t

dt

dWi(t)u(t)p(t) (1)

W obwodach prądu zmiennego energia pobierana przez odbiornik jest roacuteżna w

roacuteżnych przedziałach czasu Na rysunku 11 przedstawiono zależności mocy

chwilowej p napięcia u i natężenia prądu i od czasu t dla odbiornika rezystancyjno-

indukcyjnego

Rys 11 Wykres czasowy chwilowych wartości mocy natężenia prądu i napięcia

t

p u i

u

i

p

P=UIcos

S=UI

47

W przedziałach czasu w ktoacuterych wartości mocy chwilowej mają znak dodatni

energia elektryczna jest dostarczana ze źroacutedła do odbiornika natomiast w przedziałach

czasu w ktoacuterych moc chwilowa ma wartość ujemną Θ energia zgromadzona

w odbiorniku jest przekazywana do źroacutedła

Zakładając że odbiornik o impedancji Z = R + jX zasilany jest napięciem

sinusoidalnie zmiennym ktoacuterego wartość chwilową możemy wyrazić zależnością

tωsinUu(t)m

(2)

gdzie Um ndash amplituda ω ndash pulsacja t ndash czas

to wartość natężenia prądu przepływającego przez odbiornik będzie przesunięta

w fazie o kąt i wyniesie

)tωsin(Ii(t)m

(3)

gdzie Im ndash amplituda prądu = arctgR

X ndash kąt przesunięcia fazowego pomiędzy

prądem i napięciem

Po przekształceniach moc chwilową można przedstawić następująco

)]tωcos(2[cosIU2

1)tωtsin(ωsinIUiup

mmmm (4)

lub uwzględniając że 2UUm

oraz 2IIm

(gdzie U I ndash wartości skuteczne)

)tωcos(2IUcosIU)]tωcos(2[cosIUp (5)

Rozpatrując postać wzoru (5) należy zauważyć że moc chwilowa ma dwa składniki

Pierwszy składnik (niezależny od czasu) przedstawia moc chwilową części

rezystancyjnej odbiornika drugi składnik przedstawia moc chwilową części

reaktancyjnej odbiornika i jest funkcją czasu

22 Moc czynna

Wielkość energii elektrycznej zamienianą w odbiorniku na inne rodzaje energii

(ciepło praca mechaniczna światło itd) w jednostce czasu nazywamy mocą czynną P

Wielkość mocy czynnej P określamy z definicji zależnością

T

0

T

0

dttpT

1dttitu

T

1P )()()( (6)

Moc czynna jest wartością średnią mocy chwilowej (liczoną w czasie jednego

okresu T) jest to jednocześnie składowa stała mocy chwilowej

48

Dla przebiegoacutew sinusoidalnych (po scałkowaniu) otrzymujemy

cosIUP (7)

Moc czynna to iloczyn wartości skutecznych natężenia prądu I napięcia U oraz

cosinusa kąta przesunięcia fazowego cos nazywanego roacutewnież wspoacutełczynnikiem

mocy Moc czynna mierzona jest w watach (1 W)

23 Moc bierna

Dla przebiegoacutew sinusoidalnych przez analogię do mocy czynnej wprowadza się

pojęcie mocy biernej

sinIUQ (8)

Ponieważ kąt może zmieniać się w zakresie (ndash90ordm divide +90ordm) więc moc bierna

może przyjmować wartości dodatnie lub ujemne Moc bierna pobierana przez cewkę

jest uważana za dodatnią natomiast moc bierna pobierana przez kondensator za

ujemną Moc bierną wyrażamy w warach (1 var lub 1 VAr ndash woltoamper reaktywny)

24 Moc pozorna

Amplitudę oscylacji mocy chwilowej odbiornika nazywamy mocą pozorną

i określamy wzorem

IUS (9)

Moc pozorna decyduje o wielkości (gabarytach) urządzeń wytwarzających energię

elektryczną moc ta decyduje roacutewnież o przekrojach przewodoacutew doprowadzających

energię od wytwoacutercy do użytkownika Moc pozorna mierzona jest w woltoamperach

(1 VA ndash woltoamper)

25 Troacutejkąt mocy i wspoacutełczynnik mocy

Można zauważyć że dla przebiegoacutew sinusoidalnych pomiędzy wymienionymi

mocami (czynną bierną i pozorną) zachodzi związek

222 QPS (10)

Związek ten nazywany troacutejkątem mocy przedstawiono graficznie na rysunku 12

49

Rys 12 Troacutejkąt mocy (222 QPS )

Wspoacutełczynnik mocy jest stosunkiem mocy czynnej do mocy pozornej

S

Pcos (11)

Wspoacutełczynnik mocy (cos ) odgrywa zasadniczą rolę z punktu widzenia

racjonalnego wykorzystania urządzeń wytwarzających energię elektryczną

Wspoacutełczynnik ten określa jaką część mocy pozornej S dostarczanej do urządzenia

stanowi istotna dla użytkownika moc czynna P (zamieniana na pracę ciepło światło

itp) Użytkowanie odbiornikoacutew charakteryzujących się niskim wspoacutełczynnikiem

mocy powoduje straty w przesyle energii i niepełne wykorzystanie zainstalowanych

urządzeń wytwoacuterczych

26 Poprawa wspoacutełczynnika mocy (kompensacja mocy biernej)

Większość odbiornikoacutew energii elektrycznej ma charakter rezystancyjny lub

rezystancyjno-indukcyjny W celu poprawy wspoacutełczynnika mocy instaluje się

u odbiorcoacutew baterie kondensatoroacutew lub kompensacyjne maszyny synchroniczne

(źroacutedła mocy biernej indukcyjnej) Rozpatrując obwoacuted w ktoacuterym do odbiornika

rezystancyjno-indukcyjnego dołączono roacutewnolegle kondensator zauważamy że ze

wzrostem wartości pojemności kondensatora natężenie prądu odbiornika oraz wartość

kąta przesunięcia fazowego ulegają zmniejszeniu Na rysunku 13 przedstawiono

wykres wektorowy prądu i napięcia obrazujący opisaną sytuację

Po dołączeniu kondensatora z ktoacuterego płynie prąd IC prąd pobierany ze źroacutedła

maleje od wartości IN do wartości IK a kąt przesunięcia fazowego zmniejsza się od

N do K Istnieje więc możliwość (choć ekonomicznie nieuzasadniona) pełnej

kompensacji mocy biernej czyli dobrania kondensatora o takiej wartości pojemności

C żeby wspoacutełczynnik mocy miał wartość 1

Q

P

S

50

Rys 13 Wykres wektorowy zmian prądu podczas kompensacji mocy biernej

Przy pełnej kompensacji (rezonans roacutewnoległy) moc bierną odbiornika

NNNtgPQ należy skompensować mocą bierną kondensatora 2

KNUCωQQ

po przekształceniu wyliczamy potrzebną do całkowitej kompensacji wartość

pojemności

2

NN

Uω

tgPC

(12)

3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi są wartości mocy czynnej P (pomiar bezpośredni)

mocy biernej Q mocy pozornej S wspoacutełczynnika mocy cos oraz impedancji Z

(pomiar złożony) Wartości wielkości Q S cos Z wyznacza się z bezpośredniego

pomiaru natężenia prądu I napięcia U i mocy czynnej P odbiornika zgodnie

z zależnościami (8) (9) (11)


W celu wyznaczenia wartości wielkości mierzonych należy dołączać kolejno

odbiorniki przedstawione na rysunku 14 do układu z rysunku 15

Rys 14 Konfiguracje odbiornikoacutew układu pomiarowego

R L C R L M M C

K

IC

IN

U

N

IK

51

Rys 15 Schemat układu pomiarowego


1 Zestawić układ pomiarowy wg rysunku 15 dołączając jeden z odbiornikoacutew

podanych na rysunku 14 (np R) i zgłosić prowadzącemu gotowość do

zasilenia układu

2 Dokonać pomiaroacutew wartości mocy czynnej P natężenia prądu I i napięcia U


Tabela 11

Napięcie

zasilające

Moc

czynna

Natężenie

prądu

Wspoacuteł-

czynnik

mocy

Kąt

przesu-

nięcia

fazowego

Moc

bierna

Moc

pozorna

Impe-

dancja

Rezy-

stancja

Reak-

tancja

U P I cos Q S Z R X

Lp

Rodzaj

odbior-

nika

V W A var VA Ω Ω Ω

1 L || R

2 L

3 R

4 L || R

5 L

6 R

7 M || C

8 M

9 C


5 Podłączyć kolejny odbiornik wg rys 14 (np L) i zgłosić prowadzącemu



ATr

N L

V

A W

U

I

OD

BIO

RN

IK

52

7 Wyniki pomiaroacutew zanotować w tabeli 11


9 Podłączać kolejno odbiorniki wg rys 14 i powtarzać czynności zawarte

w punktach od 6 do 9 dla pozostałych odbiornikoacutew Pomiary można

powtoacuterzyć dla roacuteżnych wartości napięć


Na podstawie wynikoacutew pomiaroacutew dla każdego z odbiornikoacutew należy określić

1 Moc pozorną IUS

2 Wspoacutełczynnik mocy S

Pcos oraz wartość kąta

S

Parccos

3 Moc bierną sinIUQ

4 Wartość impedancji I

UZ

5 Wartość rezystancji cosZR

6 Wartość reaktancji sinZX

7 Dla wybranego odbiornika narysować wykres wektorowy prądoacutew i napięć

oraz troacutejkąt mocy

5 Sprawozdanie





indukcyjności pojemności i dane znamionowe silnika)




5 Wykres wektorowy prądoacutew i napięć

6 Uwagi i wnioski (dotyczące wartości poszczegoacutelnych impedancji i mocy ich

odstępstw od wartości znamionowych wpływu parametroacutew odbiornikoacutew na

sieć energetyczną i inne urządzenia itp)

53

VI BADANIE DIOD POacuteŁPRZEWODNIKOWYCH

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk napięciowo-prądowych

podstawowych przyrządoacutew poacutełprzewodnikowych znajdujących zastosowanie

w elektroenergetyce diody prostowniczej diody stabilizacyjnej

Znajomość charakterystyk napięciowo-prądowych umożliwia mierzącemu

wyznaczenie podstawowych parametroacutew elektrycznych ww elementoacutew

2 Wprowadzenie

21 Diody poacutełprzewodnikowe

Diody są najprostszymi posiadającymi dwie elektrody (anodę ndash A i katodę ndash K)

elementami elektronicznymi zawierającymi złącza poacutełprzewodnikowe Zwykle dioda

jest zbudowana z pojedynczego złącza PN lub złącza metal-poacutełprzewodnik (m-p)

Znajomość podstawowych właściwości złączy PN oraz m-p jest kluczem do

zrozumienia działania diod i nie tylko diod gdyż złącza PN stanowią elementarne

bdquocegiełkirdquo z ktoacuterych buduje się bardziej złożone struktury tranzystoroacutew tyrystoroacutew

układoacutew scalonych itp Diody można klasyfikować w zależności od przyjętych

kryterioacutew Dla użytkownikoacutew elementoacutew najistotniejszy jest podział diod ze względu

na zastosowanie

prostownicze i uniwersalne

stabilizacyjne (stabilitrony diody Zenera)

pojemnościowe

przełączające (impulsowe) i ładunkowe

detekcyjne i mieszające (mikrofalowe)

generacyjne i wzmacniające

modulacyjne i tłumiące

optoelektroniczne (fotodiody diody świecące)

W tradycyjnych układach zasilających największe znaczenie mają diody

prostownicze i diody stabilizacyjne

54

22 Diody prostownicze

Diody prostownicze ndash to diody przeznaczone do prostowania prądu przemiennego

o małej częstotliwości i dużej mocy dostarczanej do odbiornika Diody te pracują

przeważnie w układach prostowniczych blokoacutew zasilania urządzeń elektronicznych

i elektrycznych Diody prostownicze przeznaczone są zasadniczo do pracy przy

częstotliwościach sieciowych (50 Hz czasem 400 Hz) Jest to zakres tak małych

częstotliwości że zjawiska dynamiczne w złączu PN nie mają istotnego wpływu na

pracę diody w układzie Inną grupę stanowią diody prostownicze impulsowe

przeznaczone do pracy w przetwornicach lub zasilaczach impulsowych dla ktoacuterych

wymagane są diody o specjalnych parametrach

Diody prostownicze są diodami warstwowymi (dyfuzyjnymi lub stopowymi)

wytwarzanymi z krzemu (Si) lub rzadziej z germanu (Ge) Wytwarzane są roacutewnież

diody prostownicze z barierą Schottkyrsquoego (m-p)

Diody prostownicze produkowane są na prądy o natężeniu od pojedynczych

amperoacutew do kilku tysięcy amperoacutew i na napięcia wsteczne od kilkudziesięciu woltoacutew

do kilku tysięcy woltoacutew Diody na prądy powyżej 10 A pracują z radiatorami

odprowadzającymi wydzielane ciepło do otoczenia

Na rysunku 11 przedstawiono przykładowe charakterystyki napięciowo-prądowe

diody germanowej (Ge) i krzemowej (Si) w kierunku przewodzenia IF = f (UF) oraz

w kierunku zaporowym IR = f (UR)

Rys 11 Przykładowe charakterystyki napięciowo-prądowe diod germanowej (Ge) i krzemowej (Si)

Zauważyć należy zdecydowanie roacuteżne wartości podziałek dla napięć i natężeń

prądoacutew w kierunku przewodzenia i w kierunku zaporowym diod Z przebiegu

UF

IF

Ge Si

05 V 1 V

100 V 200 V

200 mA

20 μA

IR

UR

55

charakterystyk wynika że dla wartości spadku napięcia na diodzie UF rzędu 1 V

natężenie prądu przewodzenia IF płynącego przez diodę bardzo gwałtownie narasta do

dużych wartości Każdy element elektroniczny w tym roacutewnież dioda ma parametry

graniczne ktoacuterych przekroczenie powoduje trwałe uszkodzenie elementu Natężenie

prądu przewodzenia diody IF nie powinno przekroczyć wartości dopuszczalnego

średniego prądu przewodzenia IF(AV) a napięcie w kierunku zaporowym UR wartości

powtarzalnego szczytowego napięcia wstecznego URRM Wartości IF(AV) oraz URRM

podawane są w katalogach diod poacutełprzewodnikowych

Jednym z charakterystycznych parametroacutew diod prostowniczych jest wartość

napięcia progowego diody U(TO) określana umownie przy prądzie przewodzenia

IF = 01middotIF(AV) [10] Dla diody germanowej (Ge) napięcie to zawiera się w zakresie od

02 V do 04 V a dla diody krzemowej (Si) w zakresie od 05 V do 08 V [10]

Zmiany natężenia prądu idealnego złącza PN w funkcji napięcia polaryzacji

opisuje wzoacuter Shockleya [10]

1

kT

qUexpII

satF (1)

gdzie Isat ndash prąd nasycenia złącza U ndash napięcie polaryzacji T ndash temperatura [K]

k = 138middot10ndash23 JK (stała Boltzmanna) q = 16middot10ndash19 C (ładunek elementarny)

Z dobrym przybliżeniem przyjmuje się że dla UF gt 100mV

nkT

qUexpII

SF (2)

Prąd IrsquoS jest zastępczym prądem nasycenia uwzględniającym mechanizmy dyfuzji

i rekombinacji a wartość wspoacutełczynnika n zależy od udziału składowej dyfuzyjnej

i rekombinacyjnej w prądzie płynącym przez złącze Wspoacutełczynnik n przyjmuje

wartość pomiędzy 1 (tylko prąd dyfuzji) a 2 (tylko prąd rekombinacji)

Aby uwzględnić spadek napięcia na elementach diody poza obszarem ładunku

przestrzennego zwykle wprowadza się pojęcie rezystancji szeregowej Uwzględniając

powyższe najprostszy model diody w kierunku przewodzenia przedstawiono na

rysunku 12

Rys 12 Model diody w kierunku przewodzenia

RS D

IF

UF

UF ndash IFRS IFRS

56

Charakterystykę diody D opisuje zależność (2) Podstawiając za U spadek napięcia

na diodzie (UF ndash IFRS) otrzymamy

nkT

RIUqexpII SFF

SF (3)

Po logarytmowaniu otrzymujemy roacutewnanie liniowe (4)

ΔU)(UnU

1lnIRIU

nkT

qlnIlnI

F

T

SSFFSF (4)

Potencjał elektrokinetyczny UT w temperaturze 300 K wynosi ok 26 mV

( 26mVC1016

300KJK10138

q

TkU

19

23

T

)

Zależność (4) narysowaną w poacutełlogarytmicznym układzie wspoacutełrzędnych

(oś napięcia UF jest liniowa a oś prądu IF ma podziałkę logarytmiczną) przedstawiono

na rysunku 13

Rys 13 Charakterystyka napięciowo-prądowa diody poacutełprzewodnikowej w układzie

poacutełlogarytmicznym

Na podstawie przedstawionej na rysunku 13 charakterystyki można wyznaczyć

wartość natężenia prądu IrsquoS (ekstrapolując do przecięcia z osią część liniową

charakterystyki) oraz wartość wspoacutełczynnika udziału składowej dyfuzyjnej do

rekombinacyjnej n (tangens kąta nachylenia części liniowej charakterystyki)

Dodatkowo z części nieliniowej można określić wartość rezystancji szeregowej RS

Dla ułatwienia analizy wykresu w części liniowej pominięto wpływ rezystancji RS

[μA]

IF

1

10000

1000

100

01

001

10

02 04 06 08 10 12 14 [V]

UF IS przy U = 0

ΔU = IFmiddotRS

K 300 T przy

mV

1

n26

1

57

23 Diody stabilizacyjne

Diody stabilizacyjne nazywane zwyczajowo diodami Zenera to diody

warstwowe PN przeznaczone do zastosowań w układach stabilizacji napięć w

układach ogranicznikoacutew amplitudy jako źroacutedła napięć odniesienia itp Dioda

stabilizacyjna wykorzystuje zjawisko Zenera ilub zjawisko powielania lawinowego

występujące podczas zaporowej polaryzacji złącza PN

Zjawisko Zenera polega na efekcie tunelowego przejścia elektronu (tzn bez straty

energii) z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa poacutełprzewodnika Występuje

ono przede wszystkim w poacutełprzewodnikach silnie domieszkowanych o cienkich

złączach (implikuje to duże natężenie pola elektrycznego w obszarze złącza ok

108 Vm) Zjawisko Zenera występuje w diodach dla ktoacuterych napięcie przebicia

nieniszczącego leży w zakresie do 7 V

Zjawisko powielania lawinowego polega na powielaniu nośnikoacutew prądu

w warstwie zaporowej złącza w wyniku zderzeń elektronoacutew z atomami sieci

krystalicznej Zjawisko to występuje w poacutełprzewodnikach słabiej domieszkowanych

w złączach o grubości znacznie przekraczającej średnią drogę swobodną elektronu

Powoduje to zwiększenie prawdopodobieństwa powielania lawinowego Natężenie

pola elektrycznego w warstwie zaporowej złącza wynosi ok 106 Vm Diody

lawinowe pracują przy napięciach przebicia nieniszczącego wyższych od 5 V Dla

diod o napięciu stabilizacji zawierającym się w granicach 57 V oba zjawiska

występują roacutewnocześnie

Na rysunku 14 przedstawiono przykładową charakterystykę napięciowo-prądową

diody stabilizacyjnej

Rys 14 Przykładowa charakterystyka napięciowo-prądowa diody stabilizacyjnej

UF

IF

05 V 1 V

10 V 20 V

200 mA

400 mA Pmax = const

200 mA Hiperbola mocy

admisyjnej

ΔUZ

Z

Z

Z U

I

r

1

ΔIZ

UZ

IZmin

IZmax

Napięcie

stabilizacji

UR

IR

58

Przy polaryzacji w kierunku przewodzenia dioda stabilizacyjna zachowuje się tak

jak ldquozwykłardquo dioda prostownicza tzn spadek napięcia na niej jest niewielki i wynosi

ok 0607 V Przy polaryzacji diody w kierunku zaporowym dla pewnej wartości

napięcia (zależnej od sposobu wykonania diody) następuje gwałtowny wzrost

natężenia prądu (przebicie nieniszczące)

Podstawowe parametry diod stabilizacyjnych to

napięcie stabilizowane UZ (nazywane roacutewnież napięciem Zenera)

definiowane jako napięcie odpowiadające umownej wartości prądu stabilizacji

IZ (np 01middotIZmax ndash 10 maksymalnej wartości prądu stabilizacji)

natężenie prądu stabilizacji IZ

rezystancja dynamiczna (przyrostowa) rZ = UZIZ (dla określonego prądu

stabilizacji) graficznie jest to nachylenie odcinka prostoliniowego

charakterystyki napięciowo-prądowej diody stabilizacyjnej

temperaturowy wspoacutełczynnik napięcia stabilizacji TKUZ (ujemny dla diod

Zenera i dodatni dla diod lawinowych)

dopuszczalna maksymalna moc strat Ptot max

dopuszczalny średni prąd przewodzenia IF(AV)

3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi są spadki napięć i prądy płynące przez diody Na

podstawie danych pomiarowych wyznacza się charakterystyki napięciowo-prądowe

badanych elementoacutew Z analizy wykresoacutew wyznaczamy dla diody prostowniczej

wartość natężenia zastępczego prądu nasycenia złącza IrsquoS oraz wspoacutełczynnik n a dla

diody stabilizacyjnej napięcie stabilizacji UZ i rezystancję przyrostową rZ

32 Wyznaczenie charakterystyk w kierunku przewodzenia


Stanowisko pomiarowe zasilane jest z regulowanego źroacutedła prądu stałego Układ

pomiarowy przedstawiono na rysunku 15

59

Rys 15 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyki diody prostowniczej

i stabilizacyjnej w kierunku przewodzenia



2 Dokonać pomiaroacutew natężenia prądu IF [mA] oraz napięcia UF [mV] dla diody

prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 11

Kierunek

przewodzenia

Dioda prostownicza Dioda stabilizacyjna

Typ diodyhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip Typ diodyhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Lp IF UF IF UF

mA mV mA mV

1

2

3

4

5

itd

33 Wyznaczenie charakterystyk w kierunku zaporowym


Stanowiska pomiarowe zasilane są z regulowanego źroacutedła prądu stałego Układ

pomiarowy dla diody prostowniczej przedstawia rysunek 161 a dla diody

stabilizacyjnej rysunek 162

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

mV DZ

IF

UF

mA

R

D

60


w kierunku zaporowym

Rys 162 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyki diody stabilizacyjnej



1 Zestawić układy pomiarowe wg rysunkoacutew 161 i 162 (dwa stanowiska)

2 Dokonać pomiaroacutew natężenia prądu IR [μA] oraz napięcia UR [V] dla diody

prostowniczej D

3 Dokonać pomiaroacutew natężenia prądu IR [mA] oraz napięcia UR [V] dla diody

stabilizacyjnej DZ


Tabela 12

Kierunek

zaporowy



Lp IR UR IR UR

μA V mA V

1

2

3

4

5

itd

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

μA

R

D

DZ

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

mA

R

61


1 Sporządzić na podstawie wynikoacutew pomiarowych (tabela 11 i 12) wykresy

charakterystyk diody prostowniczej i diody stabilizacyjnej (przy polaryzacji

w obu kierunkach przewodzenia i zaporowym)

2 Sporządzić poacutełlogarytmiczną charakterystykę napięciowo-prądową diody

prostowniczej w kierunku przewodzenia (tabela 11)

3 Wyznaczyć parametry badanej diody prostowniczej (wartość natężenia

zastępczego prądu nasycenia złącza IrsquoS oraz wartość wspoacutełczynnika udziału

składowej dyfuzyjnej do rekombinacyjnej n)

4 Wyznaczyć parametry badanej diody stabilizacyjnej (napięcie stabilizacji

diody UZ oraz wartość rezystancji dynamicznej rZ)

5 Podać uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia otrzymanych wynikoacutew

pomiarowych oraz dokonać oszacowania niepewności pomiarowych i błędoacutew

5 Sprawozdanie




2 Symbole i dane katalogowe badanych elementoacutew elektronicznych



5 Wykresy wyszczegoacutelnionych w punkcie 4 charakterystyk

6 Wyszczegoacutelnione w punkcie 4 parametry badanych elementoacutew

elektronicznych


przebiegoacutew teoretycznych wartości wyznaczonych parametroacutew rozbieżności

wynikoacutew pomiaroacutew na roacuteżnych stanowiskach oszacowania niepewności

pomiarowej i błędoacutew itp)

62

VII BADANIE TRANZYSTOROacuteW BIPOLARNYCH

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk statycznych tranzystoroacutew

bipolarnych oraz określenie parametroacutew hybrydowych a także zaznajomienie się

z metodyką i aparaturą używaną do badań tranzystoroacutew

2 Wprowadzenie

Tranzystor jest elementem poacutełprzewodnikowym o trzech elektrodach służącym do

wzmacniania lub przełączania sygnału

21 Tranzystor BJT Okreś1enia i pojęcia podstawowe

Bipolarny tranzystor warstwowy BJT (ang Bipolar Junction Transistor) jest

przyrządem poacutełprzewodnikowym posiadającym dwa złącza PN wytworzone w jednej

płytce poacutełprzewodnika niesamoistnego Możliwe jest dwojakie uszeregowanie

obszaroacutew o roacuteżnym typie przewodnictwa NPN lub PNP Oba typy tranzystoroacutew

przedstawiono na rysunku 11

Rys 11 Symbole i polaryzacja tranzystoroacutew bipolarnych

Obszary poacutełprzewodnika oraz podłączone do nich elektrody tranzystora BJT noszą

nazwy emitera E kolektora C i bazy B W typowych warunkach pracy złącze EndashB

(emiter-baza) jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia a złącze CndashB (kolektor-

baza) w kierunku zaporowym

UCE

UBE

IB

IC

IE

B

NPN C

E

UCE

UBE

IB

IC

IE

B

PNP C

E

63

Właściwości tranzystora opisują rodziny jego charakterystyk statycznych

Charakterystyki statyczne ndash to krzywe przedstawiające zależności między prądami

i napięciami stałymi lub wolnozmiennymi występującymi na wejściu i wyjściu

tranzystora Charakterystyki te podaje się najczęściej dla tranzystora w układzie

wspoacutelnego emitera WE (ang OE) rzadziej w układzie wspoacutelnej bazy WB (ang OB)

22 Układy pracy tranzystora BJT

Tranzystor BJT jako element o trzech elektrodach (E ndash emiter B ndash baza C ndash

kolektor) może pracować w trzech podstawowych konfiguracjach Zależnie od tego

na ktoacuterej z elektrod utrzymuje się stały potencjał (zasilania lub masy) lub inaczej

w zależności od tego ktoacutera elektroda jest elektrodą wspoacutelną dla wejścia i wyjścia

sygnału ndash rozroacuteżniamy

1 Układ ze wspoacutelnym emiterem WE (OE) ndash najczęściej stosowany

2 Układ ze wspoacutelną bazą WB (OB) ndash stosowany praktycznie jedynie w układach

bardzo wysokich częstotliwości (bwcz)

3 Układ ze wspoacutelnym kolektorem WC (OC) ndash stosowany w układach

wejściowych nazywany bardzo często wtoacuternikiem emiterowym

23 Charakterystyki statyczne tranzystora BJT

Tranzystor BJT pracujący w dowolnym układzie (OE OB lub OC) charakteryzują

prądy przez niego płynące i napięcia na jego elektrodach W zależności od wyboru

zmiennych zależnych i niezależnych można określić cztery rodziny charakterystyk

statycznych tranzystora

wejściową Iwe = f (Uwe Uwy = idem)

przejściową Iwy = f (Iwe Uwy = idem)

wyjściową Iwy = f (Uwy Iwe = idem)

zwrotną Uwe = f (Uwy Iwe = idem)

W przypadku układu ze wspoacutelnym emiterem OE otrzymamy charakterystyki dane

zależnościami

wejściową IB = f (UBE UCE = idem)

przejściową IC = f (IB UCE = idem)

wyjściową IC = f (UCE IB = idem)

zwrotną UBE = f (UCE IB = idem)

64

Wszystkie wymienione rodziny charakterystyk można przedstawić na jednym

rysunku z tzw bdquozłączonymi osiamirdquo Przykładowe rodziny charakterystyk tranzystora

bipolarnego w układzie ze wspoacutelnym emiterem przedstawiono na rysunku 12

Rys 12 Rodziny charakterystyk statycznych tranzystora BJT w układzie OE

24 Parametry hybrydowe tranzystora BJT w układzie OE

Jednym ze sposoboacutew opisu parametroacutew tranzystora bipolarnego BJT w pobliżu

punktu pracy (tzw parametry małosygnałowe) jest potraktowanie tranzystora jako

czwoacuternika Na rysunku 13 przedstawiono tranzystor w układzie OE jako czwoacuternik

Rys 13 Tranzystor BJT w układzie OE przedstawiony jako czwoacuternik

U1 = UBE

I2 = IC

U2 = UCE

I1 = IB 2

2rsquo 1rsquo

1

IE

E

B

C

UCE = 20V

UCE = 20V

UCE = 10V

UCE = 10V

IB = 1A

IB = 300A

IB = 100A

IB = 100A

IB = 300A

IB = 200A

IB = 0A IB

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

06

04

02

1

300 200 100

40

30

20

10

30V 20V 10V

charakterystyki przejściowe charakterystyki wyjściowe

charakterystyki zwrotne charakterystyki wejściowe

V

65

Do opisu parametroacutew (małosygnałowych) tranzystora bipolarnego pracującego

w układzie wspoacutelnego emitera (OE) używa się przeważnie parametroacutew hybrydowych

układu roacutewnań czwoacuternikowych (roacutewnania czwoacuternika ndash patrz strona 32)

UBE = h11 IB + h12 UCE (1)

IC = h21 IB + h22 UCE

Czwoacuternik przedstawiony na rysunku 13 opisany jest zależnością (1) Z zależności

(1) wyznaczane są parametry hybrydowe h11 h12 h21 i h22

Zakładając UCE = 0 (zwarte wyjście) wyznaczamy

h11 = UBE IB ndash zwarciowa impedancja wejściowa

h21 = IC IB ndash zwarciowy wspoacutełczynnik wzmocnienia prądowego

Zakładając IB = 0 (przerwa na wejściu ndash rozwarcie) wyznaczamy

h22 = IC UCE ndash rozwarciowa admitancja wyjściowa

h12 = UBE UCE ndash rozwarciowy wspoacutełczynnik napięciowego sprzężenia

zwrotnego

Znajomość parametroacutew hybrydowych (h11 h12 h21 h22) układu roacutewnań

czwoacuternikowych umożliwia stworzenie schematu zastępczego tranzystora bipolarnego

Schemat zastępczy (hybrydowy) tranzystora bipolarnego BJT w układzie wspoacutelnego

emitera OE przedstawiono na rysunku 14

Rys 14 Schemat zastępczy hybrydowy tranzystora BJT w układzie OE

Parametry hybrydowe tranzystoroacutew podawane są w katalogach przyrządoacutew

poacutełprzewodnikowych mogą być wyznaczane doświadczalnie z użyciem tzw testeroacutew

czyli miernikoacutew parametroacutew tranzystoroacutew mogą być roacutewnież wyznaczane na

podstawie znajomości statycznych charakterystyk tranzystoroacutew

U2=

Uw

y=

UC

E

I1 = Iwe = IB

EB

U1

2

2rsquo 1rsquo

1

EC

RB RC

I2 = Iwy

h11

h12 U2

h21I1

h22

66

25 Związek parametroacutew hybrydowych z charakterystykami statycznymi tranzystora

BJT

Sposoacuteb wyznaczania parametroacutew hybrydowych (inaczej przyrostowych

roacuteżniczkowych roacuteżnicowych małosygnałowych) na podstawie doświadczalnych

charakterystyk statycznych tranzystora polega na wyliczeniu wartości ilorazoacutew

przyrostoacutew odpowiednich natężeń prądoacutew i napięć (w otoczeniu punktu pracy na

części liniowej charakterystyk) Sposoacuteb ten ilustruje rysunek 15

Rys 15 Wyznaczanie parametroacutew hybrydowych z charakterystyk statycznych tranzystora BJT

w układzie OE

3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi są napięcia UBE (baza-emiter) i UCE (kolektor-emiter)

natężenia prądoacutew IB (bazy) i IC (kolektora) oraz parametry hybrydowe tranzystoroacutew

średniej i dużej mocy (typu BC i BDY) Przeprowadzane badania mają na celu

wyznaczenie podstawowych charakterystyk statycznych i parametroacutew hybrydowych

tranzystoroacutew bipolarnych

IB

UBE

IC

IB UCE

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

04

02

300 100

40

20

30

B

C

21ΔI

ΔIh

200 20 10 V

06

30

10

CE

C

22ΔU

ΔIh

B

BE

11ΔI

ΔUh

CE

BE

12ΔU

ΔUh

67

32 Wyznaczanie charakterystyk statycznych tranzystoroacutew bipolarnych

321 Schemat stanowiska pomiarowego

Charakterystyki statyczne tranzystoroacutew bipolarnych wyznacza się w układzie

pomiarowym ktoacuterego schemat przedstawiono na rysunku 16

Rys 16 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk statycznych

W przedstawionym na rysunku 16 układzie można wyznaczyć wszystkie

charakterystyki tranzystora (wyjściową wejściową przejściową i zwrotną)

W ćwiczeniu wyznacza się charakterystykę wyjściową IC = f (UCE IB = idem) dla

trzech czterech wartości prądu bazy i charakterystykę wejściową IB = f (UBE UCE =

idem) dla dwoacutech trzech wartości napięć kolektor-emiter


1 Zaznajomić się z danymi katalogowymi badanych tranzystoroacutew Zanotować

wartości dopuszczalne prądu kolektora ICmax napięcia kolektor-emiter UCEmax

prądu bazy IBmax napięcia baza-emiter UBEmax oraz mocy admisyjnej Pmax =

Ptot


3 Wyznaczyć charakterystyki wyjściowe dokonując pomiaroacutew natężenia prądu

kolektora IC w funkcji zmian napięcia kolektor-emiter UCE dla zmiennych

parametrycznie natężeń prądoacutew bazy IB (Proponowane wartości natężeń

prądu bazy IB = 700 μA 1400 μA 2100 μA 21800 μA) Natężenie prądu bazy

w czasie trwania jednej serii pomiarowej powinno mieć stałą wartość

(Proponowane dla wszystkich serii pomiarowych wartości napięć kolektor-

emiter UCE = 02 V 03 V 05 V 07 V 09 V 11 V 13 V 15 V 20 V 50 V

100 V)


RC RB

C

IC IB

V UCE

UBE IE

B

E

V

A A

Zas

ilac

z

Zas

ilac

z

68

Tabela 11

Symbol

tranzystora

UCE IC UCE IC UCE IC UCE IC

Lp V mA V mA V mA V mA

1

2

3

4

itd

Pomiar charakterystyk wyjściowych

IB = μA IB = μA IB = μA IB = μA

5 Wyznaczyć charakterystyki wejściowe dokonując pomiaroacutew natężenia prądu

bazy IB w funkcji zmian napięcia baza-emiter UBE dla parametrycznie

zmiennych napięć kolektor-emiter UCE (Proponowane wartości napięć

kolektor-emiter UCE = 5 V 10 V 15 V 20 V) Napięcie kolektor-emiter UCE


(Proponowane dla wszystkich serii pomiarowych wartości napięć baza-emiter

UBE = 02 V 03 V 04 V 05 V 06 V 07 V 08 V 09 V 10 V)


Tabela 12

Symbol

tranzystora

UBE IB UBE IB UBE IB UBE IB

Lp V μA V μA V μA V μA

1

2

3

4

itd

Pomiar charakterystyk wejściowych

UCE = V UCE = V UCE = V UCE = V

Podczas pomiaroacutew nie należy przekraczać dopuszczalnych wartości prądoacutew

napięć oraz mocy badanego tranzystora (znanych z katalogu) Należy zwracać baczną

uwagę aby badany tranzystor nie nagrzewał się nadmiernie Przegrzanie tranzystora

może być przyczyną zniekształceń charakterystyk a nawet doprowadzić do

uszkodzenia struktury poacutełprzewodnika (szczegoacutelnie przy dużych wartościach prądoacutew)

69

33 Wyznaczanie parametroacutew hybrydowych tranzystoroacutew bipolarnych

331 Opis stanowiska pomiarowego

Parametry hybrydowe tranzystoroacutew bipolarnych wyznaczane są z wykorzystaniem

testera tranzystoroacutew P561 Testery ndash mierniki parametroacutew tranzystoroacutew bipolarnych są

fabrycznie produkowanymi przyrządami pomiarowymi Przed użyciem tych

miernikoacutew należy zapoznać się z instrukcją ich obsługi Płytę czołową testera


Rys 17 Płyta czołowa testera tranzystoroacutew P 561

Tester dokonuje pomiaroacutew parametroacutew hybrydowych tranzystora (h11 h12 h21

h22) w układzie wspoacutelnego emitera w funkcji prądu kolektora IC przy stałym napięciu

kolektor-emiter UCE Badany tranzystor podłączony jest do zaciskoacutew E B C testera

332 Sposoacuteb obsługi testera P561

A Przed włączeniem zasilania należy

wybrać właściwy dla danego tranzystora sposoacuteb polaryzacji ndash przycisk

NPN lub PNP (sprawdź typ tranzystora w katalogu)

pokrętło regulacji napięcia kolektor-emiter UCE ustawić w lewym skrajnym

położeniu

pokrętła (dwa) regulacji prądu bazy IB dolne (zgrubne ndash skokowe) i goacuterne

(dokładne ndash płynne) ustawić w lewym skrajnym położeniu

A

TRANSISTOR TESTER P561

TEST POINT PARAMETER

MAINS

k

S

VV

AA 30001000

300

300

30 100

10010

10

30

10 30

3010 100 300

300

100

UCE IB

UCE

IC

10

30

10-4 10-210-3310-4 310-3

310-2

01 03

1

1

3

3

3

3 10

103 30 100

V

E S

B C

3003 100 NPN PNP

mA

h11

h12

h21

h22

ICE0

ICB0

IEB0

mAA17

9 0

3260 011

05

5

11

024

1

1

nA

70

wcisnąć klawisz pomiaru napięcia kolektor-emiter UCE i klawisz zakresu

3 V

na przełączniku klawiszowym zakresoacutew prądu kolektora IC wcisnąć klawisz

100 mA

wcisnąć klawisz h21 pomiaru parametroacutew hybrydowych tranzystora

przełącznik zakresoacutew pomiarowych parametroacutew tranzystora ustawić

w prawym skrajnym położeniu

B Włączyć zasilanie testera ndash przycisk MAINS

C Wybieranie punktoacutew pracy tranzystora (prowadzenie pomiaroacutew)

ustawić (podane przez prowadzącego zajęcia) napięcie kolektor-emiter UCE

wciskając odpowiedni klawisz zakresu (przeważnie 10 V) i pokręcając

pokrętło regulacji napięcia UCE do momentu uzyskania na skali miernika

TEST POINT właściwej (zadanej) wartości raz ustawiona wartość napięcia

UCE do końca pomiaroacutew ma pozostać stała

przełączyć miernik TEST POINT na pomiar prądu kolektora ndash wciskając

klawisz IC

ustawić na mierniku TEST POINT kolejne wartości prądu kolektora IC

(podane przez prowadzącego zajęcia) wybierając właściwy zakres pomiaru

prądu kolektora (03 1 3 10 30 lub 100 mA) wartość zadaną ustawia się

pokrętłem goacuternym regulacji prądu bazy IB ndash regulacja płynna (dokładna)

ilub w razie potrzeby pokrętłem dolnym regulacji prądu bazy IB ndash regulacja

skokowa (zgrubna)

po ustawieniu pierwszej i każdej następnej wartości prądu kolektora IC

odczytać wartość mierzonego parametru (w tym przypadku h21) na skali

miernika PARAMETER Przełącznik zakresoacutew pomiarowych parametroacutew

ustawia się na takim zakresie żeby wskazoacutewka miernika PARAMETER

znajdowała się w przedziale pomiędzy 75 a 100 skali miernika Należy

zwroacutecić szczegoacutelną uwagę na aktualny zakres miernika PARAMETER

Zakres odczytuje się z tabeli na płycie czołowej w miejscu będącym na

przecięciu linii poziomej wyznaczonej przez wciśnięty klawisz parametru

(w tym przypadku h21) i linii pionowej wyznaczonej przez występ na

przełączniku zakresoacutew pomiarowych parametru

po zakończeniu pomiaroacutew pierwszego parametru (h21) oba pokrętła

regulacji prądu bazy IB należy KONIECZNIE skręć do lewego skrajnego

71

położenia (na wartość minimalną) i sprawdzić temperaturę obudowy

tranzystora

zmienić mierzony parametr na kolejny h22 i postępować podobnie jak przy

poprzednim pomiarze następnie dokonać pomiaroacutew parametru h11 i na

końcu h12




prądu bazy IBmax napięcia baza-emiter UBEmax oraz mocy admisyjnej

Pmax = Ptot Parametry hybrydowe wyznaczane są dla dwoacutech tranzystoroacutew

średniej mocy (np BC313 i BC211)

2 Wykonać czynności opisane w punkcie 332 podpunkt A

3 Załączyć tester

4 Ustawić podane przez prowadzącego zajęcia napięcie kolektor-emiter UCE

Raz ustawiona wartość napięcia kolektor-emiter UCE powinna pozostać

niezmieniona do końca pomiaroacutew (Typowe wartości napięcia kolektor-emiter

UCE wynoszą od 60 V do 15 V)

5 Parametry hybrydowe należy wyznaczać w następującej kolejności najpierw

h21 następnie h22 kolejno h11 i na końcu h12

6 Wyznaczać kolejno wartości parametroacutew hybrydowych tranzystora w funkcji

natężenia prądu kolektora IC (Proponowane wartości natężeń prądu kolektora

IC = 40 μA 100 μA 250 μA 400 μA 1 mA 25 mA 4 mA 10 mA 25 mA

i 40 mA)


Tabela 13

UCE = V V UCE = V V UCE = V V UCE = V V

IC h21 h21 IC h22 h22 IC h11 h11 IC h12 h12

Lp mA mAmA mAmA mA S S mA k k mA VV VV

1

2

3

4

itd

Pomiar parametroacutew hybrydowych w funkcji prądu kolektoraSymbol

tranzystora

72

8 Powtoacuterzyć czynności opisane w punktach od 4 do 7 dla drugiej (innej)

wartości napięcia kolektor-emiter UCE


1 Wykreślić charakterystyki wyjściowe dwu tranzystoroacutew mocy (np BDY25)

(obie rodziny charakterystyk na jednym wykresie powinny roacuteżnić się od siebie

kolorem ilub charakterem linii i opisem)

2 Wykreślić charakterystyki wejściowe dwu tranzystoroacutew mocy (np BDY25)



3 Wykreślić zależności parametroacutew hybrydowych w funkcji prądu kolektora

tranzystoroacutew (wszystkie parametry na jednym wykresie oznaczone kolorem lub

charakterem linii i opisem Konieczne cztery osie rzędnych (parametroacutew) oś

odciętych (prąd IC) musi być wykreślona w skali logarytmicznej) Dla

każdego z badanych tranzystoroacutew sporządzić oddzielny wykres

4 Korzystając z wykreślonych charakterystyk statycznych określić w trzech

punktach (dla roacuteżnych parametroacutew charakterystyk mierzonych) wartości

parametroacutew hybrydowych badanych tranzystoroacutew mocy

5 Sprawozdanie




2 Wymienione uprzednio dane katalogowe badanych tranzystoroacutew

3 Schemat układu pomiarowego


5 Wykresy wymienionych w punkcie 4 charakterystyk

6 Określone w punkcie 4 parametry hybrydowe tranzystoroacutew mocy


przebiegoacutew teoretycznych rozbieżności wynikoacutew na roacuteżnych stanowiskach

itp)

73

VIII BADANIE TYRYSTORA

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk napięciowo-prądowych jednego

z najważniejszych przyrządoacutew poacutełprzewodnikowych znajdujących zastosowanie

w elektroenergetyce ndash tyrystora


wyznaczenie podstawowych parametroacutew elektrycznych ww elementu

2 Wprowadzenie

Tyrystory stosowane od końca lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku są

najważniejszymi elementami poacutełprzewodnikowymi szeroko stosowanymi

w elektroenergetyce Nazwa tyrystor wskazuje na analogię funkcjonalną tego elementu

do tyratronu (przełącznikowej lampy gazowanej) i oznacza poacutełprzewodnikowy

element dwustanowy (przełącznikowy) o co najmniej trzech złączach Element ten

w kierunku przewodzenia pracuje w jednym z dwoacutech stanoacutew włączenia lub

blokowania

Ze względu na liczbę elektrod (zaciskoacutew) rozroacuteżnia się dwa podstawowe rodzaje

tyrystoroacutew

o tyrystory diodowe ndash dwuzaciskowe

o tyrystory triodowe ndash troacutejzaciskowe

W grupie tyrystoroacutew diodowych ndash tzw dynistoroacutew rozroacuteżnia się struktury

troacutejwarstwowe ndash tryger-diak (dynistor dwukierunkowy ndash symetryczny) [9]

czterowarstwowe ndash dioda Shockleya (dynistor jednokierunkowy)

pięciowarstwowe ndash diak (ang DIAC ndash DIode for AC) (dynistor

dwukierunkowy ndash symetryczny)

W grupie tyrystoroacutew triodowych ndash tzw tyrystoroacutew rozroacuteżnia się struktury

czterowarstwowe ndash tyrystory (jednokierunkowe)

tyrystor konwencjonalny SCR (ang Silicon Controlled Rectifier)

tyrystor przewodzący wstecznie RCT (ang Reverse Conducting

Thyristor)

tyrystor wyłączalny GTO (ang Gate Turn-Off thyristor)

74

tyrystor elektrostatyczny SITH (ang Static Induction THyristor)

tyrystor sterowany napięciowo MCT (ang MOS Controlled Thyristor)

pięciowarstwowe ndash triak (ang TRIAC ndash TRIode for AC) (tyrystor


W grupie tyrystoroacutew występują roacutewnież elementy optoelektroniczne

fototyrystor diodowy ndash LAS (ang Light Activated Switch)

fototyrystor triodowy ndash LTT (ang Light Triggered Thyristor)

Wspoacutelną cechą tyrystoroacutew jest występowanie obszaru o ujemnej rezystancji

dynamicznej na charakterystykach napięciowo-prądowych

Największe znaczenie praktyczne mają tyrystor triodowy i triak

21 Tyrystor triodowy konwencjonalny SCR

Tyrystor konwencjonalny SCR nazywany roacutewnież poacutełprzewodnikowym zaworem

sterowanym (SCR ndash ang Semiconductor Controlled Rectifier) lub po prostu

tyrystorem jest krzemową strukturą czterowarstwową PNPN o trzech elektrodach

Elektrody noszą nazwy anody ndash A katody ndash K i bramki ndash G Schematyczny przekroacutej

tyrystora budowę struktury jego złączy i symbol przedstawiono na rysunku 11

Rys 11 Tyrystor w przekroju (a) budowa struktury złączy (b) i symbol (c)

Rodzinę podstawowych charakterystyk tyrystora tj zależność prądu anodowego

IA od napięcia anoda-katoda UAK przy roacuteżnych wartościach prądu bramki IG


G G

K

A

K

A P

+

N

P

N+

K ndash katoda

A ndash anoda

G ndash bramka

p

p

n

n

j1

j2

j3

a) c) b)

75

Rys 12 Charakterystyka napięciowo-prądowa tyrystora IA = f(UAK)

Na charakterystyce napięciowo-prądowej IA = f(UAK) można wyroacuteżnić trzy

zasadnicze stany pracy tyrystora

stan wyłączenia (zaworowy)

stan blokowania

stan włączenia (przewodzenia)

Stan wyłączenia odpowiada polaryzacji zaporowej tyrystora (bdquo+rdquo na katodzie

bdquordquo na anodzie) W tym zakresie pracy dwa złącza zewnętrzne j1 i j3 (oznaczenia jak

na rysunku 11) są spolaryzowane w kierunku zaporowym a złącze wewnętrzne j2

w kierunku przewodzenia Przez tyrystor płynie znikomo mały prąd wsteczny złączy

j1 j3

Stan blokowania odpowiada polaryzacji przewodzenia tyrystora (bdquo+rdquona anodzie

bdquordquona katodzie) Pomimo polaryzacji anoda-katoda w kierunku przewodzenia (złącza

zewnętrzne j1 j3 pracują w kierunku przewodzenia) prąd przez tyrystor nie płynie

ponieważ złącze j2 jest spolaryzowane zaporowo blokując przepływ prądu Dopiero

odpowiednio duże napięcie UAK oznaczone na rysunku przez UP0 powoduje

przełączenie tyrystora w stan przewodzenia Wartość napięcia przełączenia UP (UP0

UP1 UP2 UP3 itd) można regulować prądem bramki IG (IG0 IG1 IG2 IG3 itd) Napięcie

UP (zależne od wartości natężenia prądu bramki) przy ktoacuterym następuje przełączenia

tyrystora w stan włączenia nosi nazwę napięcia przeskoku lub zapłonu

Stan włączenia występuje roacutewnież (co oczywiste) przy polaryzacji tyrystora

w kierunku przewodzenia (bdquo+rdquona anodzie bdquordquona katodzie) Złącza zewnętrzne j1 j3

pracują nadal w kierunku przewodzenia a złącze j2 pracuje w stanie przebicia

nieniszczącego (analogicznie do diody lawinowej) przez tyrystor płynie prąd

UAK

IA Stan włączenia

Stan blokowania

Stan wyłączenia Napięcie przeskoku

(zapłonu) przy IG 0

Prąd podtrzymania

Napięcie przeskoku


IG0 IG1

IG2 IG3

UP3 UP2 UP1 UP0

IH

76

anodowy o dużej wartości (praktycznie zależny jedynie od impedancji obciążenia) [8]

Tyrystor pozostanie w stanie włączenia pomimo wyłączenia prądu bramki IG (nie ma

możliwości wyłączenia tyrystora SCR prądem bramki nawet po zmianie polaryzacji)

Powroacutet do stanu blokowania może nastąpić jedynie po zmniejszeniu prądu anodowego

poniżej pewnej wartości nazywanej prądem wyłączania lub podtrzymania IH

Wyznaczając wspoacutełczynnik nachylenia liniowego odcinka charakterystyki

napięciowo-prądowej w stanie włączenia można wyznaczyć rezystancję tyrystora

w kierunku przewodzenia RZ W podobny sposoacuteb wyznacza się rezystancję tyrystora

w stanie blokowanie RB (przy prądzie bramki IG = 0) oraz rezystancję w stanie

wyłączenia RW dla kierunku zaporowego

3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi są spadki napięć i prądy płynące przez tyrystor Na


tyrystora i bramki Z analizy wykresoacutew należy wyznaczyć podstawowe parametry

pracy tyrystora napięcie przeskoku (zapłonu) natężenie prądu podtrzymania prąd

i napięcie przełączające oraz rezystancję w roacuteżnych stanach pracy tyrystora



Charakterystyki napięciowo-prądowe tyrystora w kierunku przewodzenia

wyznacza się w układzie pomiarowym przedstawionym na rysunku 13

Rys 13 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyki napięciowo-prądowej tyrystora

w kierunku przewodzenia

R IG IA

V UAK

W1

V

A A

Zas

ilac

z

regu

low

any

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

UGK

W2

77

Przedstawiony na rysunku 13 układ umożliwia roacutewnież pomiar prądu

podtrzymania IH oraz pomiar napięcia UGT i prądu IGT przełączającego bramki

Pomiaru napięcia UGT i prądu IGT dokonuje się przy określonym przez producenta

napięciu anoda-katoda (przeważnie 6 V lub 12 V)



wartości dopuszczalne maksymalny średni prąd przewodzenia IAmax (IT(AV)M)

szczytowe napięcie pracy w stanie blokowania UP0max (UDWM) szczytowe

wsteczne napięcie pracy UWmax (URWM) szczytowy prąd przewodzenia bramki

IGmax (IFGM) szczytowe napięcie przewodzenia bramki UGKmax (UFGM) oraz

szczytową mocy strat bramki PGmax (PFGM)


3 Wyznaczyć dla kilku prądoacutew bramki IG odpowiadające im wartości napięć

przeskoku (zapłonu) tyrystora UP (Wartości natężeń prądu bramki IG poda

prowadzący zajęcia)

4 Wyznaczyć charakterystykę napięciowo-prądową tyrystora w stanie włączenia

dokonując pomiaroacutew natężenia prądu anodowego IA w funkcji zmian napięcia

anoda-katoda UAK dla prądu bramki IG = 0 (wyłącznik W2 otwarty ndash rys 12)

(Napięcia anoda-katoda UAK należy zmniejszać od wartości maksymalnej

podanej przez prowadzącego do zera)


Tabela 11

Kierunek

przewodzenia

Pomiar napięć przeskoku Stan włączenia (dla IG = 0)

IG UP IA UAK

Lp A V A V

1

2

3

4

itd

UAK = helliphellipV UGT = hellipV IGT = helliphellipA IH = helliphellipA

6 Wyznaczyć wartość anodowego prądu potrzymania IH napięcie przełączające

bramki UGT oraz prąd przełączający bramki IGT (Wartości UGT oraz IGT

78

wyznaczyć dla napięcia anoda-katoda UAK ktoacutere poda prowadzący

zajęcia)Wyznaczone wartości zanotować w ostatnim wierszu tabeli 11

33 Wyznaczenie charakterystyk blokowania i bramkowej

331 Opis stanowiska

Charakterystykę blokowania i charakterystykę bramkową wyznacza się

w przedstawionym wcześniej układzie pomiarowym (rysunek 13) Charakterystyka

blokowania (w kierunku przewodzenia) wyznaczana jest dla prądu bramki roacutewnego

zero IG = 0 (wyłącznik W2 otwarty W1 zamknięty) Charakterystykę bramkową czyli

zależność IG = f(UGK) wyznacza się natomiast przy odłączonym obwodzie anodowym

IA = 0 (wyłącznik W1 otwarty W2 zamknięty)


1 Wyznaczyć charakterystykę napięciowo-prądową tyrystora w stanie

blokowania dokonując pomiaroacutew natężenia prądu anodowego IA w funkcji

zmian napięcia anoda-katoda UAK dla prądu bramki IG = 0 (Napięcia anoda-

katoda UAK należy zwiększać do wartości maksymalnej przy ktoacuterej następuje

przeskok)

2 Wyznaczyć charakterystykę bramkową tyrystora dokonując pomiaroacutew

natężenia prądu bramki IG w funkcji zmian napięcia bramka-katoda UGK przy

odłączonym obwodzie anodowym IA = 0 (Napięcia bramka-katoda UGK

należy zwiększać do wartości maksymalnej prądu przewodzenia bramki IGmax

odczytanej z katalogu)


Tabela 12

Kierunek

przewodzenia

Charakterystyka bramkowa Stan blokowania (dla IG = 0)

IG UGK IA UAK

Lp A V mA V

1

2

3

4

5

itd

79

34 Wyznaczenie charakterystyki w kierunku zaporowym


Charakterystykę napięciowo-prądową tyrystora w kierunku zaporowym wyznacza

się w układzie pomiarowym przedstawionym na rysunku 14






wyłączenia (zaworowym) dokonując pomiaroacutew natężenia prądu anodowego IA

w funkcji zmian napięcia katoda-anoda UKA dla prądu bramki IG = 0

(Napięcia anoda-katoda UKA należy zwiększać do wartości maksymalnej

napięcia wstecznego tyrystora odczytanego z katalogu)


Tabela 13

Kierunek

zaporowy

Stan wyłączenia (dla IG = 0)

IA UKA

Lp mA V

1

2

3

4

5

itd

R IA

UKA V

A

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

80


1 Wykreślić charakterystykę napięciowo-prądową tyrystora w całym zakresie

pracy tzn przy obu kierunkach polaryzacji i we wszystkich trzech stanach

wyłączenia blokowania i włączenia (Należy wykorzystać wyniki pomiaroacutew

zanotowanych we wszystkich tabelach z lewej strony oraz pomiary napięcia

przeskoku) Na wykresie zaznaczyć wartości natężeń prądoacutew i napięć

charakterystycznych

2 Wykreślić charakterystykę napięciowo-prądową bramki (wyniki pomiaroacutew

zawarte są w tabeli 12) Na charakterystyce nanieść zmierzone wartości

napięcia przełączającego bramki UGT i prądu przełączającego bramki IGT

3 Na podstawie charakterystyki napięciowo-prądowej tyrystora wyznaczyć

RZ ndash rezystancję tyrystora w stanie załączenia dla kierunku przewodzenia

RB ndash rezystancję tyrystora w stanie blokowanie

RW ndash rezystancję w stanie wyłączenia dla kierunku zaporowego

4 Dokonać oszacowania niepewności pomiaroacutew i błędoacutew

5 Sprawozdanie




2 Wymienione dane katalogowe badanych tyrystoroacutew




6 Określone w punkcie 4 rezystancje i wartości charakterystyczne prądoacutew

i napięć (prąd podtrzymania napięcia przeskoku itp)


przebiegoacutew katalogowych ewentualnych rozbieżności wynikoacutew dla roacuteżnych

egzemplarzy elementoacutew itp)

81

IX ELEMENTY UKŁADOacuteW TECHNIKI CYFROWEJ

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie zasad działania elementoacutew układoacutew techniki

cyfrowej wykonanych w technologii układoacutew scalonych oraz zdobycie umiejętności

ich identyfikacji Znajomość elementoacutew umożliwi ćwiczącemu wykonanie

i przebadanie kilku prostych aplikacji badanych elementoacutew w roacuteżnych układach

2 Wprowadzenie

System liczenia w ktoacuterym przywykliśmy wykonywać wszystkie rachunki jest

systemem dziesiętnym (decymalnym) W systemie tym rozporządzamy dziesięcioma

roacuteżnymi stanami reprezentowanymi cyframi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jest on

najbardziej rozpowszechnionym systemem przedstawiania liczb i dokonywania

obliczeń nieautomatycznych Natomiast z punktu widzenia obliczeń wykonywanych

przez maszyny cyfrowe szczegoacutelnie korzystny jest dwoacutejkowy (binarny) system

przedstawiania liczb reprezentowany dwoma stanami załączony ndash wyłączony wysoki

poziom napięcia H (ang High) ndash niski poziom napięcia L (ang Low) przedstawiany

przeważnie zwyczajowo choć niejednoznacznie dwoma cyframi 1 i 0

Niejednoznaczność wynika z oznaczania symbolami 1 i 0 zaroacutewno bdquoprawdyrdquo

i bdquofałszurdquo w algebrze Boolersquoa jak roacutewnież stanoacutew logicznych 1 ndash stan wysoki

napięcia 0 ndash stan niski (chociaż prawdą może być stan niski ndash 0)

Niezależnie od tego czy rozpatrujemy stykowe czy bezstykowe elementy

logiczne to mamy do czynienia z binarnym systemem liczbowym i jako zasadę

przyjmiemy konwencję logiki dodatniej Dla urządzeń bezstykowych umownie

przyjmujemy np poziom napięcia bliski napięciu zasilania jako jedynkę logiczną (stan

wysoki) ndash 1 a poziom bliski masie sygnałowej np 0 V za zero logiczne (stan niski) ndash

0 W układach stykowych stan zamknięcia stykoacutew odpowiadać będzie jedynce

logicznej a stan otwarcia stykoacutew logicznemu zeru

82

21 Układy cyfrowe

Układ cyfrowy (ang digital circuit) to rodzaj układu elektronicznego w ktoacuterym

sygnały napięciowe przyjmują tylko określoną liczbę poziomoacutew Najczęściej liczba

poziomoacutew napięć jest roacutewna dwa a poziomom przypisywane są cyfry 0 i 1 Układy

cyfrowe realizują operacje zgodnie z algebrą Boolersquoa i z tego powodu nazywane są też

układami logicznymi (ang logic circuit)

Do budowy układoacutew cyfrowych wykorzystuje się bramki logiczne tzw funktory

(funktor ndash element realizujący funkcję) wykonujące elementarne operacje znane

z algebry Boolersquoa negację (NOT) iloczyn logiczny prosty (AND) lub zanegowany

(NAND) sumę logiczną (OR czy NOR) roacuteżnicę symetryczną (XOR lub EXOR) itp

Stopień skomplikowania i miniaturyzacja wspoacutełczesnych układoacutew elektronicznych

spowodowały że bramki przerzutniki oraz większe bloki funkcjonalne do

mikroprocesora włącznie wykonuje się jako układy scalone

Najbardziej rozpowszechnione obecnie są dwie technologie wykonywania

scalonych układoacutew logicznych technologia TTL (ang Transistor-Transistor Logic) ndash

bramki bipolarne oraz technologia CMOS (ang Complementary MOS) ndash bramki

unipolarne

22 Funkcje logiczne Algebra Boolersquoa

W praktyce wielokrotnie zachodzi potrzeba utworzenia nowych sygnałoacutew

cyfrowych (sygnały wyjściowe) powiązanych logicznie z już istniejącymi sygnałami

cyfrowymi (sygnały wejściowe) Powoduje to konieczność skonstruowania układu

przetwarzającego logiczne sygnały wejściowe na wyjściowe Układem

przetwarzającym jest oczywiście cyfrowy układ logiczny Jeżeli układ zawiera

wyłącznie elementy binarne to zaroacutewno sygnały wejściowe jak i wyjściowe mogą

przyjąć jedną z dwu wartości logicznych Wartość logiczną sygnału można wyrazić za

pomocą zmiennej logicznej Zmienna logiczna przybiera tylko dwie wartości prawda

ndash 1 (element działa) i fałsz ndash 0 (element nie działa) Zmienne logiczne oznacza się

symbolami matematycznymi (np wejściowe literami małymi a b c ditd

a wyjściowe dużymi X Y Zhellipitd)

Związki logiczne zachodzące pomiędzy sygnałami wejściowymi i wyjściowymi

opisuje się za pomocą funkcji logicznych Funkcje te nazywane są roacutewnież operacjami

logicznymi czy funkcjami boolowskimi Jeżeli elektryczny sygnał dwustanowy

potraktujemy jak zmienną logiczną to działanie układoacutew cyfrowych można

83

przedstawić jako wykonanie operacji logicznych na tych zmiennych Inaczej moacutewiąc

sygnał wyjściowy jest funkcją sygnałoacutew wejściowych w sensie algebry Boolersquoa

Podstawowymi operacjami (funkcjami) logicznymi algebry Boolersquoa są

Negacja (dopełnienie ndash operacja jednoargumentowa bdquo macr rdquo NOT ndash nie)

Suma logiczna (alternatywa ndash działanie dwuargumentowe bdquo + rdquo OR ndash lub)

Iloczyn logiczny (koniunkcja ndash działanie dwuargumentowe bdquo middot rdquo AND ndash i)

Działania na zmiennych logicznych podlegają podstawowym prawom algebry

Boolersquoa wynikającym z definicji tej algebry

abba prawo przemienności dodawania

abba prawo przemienności mnożenia

b)ca(a)cb(c)ba( prawo łączności dodawania

b)ca(a)cb(c)ba( prawo łączności mnożenia

caba)cb(a prawo rozdzielności mnożenia

cba)ca()ba( prawo rozdzielności dodawania

abaa prawo absorpcji (reguła sklejania sumy)

aa)ba( prawo absorpcji (reguła sklejania iloczynu)

0aa

1aa

Korzystając z powyższego można wykazać słuszność następujących twierdzeń

aaa aaa a0a a1a 11a 00a aa

babba babba

Szczegoacutelne znaczenie przy przekształceniach (zwłaszcza minimalizacji) wyrażeń

boolowskich mają twierdzenia zwane prawami de Morgana

cbacba prawo de Morgana dla negacji sumy

cbacba prawo de Morgana dla negacji iloczynu

Oproacutecz podstawowych funkcji logicznych algebry Boolersquoa (sumy ndash OR iloczynu

ndash AND i negacji ndashNOT) w zastosowaniach praktycznych ogromne znaczenie mają

Funkcja Sheffera babab|a występująca pod nazwą NAND (tak jak

i jej funktor equiv bramka) Określenie NAND jest złożeniem wyrazoacutew Not ndash

AND

Funkcja Piercersquoa bababa występująca pod nazwą NOR (tak jak

i jej funktor equiv bramka) Określenie NOR jest złożeniem wyrazoacutew Not ndash OR

Zaroacutewno zbioacuter funktoroacutew NAND jak i NOR pozwala samodzielnie zrealizować

dowolną funkcję logiczną (system funkcjonalnie pełny)

84

Suma modulo 2 (nieroacutewnoważność) babababa występująca

pod nazwą XOR lub EXOR (tak jak i jej funktor equiv bramka) Określenie

EXOR jest złożeniem wyrazoacutew EXclusive ndash OR w skroacutecie XOR

Roacutewnoważność bababa)ba(ba występująca pod

nazwą EXNOR (tak jak i jej funktor equiv bramka) Określenie EXNOR jest

złożeniem wyrazoacutew EXclusive ndash Not ndash OR

W postaci układu scalonego produkowana jest roacutewnież bramka złożona realizująca

funkcję dcbaY występująca pod nazwą AOI Określenie AOI jest złożeniem

wyrazoacutew AND ndash OR ndash INVERT (Inwerter ndash podzespoacuteł elektroniczny wykonujący

funkcję logiczną negacji ndash NOT)

23 Klasyfikacja układoacutew cyfrowych

Ze względu na sposoacuteb przetwarzania informacji rozroacuteżnia się dwie głoacutewne klasy

układoacutew logicznych

układy kombinacyjne ndash w ktoacuterych stan sygnałoacutew wyjściowych zależy tylko

od stanu sygnałoacutew wejściowych (układy bez sprzężeń zwrotnych)

układy sekwencyjne ndash w ktoacuterych stan sygnałoacutew wyjściowych zależy nie

tylko od bieżących lecz roacutewnież od poprzednich wartości sygnałoacutew

wejściowych Układy sekwencyjne mają właściwość pamiętania stanoacutew

logicznych (zawierają komoacuterki pamięci ndash przerzutniki)

Układy logiczne dzielą się roacutewnież na synchroniczne i asynchroniczne

Synchroniczne zmieniają stany wyjść zgodnie ze zmianą taktu generatora

synchronizującego asynchroniczne w czasie bieżącym (zależnym tylko od czasu

propagacji sygnału przez układ ndash kilka kilkanaście [ns])

231 Układy kombinacyjne

Proste kombinacyjne układy cyfrowe nazywane bramkami (funktorami) realizują

funkcje logiczne jednej lub wielu zmiennych logicznych Y = f(a1 a2 a3akan)

Realizację praktyczną układu kombinacyjnego przeprowadza się po minimalizacji

(przeważnie do postaci kanonicznej) funkcji boolowskiej Minimalizacji można

dokonywać roacuteżnymi metodami algebraiczną funkcjonałoacutew tablic (siatek) Karnaugha

Quinersquoa ndash Mc Cluskeya itp W technice układoacutew scalonych oproacutecz podstawowych

bramek logicznych (NAND NOR NOT AND OR XOR EXNOR AOI

i wzmacniaczy cyfrowych) realizowane są roacutewnież układy specjalizowane

85

sumatory binarne (układy dodawania liczb binarnych)

komparatory cyfrowe (układy poroacutewnywania dwu liczb binarnych)

układy zamiany kodoacutew w tym

dekodery (układy zamieniające liczbę n ndash bitową na słowo w kodzie

jeden z n 1 z n)

kodery (układy zamieniające słowo w kodzie jeden z n 1 z n na

słowo w innym kodzie)

transkodery (układy zamieniające słowo w jednym kodzie na słowo

w innym kodzie)

multipleksery (układy o 2n wejściach i jednym wyjściu oraz n wejściach

adresowych)

demultipleksery (układy o jednym wejściu i 2n wyjściach oraz n wejściach

adresowych)

programowalne struktury logiczne (układy PAL i PLA) Oba układy mają

matryce o programowalnych połączeniach Układ PLA (ang Programable

Logic Arrays) jest bardziej bdquoelastyczny łączeniowordquo od układoacutew PAL (ang

Programable Array Logic) [3]

2311 Podstawowe bramki logiczne

Bramka OR jest układem cyfrowym o dwu lub większej liczbie wejść i realizuje

funkcje sumy logicznej zmiennych wejściowych Symbole troacutejwejściowej bramki OR

oraz tablice wartości funkcji (tablice prawdy) przedstawiono na rysunku 11 Symbole

stosowane w Unii Europejskiej (UE) są usankcjonowane w Polsce normą PN -

EN 60617-12

Rys 11 Symbole bramki (funktora) OR wraz z tablicą wartości funkcji

Bramka AND jest układem cyfrowym o dwu lub większej liczbie wejść

i realizuje funkcje iloczynu logicznego zmiennych wejściowych Symbole

c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

gt1 a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L L

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

86

troacutejwejściowej bramki AND oraz tablice wartości funkcji (tablice prawdy)


Rys 12 Symbole bramki (funktora) AND wraz z tablicą wartości funkcji

Bramka NOT jest układem cyfrowym o jednym wejściu i realizuje funkcje

negacji zmiennej wejściowej Symbole bramki NOT oraz tablice wartości funkcji

(tablice prawdy) przedstawiono na rysunku 13

Rys 13 Symbole bramki (funktora) NOT wraz z tablicą wartości funkcji

Bramka NOR jest układem cyfrowym o dwu lub większej liczbie wejść

i realizuje funkcje negacji sumy zmiennych wejściowych Symbole troacutejwejściowej

bramki NOR oraz tablice wartości funkcji (tablice prawdy) przedstawiono na rysunku

14

Rys 14 Symbole bramki (funktora) NOR wraz z tablicą wartości funkcji

Bramka NAND jest układem cyfrowym o dwu lub większej liczbie wejść

i realizuje funkcje negacji iloczynu zmiennych wejściowych Symbole troacutejwejściowej

c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L L

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol stosowany

dawniej

aY

aY

aY a

a

a Y

L H

H L

a 1

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

cbaY

cbaY

cbaY a b c Y

H H H L

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L H

c

c

b

a

gt1 a

a

b

b c

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

87

bramki NAND oraz tablice wartości funkcji (tablice prawdy) przedstawiono na

rysunku 15

Rys 15 Symbole bramki (funktora) NAND wraz z tablicą wartości funkcji

Bramka XOR jest układem cyfrowym o dwu wejściach i realizuje funkcje

nieroacutewnoważności ( babaY ) zmiennych wejściowych Symbole

dwuwejściowej bramki XOR oraz tablice wartości funkcji (tablice prawdy)


Rys 16 Symbole bramki (funktora) XOR wraz z tablicą wartości funkcji

Bramka EXNOR jest układem cyfrowym o dwu wejściach i realizuje funkcje

roacutewnoważności ( babaY ) zmiennych wejściowych Symbole dwuwejściowej

bramki EXNOR oraz tablice wartości funkcji (tablice prawdy) przedstawiono na

rysunku 17

Rys 17 Symbole bramki (funktora) EXNOR wraz z tablicą wartości funkcji

c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H L

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L H

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

abbaY

abbaY

abbaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H L

L H H

H L H

L L L

e

Symbol stosowany

w USA

Symbol stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

babaY

babaY

babaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H H

L H L

H L L

L L H

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

e

88

Wyjście (Y) bramki XOR jest w stanie wysokim (H) jeżeli stany wejść (a b) są

roacuteżne Dla bramki EXNOR natomiast jest odwrotnie wyjście (Y) jest w stanie

wysokim (H) jeżeli stany wejść (a b) są takie same Omawiane bramki mają duże

znaczenie praktyczne w układach konwersji kodoacutew korekcji błędoacutew itp

232 Układy sekwencyjne

Układy sekwencyjne mające własność pamiętania stanoacutew logicznych muszą

zawierać elementy pamięci Rolę elementu pamiętającego jeden bit informacji spełnia

przerzutnik bistabilny Jednocześnie sam przerzutnik jest najprostszym układem

sekwencyjnym Najprostsze przerzutniki zaroacutewno asynchroniczne RS jak

i synchroniczne RS-T budowane są z bramek logicznych NAND lub NOR

Praktycznie jednak wykorzystuje się przede wszystkim przerzutniki synchroniczne

w postaci układoacutew scalonych W technice układoacutew scalonych wytwarzane są

przerzutniki wyzwalane poziomem wyzwalane zboczem i dwutaktowe typu MS

(Master ndash Slave) Oproacutecz podstawowych układoacutew przerzutnikoacutew scalonych typu RS

RS-T JK D T JK-MS D-MS realizowane są roacutewnież scalone sekwencyjne układy

funkcjonalne

rejestry (roacutewnoległe szeregowe roacutewnoległo-szeregowe szeregowo-

roacutewnoległe)

liczniki (jednokierunkowe rewersyjne pierścieniowe)

dzielniki częstotliwości impulsoacutew (modulo n)

pamięci typu RAM

2321 Podstawowe typy przerzutnikoacutew

Przerzutnik RS asynchroniczny jest najprostszym układem z pamięcią i można

go zbudować z dwoacutech bramek NOR Przerzutnik ma dwa wejścia kasujące R (ang

Reset) oznaczane roacutewnież CLR (ang CLeaR) i ustawiające (wpisujące) S (ang Set)

oznaczane roacutewnież PR (ang PReset) oraz dwa wyjścia proste Q i zanegowane Q

Sygnały R i S nie mogą być jednocześnie w stanie wysokim H z powodu

niejednoznaczności stanu wyjść Q i Q Opis działania przerzutnika podawany jest

w postaci tablic działania nazywanych roacutewnież tablicami przejść stanoacutew lub prawdy

[3] W tablicach działania oproacutecz kolumn stanoacutew wejść (np R i S) występują roacutewnież

kolumny stanoacutew wyjść QN i QN+1 W kolumnie QN wpisane są stany wyjścia Q

przerzutnika przed wystąpieniem zmiany sygnałoacutew wejściowych dla przerzutnika

asynchronicznego lub sygnału taktującego dla przerzutnika synchronicznego

89

W kolumnie QN+1 wpisane są stany wyjścia Q po zmianie sygnałoacutew wejść

asynchronicznych lub wejścia taktującego Układ asynchronicznego przerzutnika RS

wraz z symbolem i tablicą działania przedstawiono na rysunku 18

Rys 18 Asynchroniczny przerzutnik RS i jego tablica działania

Przerzutnik RS synchroniczny oznaczany czasem jako RS-T można zbudować

z bramek NAND W poroacutewnaniu do poprzednika ma dodatkowe wejście T zwane

wejściem synchronizującym lub zegarowym (oznaczane roacutewnież C CK CL CP lub

CLK) Sposoacuteb działania przerzutnika RS-T jest identyczny jak przerzutnika RS jeżeli

wejście zegarowe T znajduje się w stanie aktywnym (T = 1) Dla stanu T = 0 sygnały

wyjściowe Q i Q nie ulegają zmianie bez względu na stan wejść informacyjnych

R i S Układ synchronicznego przerzutnika RS-T wraz z symbolem graficznym

przerzutnika (wykonanego w technologii scalonej) przedstawiono na rysunku 19

Rys 19 Synchroniczny przerzutnik RS-T i jego tablica działania

Przerzutnik JK jest rozwinięciem przerzutnika RS-T i może być budowany

z bramek NAND (rysunek 20) przeważnie jednak występuje jako układ scalony

Wejście K odpowiada wejściu R a wejście J wejściu S W odroacuteżnieniu od

przerzutnika RS-T sygnały na wejściach K i J mogą być jednocześnie w stanie

wysokim Jeżeli K = 1 i J = 1 to po przejściu impulsu taktującego stan wyjść Q i Q

S

R Q

Q

R S QN QN+1 Stan QN+1

L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski

H H L (00) zabroniony

H H H (00) zabroniony

S

R Q

Q

gt1

gt1

S

R

T

Q

Q

S

C

R

Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



amp

amp

amp

amp

90

zmieni się na przeciwny Przerzutniki JK są przeważnie układami dwutaktowymi

określanymi mianem MS (Master ndash Slave) to znaczy że zbocze narastające sygnału

zegarowego (taktującego) wpisuje informację z wejść J i K do wewnątrz układu

(przerzutnik master) a zbocze opadające wystawia odpowiedź (przerzutnik slave) na

wyjścia Q i Q Scalone przerzutniki synchroniczne JK-MS posiadają roacutewnież tzw

wejścia przygotowujące (programujące) R i S ustawiające nadrzędnie stan wyjść Q

i Q przerzutnika slave (wejścia R i S działają tak jak zanegowane wejścia R S

przerzutnika asynchronicznego) Funkcja logiczna przerzutnika JK ma postać

NNNN1N

QKQJQ

Rys 20 Synchroniczny przerzutnik JK-MS i jego symbol

Tablice działania przerzutnika JK-MS przedstawiono na rysunku 21

Rys 21 Tablica działania synchronicznego przerzutnika JK-MS

Przerzutnik typu D może być budowany z bramek logicznych przeważnie

jednak występuje jako układ scalony i jest odmianą przerzutnika JK-MS Przerzutniki

typu D służą głoacutewnie do budowy roacuteżnych typoacutew rejestroacutew i pamięci Realizację

J K QN QN+1 Stan QN+1

L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany

bdquomasterrdquo bdquoslaverdquo

Q

Q

J

K

T

S

R

S

C

R

Q

Q

J

K

amp

amp

amp amp amp

amp

amp amp amp amp

amp

91

przerzutnika D z przerzutnika JK-MS oraz tabelę jego działania przedstawiono na

rysunku 22

Rys 22 Realizacja przerzutnika typu D i jego tablica działania

Przerzutnik typu T występuje jako układ scalony i jest odmianą przerzutnika

JK - MS Przerzutniki typu T służą głoacutewnie do budowy dzielnikoacutew częstotliwości

impulsoacutew i licznikoacutew pamięci Konwersję przerzutnika JK-MS w przerzutnik D oraz

tabelę jego działania przedstawiono na rysunku 23

Rys 23 Realizacja przerzutnika typu T i jego tablica działania

Symbole graficzne przerzutnikoacutew (oraz bardziej złożonych układoacutew logicznych)

uwzględniają sposoacuteb oddziaływania sygnałoacutew wejściowych (zwłaszcza zegarowego)

na stan wyjść układu Oznaczenia sposoboacutew wyzwalania (synchronizacji)

przerzutnikoacutew przedstawiono na rysunku 24

Rys 24 Oznaczenia graficzne wejść przerzutnikoacutew (na przykładzie wejścia C)

Ze scalonych przerzutnikoacutew synchronicznych można tworzyć przerzutniki

asynchroniczne ustawiając wysoki stan wejścia zegarowego lub w przypadku

przerzutnika typu T wysoki stan wejść informacyjnych

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 1

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 0

Oddziaływanie

zboczem

narastającym

Oddziaływanie

zboczem

opadającym

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

T

J=T K QN QN+1 Stan QN+1

L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

D

J=D K QN QN+1 Stan QN+1

H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

1

92

2322 Podstawowe zastosowania przerzutnikoacutew Liczniki

Licznik ndash to układ sekwencyjny w ktoacuterym istnieje jednoznaczne

przyporządkowanie liczbie wprowadzonych impulsoacutew stanu zmiennych wyjściowych

Ogoacutelnie licznik zawiera pewną liczbę N przerzutnikoacutew odpowiednio ze sobą

połączonych Liczba przerzutnikoacutew określa maksymalną możliwą pojemność licznika

roacutewną 2N Każdy licznik charakteryzuje się określoną pojemnością S czyli liczbą

rozroacuteżnianych stanoacutew logicznych Po zapełnieniu licznik kończy cykl pracy

i przeważnie wraca do stanu początkowego Jeśli licznik ma S (N2S )

wyroacuteżnialnych stanoacutew to określa się go jako licznik modulo S (np licznik modulo 10

jest licznikiem dziesiętnym tzw dekadą liczącą) Stan wyjść licznika odpowiada

liczbie zliczanych impulsoacutew wyrażanej w określonym kodzie Licznik zliczający

impulsy w naturalnym kodzie dwoacutejkowym jest nazywany licznikiem binarnym

(dwoacutejkowym) Liczniki modulo 10 liczą przeważnie w kodzie dwoacutejkowo ndash

dziesiętnym BCD (ang Binary Coded Decimal) Oproacutecz wejścia impulsoacutew zliczanych

licznik ma przeważnie roacutewnież wejście zerujące stan licznika i może mieć także

wejścia ustawiające stan początkowy Schemat licznika binarnego (modulo16)

utworzonego z przerzutnikoacutew JK przedstawiono na rysunku 25

Rys 25 Asynchroniczny licznik binarny

2323 Podstawowe zastosowania przerzutnikoacutew Rejestry

Rejestr ndash to układ sekwencyjny zbudowany z przerzutnikoacutew służący do

przechowywania informacji zapisanej w postaci cyfrowej Informacja w wybranych

chwilach czasu przepisywana jest z wejścia na wyjście rejestru W zależności od

sposobu wprowadzania i wyprowadzania informacji rozroacuteżniamy następujące typy

rejestroacutew

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

impulsy

zliczane

zerowanie

QA QB QC QD bdquo1rdquo

przeniesienie

liczba zliczonych impulsoacutew ndash w kodzie dwoacutejkowym

93

roacutewnoległe (buforowe) PIPO (ang Paralel In Paralel Out) ndash zapis i odczyt

odbywa się w sposoacuteb roacutewnoległy

szeregowe (przesuwające) SISO (ang Serial In Serial Out) ndash zapis i odczyt

odbywa się w sposoacuteb szeregowy

szeregowo ndash roacutewnoległe SIPO (ang Serial In Paralel Out) ndash zapis

szeregowy a odczyt roacutewnoległy

roacutewnoległo ndash szeregowe PISO (ang Paralel In Serial Out) ndash zapis

roacutewnoległy a odczyt szeregowy

Schemat rejestru roacutewnoległego przedstawiono na rysunku 26 a rejestru

szeregowego na rysunku 27 Oba rejestry utworzono z przerzutnikoacutew typu D

i przedstawiono dla słowa czterobitowego

Rys 26 Czterobitowy rejestr roacutewnoległy (buforowy)

Rys 27 Czterobitowy rejestr szeregowy (przesuwający)

S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

QA QB QC QD

wyjście roacutewnoległe

wpis

A B C D

wejście roacutewnoległe

S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

wyjście szeregowe

wpis

wejście szeregowe

H

H

L

H

1

2

3

4

H

L

H

H

94

3 Badania i pomiary


Do badań kombinacyjnych i sekwencyjnych elementoacutew układoacutew cyfrowych

wykorzystujemy cztery cyfrowo ndash analogowe trenażery typu ETS ndash 7000 Widok

jednego stanowiska do badań elementoacutew cyfrowych przedstawiono na rysunku 28

Rys 28 Trenażer analogowo-cyfrowy typu ETS ndash 7000

Pojedynczy trenażer wyposażony jest w uniwersalną wymienną płytę montażową

16 i zawiera

zasilacz prądu stałego z możliwością oddzielnej regulacji napięć ujemnych

potencjometrem 2 i dodatnich potencjometrem 3 Dla napięć ujemnych

w zakresach ndash 5 V divide 0 V (300 mA) lub ndash 15 V divide 0 V (500 mA) oraz dla

napięć dodatnich 0 V divide + 5 V (1 A) lub 0 V divide + 15 V (500 mA)

generator funkcyjny z przełącznikiem rodzaju funkcji 8 umożliwiający

podanie na wyjście przebiegu o regulowanej 7 wartości amplitudy Dla

przebiegu sinusoidalnego w zakresie 0 divide 8 V dla przebiegu troacutejkątnego

0 divide 6 V dla przebiegu prostokątnego 0 divide 8 V Dla przebiegu nazwanego

1

3

2

16

4

5

9

7

8

18

17

15

13

14

12

11

10

6

95

TTL MODE wartość amplitudy jest stała i wynosi 5 V Generator ma pięć

ustawianych przełącznikiem 9 podzakresoacutew częstotliwości

1 Hz divide 10 Hz 10 Hz divide 100 Hz 100 Hz divide 1 kHz 1 kHz divide 10 kHz oraz

10 kHz divide 100 kHz z możliwością płynnej regulacji 6 częstotliwości

w podzakresach

dwa wyświetlacze siedmiosegmentowe LED ndash 15

osiem diod świecących w kolorze czerwonym ndash 17

dwa klucze impulsowe ndash 10

głośnik o mocy 025 mW i impedancji 8 Ω ndash 12

Ponadto na płycie czołowej znajdują się

wyłącznik zasilania ndash 1

potencjometr 100 kΩ o charakterystyce logarytmicznej typu B ndash 4


osiem przełącznikoacutew dwupołożeniowych ndash bdquoklucze danychrdquo ndash 14

dwa wyjścia na gniazda BNC ndash 13

dwa wyjścia na gniazda radiowe ndash 11

wyjściowe złącze uniwersalne ndash 18

32 Badania elementoacutew układoacutew cyfrowych Uwagi ogoacutelne

Badania elementoacutew układoacutew cyfrowych przeprowadza się na stanowisku

opisanym w poprzednim punkcie (p 31) Układy scalone zawierające badane

elementy umieszcza się w płycie montażowej 16 Do układoacutew doprowadza się

zasilanie zgodnie z danymi producenta (numer końcoacutewki wartość napięcia

polaryzacja itp) Katalogi układoacutew scalonych dostępne są u prowadzącego zajęcia

Następnie zestawia się układ pomiarowy zgodnie z wyznaczonym schematem

montażowym Stany wejściowe stałonapięciowe zadaje się przełącznikami 14 stany

wyjściowe zmienne (np taktujące) kluczami impulsowymi 10 lub z wyjścia TTL

MODE generatora funkcyjnego W celu detekcji stanoacutew sygnałoacutew wyjściowych do

wyjść układu podłącza się w zależności od potrzeb diody świecące 17)

wyświetlacze siedmiosegmentowe 15 głośnik 12 albo poprzez wyjścia 13 lub

11 detektor zewnętrzny (np oscyloskop lub woltomierz cyfrowy) W razie potrzeby

można roacutewnież dokonać wizualizacji stanoacutew wejściowych układu na diodach

świecących LED 17

96

33 Wyznaczenie wartości funkcji wyjściowych bramek logicznych


1 Zaznajomić się z danymi katalogowymi układoacutew scalonych UCY7400N

UCY7402N UCY7486N UCY7410N UCY7451N lub ich zamiennikami

2 Sporządzić schematy montażowe wybranych elementoacutew (dla jednej bramki)

w celu wyznaczenia wartości funkcji wyjścia (tablicy prawdy)

3 Kolejno zamodelować układy na stanowisku ETS ndash 7000

4 Wypełnić tablice prawdy zgodnie z przedstawioną tabelą 11

Tabela 11

Lp Stany wejść Stany wyjść

d c b a UCY7400 UCY7402 UCY7486 UCY7410 UCY7451

Y1 Y2 Y3 Y4 Y5

1 0 0 0 0

2 0 0 0 1

3 0 0 1 0

4 0 0 1 1

5 0 1 0 0 Xxxx Xxxx Xxxx




9 1 0 0 0 Xxxx Xxxx Xxxx xxxX

10 1 0 0 1 Xxxx Xxxx Xxxx Xxxx







5 Narysować realizację funkcji cbaY na bramkach NOR lub NAND

(wyboru dokona prowadzący) zamodelować układ na trenażerze i sprawdzić

praktycznie działanie układu (tablice prawdy)

34 Wyznaczenie wartości funkcji działania przerzutnikoacutew




97

2 Sporządzić schematy montażowe jednego przerzutnika JK-MS (UCY74107)

oraz jednego przerzutnika typu D (UCY7474) w celu wyznaczenia wartości

ich funkcji działania (tablicy prawdy)


4 Wypełnić tablice działania przerzutnikoacutew zgodnie z tabelą 12 Stan wyjścia

przerzutnika określa się po przejściu impulsu taktującego podanego z klucza

impulsowego 10 Stan początkowy na wyjściu Q przerzutnika ustawiamy

korzystając z wejścia asynchronicznego R

Tabela 12

Lp

Przerzutnik JK-MS (UCY74107) Przerzutnik D

(UCY7474)

J K QN QN+1 D QN QN+1

1 0 0 0 0 0

2 0 1 0 1 0

3 1 0 0 0 1

4 1 1 0 1 1

5 0 0 1 Xxxx Xxxx xxxX

6 0 1 1 Xxxx Xxxx Xxxx


8 1 1 1 Xxxx xxxX Xxxx

35 Wyznaczenie stanoacutew wyjść licznikoacutew

351 Licznik modulo 2 Przebieg ćwiczenia

1 Na podstawie schematu przedstawionego na rysunku 29 wykorzystując

układ scalony UCY74107 zbudować licznik modulo 2 (przerzutnik typu T)

2 Układ zamodelować na stanowisku ETS ndash 7000

3 Wyznaczyć wartości stanoacutew wyjściowych Stany wyjścia zapisać w tabeli 13

Tabela 13

Rys 29 Licznik modulo 2

5V wy

we C

R

Q

Q

J

K

Lp

Licznik modulo 2

(UCY74107)

we QN QN+1

1 0 0

2 1 0

3 0 1

4 1 1

98



układ scalony UCY74107 zbudować licznik modulo 4



Tabela 14


4 Wykorzystując licznik modulo 4 głośnik 12 i generator zamodeluj układ

przedstawiony na rysunku 31

Rys 31 Układ licznika modulo 4 z generatorem i głośnikiem

5 Przełączaj głośnik między punktami A B C Określ roacuteżnice w działaniu

głośnika Wnioski wynikające z włączenia licznika modulo 2 (punkt B) oraz

modulo 4 (punkt C) zanotuj


1 Wykorzystując układ scalony UCY7493 zrealizować licznik modulo 16

2 Układ zamodelować na stanowisku ETS ndash 7000 zgodnie ze schematem

podanym na rysunku 32 Na wejście podać sygnał z generatora (TTL MODE)

Lp

Licznik modulo 4

(UCY74107)

we wy1 wy2

1 0

2 1

3 0

4 1

5 0

6 1

7 0

8 1

5V

we C

R

Q

Q

J

K

wy2

C

R

Q

Q

J

K

wy1

5V

C

R

Q

Q

J

K

C

C

R

Q

Q

J

K

B A

Generator

1kHz

99

o jak najmniejszej częstotliwości (umożliwi to obserwacje zmian stanoacutew

licznika) lub z klucza impulsowego 10 (taktowanie ręczne) Wyjścia A B

C D podłączyć do wyświetlacza siedmiosegmentowego 15 i roacutewnolegle do

czterech diod świecących 17

Rys 32 Układ połączeń scalonego licznika modulo 16

Sygnał wyjściowy ma cztery bity A B C D z ktoacuterych A jest bitem

najmłodszym LSB (ang Least Significant Bit) D najstarszym MSB (ang

Most Significant Bit)

Licznik modulo 16 można roacutewnież wykonać korzystając z innych układoacutew

scalonych na przykład dwoacutech przerzutnikoacutew UCY74107N lub UCY7476N

3 Wyznaczyć wartości stanoacutew wyjściowych dla co najmniej szesnastu taktoacutew

Stany wyjścia zapisać w tabeli 15

Tabela 15

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna D C B A D C B A

0 0 0 0 0 0 9

1 10

2 11

3 12

4 13

5 14

6 15

7 16

8 17

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC

NC NC NC BWE R0(1) R0(2)

wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

100












oraz bramki UCY7400N

3 Wyznaczyć wartości stanoacutew wyjściowych dla co najmniej jedenastu taktoacutew


Tabela 16

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 7

1 8

2 9

3 10

4 11

5 12

6 13

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

101

36 Wyznaczenie stanoacutew wyjść rejestroacutew

361 Rejestr szeregowo-roacutewnoległy Przebieg ćwiczenia

1 Wykorzystując układ scalony UCY7475N (poczwoacuterny przerzutnik typu D)

zrealizować rejestr szeregowo-roacutewnoległy


podanym na rysunku 34 Na wejście informacyjne podać sygnał

z przełącznika dwupołożeniowego 15 Na wejście zegarowe podać sygnał

z klucza impulsowego 10 (taktowanie ręczne) Wyjścia A B C D

podłączyć do wyświetlacza siedmiosegmentowego 15 i roacutewnolegle do

czterech diod świecących 17 Rejestr można roacutewnież wykonać korzystając

z dwoacutech przerzutnikoacutew typu D ndash UCY7474N albo z dwoacutech przerzutnikoacutew JK

ndash UCY74107N i bramek negacji UCY7404N lub bramek NAND ndash

UCY7400N

Rys 34 Układ połączeń scalonego rejestru szeregowo roacutewnoległego

3 Wyznaczyć wartości stanoacutew wyjściowych dla trzech serii po cztery takty

zmieniając dla każdej serii czterobitowe słowo wejściowe Rejestr należy

wyzerować przed każdą serią wpisując czterema taktami stan 0 0 0 0 Stany

wyjścia zapisać w tabeli 17

15 16 14 13 12 11 10

3 1 4 5 6 7 8

Masa

UCC

C D C C C

Q

D

Q

Q3 Q4 C12 Q1 Q2

D4 Q4 C34 Q1 D1 D2

Wejście

szeregowe

D B C

Q3

A

+5V

LSB MSB

9

2

Q

D

Q Q

D

Q

Q Q Q Q

D3

Q2

Wejście

taktujące

Wyjścia roacutewnoległe

102

Tabela 17

Słowo wejściowe Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4


1 Odnośnie do punktu 331 Na podstawie tablic prawdy wyznaczyć analityczną

postać funkcji wyjściowych badanych bramek logicznych

2 Odnośnie do punktu 341 Na podstawie tablic działania wyznaczyć

analityczną postać funkcji wyjściowych przerzutnika JK i przerzutnika typu D

3 Dla licznika modulo16 modulo 10 i rejestru szeregowo-roacutewnoległego wyraź

wartości słoacutew binarnych w systemie dziesiętnym

5 Sprawozdanie


1 Stronę tytułową (nazwa ćwiczenia numer sekcji nazwiska i imiona


2 Dane katalogowe badanych układoacutew cyfrowych

3 Schematy układoacutew montażowych

4 Tabele wynikoacutew badań

5 Opracowania wynikoacutew zgodnie z punktem 4

6 Uwagi i wnioski dotyczące wynikoacutew wykonanych badań

103

X PRZETWORNIKI ANALOGOWO-CYFROWE

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest przedstawienie metod przetwarzania analogowo-cyfrowego

W szczegoacutelności zaś poznanie właściwości przetwornika napięcie ndash liczba binarna

(UNX) działającego według metody kompensacyjnej roacutewnomiernej przetwornika

napięcie ndash częstotliwość (Uf) i przetwornika rezystancja ndash przedział czasu (RΔt)

2 Wprowadzenie

Przetworniki analogowo-cyfrowe (ang Analog-to-Digital Converter) nazywane

konwertorami AD to urządzenia przetwarzające ciągły analogowy sygnał wejściowy

(jedno wejście) na odpowiadający mu dyskretny cyfrowy sygnał wyjściowy (n wyjść

dwustanowych) W procesie konwersji analogowo ndash cyfrowej zachodzą trzy

podstawowe operacje

kwantowanie sygnału (dyskretyzacja w poziomie przeważnie w dziedzinie

napięcia)

proacutebkowanie sygnału (dyskretyzacja w dziedzinie czasu)

kodowanie sygnału

Procesy te mogą przebiegać roacutewnocześnie lub kolejno

21 Metody przetwarzania AC (analogowo-cyfrowego)

Generalnie rozroacuteżnia się metody pośrednie bezpośrednie i kombinowane

przetwarzania AC

A Metody pośrednie

metoda czasowo-impulsowa

prosta (pojedynczego całkowania)

z podwoacutejnym całkowaniem

z potroacutejnym (lub wielokrotnym) całkowaniem

metoda częstotliwościowa

prosta

z podwoacutejnym przetwarzaniem

delta ndash sigma (Δ ndash Σ)

104

B Metody bezpośrednie

metoda kompensacyjna

kompensacji roacutewnomiernej

kompensacji wagowej

metoda bezpośredniego poroacutewnania

roacutewnoległego poroacutewnania

C Metody kombinowane (dwustopniowe dwutaktowe kaskadowe)

szeregowo-roacutewnoległego poroacutewnania

częstotliwościowo-kompensacyjna

częstotliwościowo-czasowa

22 Przegląd wybranych metod przetwarzania analogowo-cyfrowego

Przegląd zawiera schematy blokowe wykresy czasowe i opis podstawowych

własności poszczegoacutelnych metod

221 Metoda czasowo-impulsowa prosta

Sposoacuteb działania przetwornika AC opartego na metodzie czasowo-impulsowej

prostej przedstawiono na schemacie blokowym ndash rysunek 11 Na rysunku

umieszczono roacutewnież przykładowe wykresy przebiegoacutew czasowych napięcia

w ważnych dla istoty działania miejscach układu

Rys 11 Zasada działania przetwornika AC w metodzie czasowo-impulsowej

ST

AR

T

ST

OP

ST

OP

ST

AR

T

UIW

UNL UX

NX

UIW

UNL

STOP

G I W

G N L

K Licznik

ST

AR

T

UX t

t

t

K

Oznaczenia blokoacutew funkcjonalnych

K - komparator (układ poroacutewnujący)

GIW - generator impulsoacutew wzorcowych

GNL - generator napięcia liniowo narastającego

amp

105

W metodzie tej licznik zlicza impulsy wytwarzane przez generator impulsoacutew

wzorcowych w czasie otwarcia bramki logicznej czyli między sygnałami start ndash stop

Sygnały start i stop pojawiają się na wyjściach komparatoroacutew w chwili gdy napięcie

generatora przebiegu liniowego (GNL) osiąga wartości odpowiednio 0 V ndash start

oraz wartość napięcia mierzonego UX ndash stop Liczba impulsoacutew zliczona przez licznik

między sygnałami start ndash stop jest więc proporcjonalna do wartości napięcia UX

Metoda czasowo-impulsowa prosta jest mało dokładna i stosunkowo wolna (im większe

napięcie mierzone tym dłuższy czas odpowiedzi) Metoda ta przetwarza wartości

chwilowe wejściowego przebiegu analogowego

222 Metoda czasowo-impulsowa z podwoacutejnym całkowaniem


z podwoacutejnym całkowaniem przedstawiono na schemacie blokowym ndash rysunek 12 Na

rysunku umieszczono roacutewnież przykładowe wykresy przebiegoacutew czasowych napięcia


Rys 12 Zasada działania przetwornika AC w metodzie czasowo-impulsowej z podwoacutejnym

całkowaniem

W metodzie tej można wyszczegoacutelnić dwie fazy W fazie pierwszej wejście

integratora włączone jest na stałe napięcie o znaku przeciwnym niż mierzone

( UNsngUX) Licznik zlicza impulsy wytwarzane przez generator impulsoacutew

wzorcowych W pewnym momencie licznik zapełnia się całkowicie i ze stanu

START

UN

ST

AR

T

1111 1

111 1

111

0000 0

000 0

000

0000 0

000 0

000

UI

START przetwarzania UX

UN sngUX

ST

AR

T

ST

OP

NX

UX

NX

UIW G I W

K Licznik

ST

AR

T

UX

t

t

t

Oznaczenia



Udx - integrator (układ całkujący)

UI

UIW

Udx amp

106

1111 1111 1111 przechodzi do stanu 0000 0000 0000 wygenerowując sygnał

przepełnienia Od tej chwili zaczyna się faza druga Wejście integratora przełączone

zostaje na nieznane napięcie mierzone UX Licznik zlicza impulsy w dalszym ciągu

(był wyzerowany) pojemność integratora rozładowuje się od chwili przepełnienia ndash

start do zera dla ktoacuterego komparator zamknie bramkę logiczną ndash stop Liczba

impulsoacutew zliczona przez licznik między sygnałami start ndash stop jest więc

proporcjonalna do wartości napięcia UX

Metoda czasowo-impulsowa z podwoacutejnym całkowaniem jest średnio dokładna

i bardzo wolna (czas odpowiedzi zależy od wartości napięcia mierzonego) Metoda

przetwarza wartości średnie wejściowego przebiegu analogowego (czas uśredniania

jest zmienny zależny od wartości napięcia)

223 Metody częstotliwościowe

Metody częstotliwościowe przetwarzania AC są metodami pośrednimi sygnał

analogowy przeważnie napięciowy przetwarzany jest w sygnał częstotliwościowy ten

z kolei zliczany w stałym odcinku czasu daje na wyjściu efekt zliczenia czyli liczbę

binarną NX w z goacutery zaplanowanym kodzie Istnieje kilka typoacutew przetwornikoacutew

napięcia na częstotliwość (Uf) Sposoacuteb działania przetwornika AC opartego na

metodzie częstotliwościowej z podwoacutejnym przetwarzaniem przedstawiono na

schemacie blokowym ndash rysunek 13 Na rysunku tym umieszczono roacutewnież

przykładowe wykresy przebiegoacutew czasowych napięcia w ważnych dla istoty działania

miejscach układu

Rys 13 Zasada działania przetwornika AC w metodzie częstotliwościowej

t

fX

UW

fX

NX

UTW

UX

NX

UTW GOTW

K Licznik

UX

t

t

UW

START ROZŁADOWANIA

GIR

Oznaczenia

GOTW ndash generator odcinka czasu wzorcowego

GIR ndash generator impulsoacutew rozładowujących

UW ndash źroacutedło napięcia wzorcowego

K ndash komparator (układ poroacutewnujący)

Udx ndash integrator (układ całkujący)

Udx amp

107

Prezentowana metoda częstotliwościowa z podwoacutejnym przetwarzaniem

analogicznie do metody czasowo-impulsowej z podwoacutejnym całkowaniem ma na

wejściu integrator (układ całkujący) ktoacutery w zależności od wartości sygnału

wejściowego wytwarza na wyjściu napięcie szybciej lub wolniej narastające Napięcie

z integratora poroacutewnywane jest z napięciem wzorcowym roacutewność napięć powoduje

zmianę stanu komparatora ndash wygenerowanie impulsu Impuls ten po pierwsze

w czasie otwarcia bramki zliczany jest przez licznik Po drugie uruchamia generator

impulsoacutew rozładowujących powodując wygenerowanie ładunku i rozładowanie

pojemności w pętli sprzężenia zwrotnego integratora Napięcie na wyjściu integratora

zaczyna znowu narastać i po osiągnięciu wartości napięcia wzorcowego komparator

generuje kolejny impuls Liczba impulsoacutew zliczonych w stałym odcinku czasu

wzorcowego stanowi na wyjściu licznika binarny odpowiednik napięcia wejściowego

Metody częstotliwościowego przetwarzania AC są średnio dokładne i wolne (czas

odpowiedzi nie zależy od wartości napięcia wejściowego) Metody częstotliwościowe

uśredniają wejściowy przebieg analogowy w stałym odcinku czasu

224 Metoda kompensacyjna roacutewnomierna

Sposoacuteb działania przetwornika AC opartego na metodzie kompensacyjnej

roacutewnomiernej przedstawiono na schemacie blokowym ndash rysunek 14 Na rysunku tym



Rys 14 Zasada działania przetwornika kompensacyjnego roacutewnomiernego

Oznaczenia


GIW ndash generator impulsoacutew wzorcowych

ST

OP

ST

AR

T

NX

t

UX

UK

t

Wpis

UX

NX

UIW

UK

STOP Licznik

Rejestr roacutewnoległy

START

Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

an

alo

go

wy

)

K

G I W

amp

108



Sygnał start wyzwalany jest ręcznie lub automatycznie po każdym cyklu

przetwarzania Sygnał stop pojawia się na wyjściu komparatora w chwili gdy napięcie

kompensacyjne UK z przetwornika cyfrowo-analogowego osiągnie wartość napięcia

mierzonego UX Liczba impulsoacutew zliczona przez licznik między sygnałami start ndash stop

jest więc proporcjonalna do wartości napięcia UX Przetwornik cyfrowo-analogowy

jest układem elektronicznym ktoacutery w zależności od stanu n wejść cyfrowych

(binarnych) wystawia na wyjściu sygnał analogowy o wartości roacutewnej

odpowiednikowi liczby binarnej Po zaistnieniu sygnału stop aktualny stan licznika

przepisywany jest do rejestru roacutewnoległego impulsem wpis po czym zerowany jest

licznik i generowany sygnał start następnego cyklu przetwarzania

Metoda kompensacyjna roacutewnomierna jest dokładna ale stosunkowo wolna

(im większe napięcie mierzone tym dłuższy czas odpowiedzi) Metoda ta przetwarza

wartości chwilowe wejściowego przebiegu analogowego

225 Metoda kompensacyjna wagowa

W metodzie kompensacyjnej wagowej usunięto podstawową wadę metody

roacutewnomiernej mdash małą szybkość działania uniezależniając jednocześnie czas

przetwarzania od wartości napięcia wejściowego Sposoacuteb działania przetwornika

kompensacyjnego wagowego przedstawiono na schemacie blokowym ndash rysunek 15

Na rysunku tym umieszczono roacutewnież przykładowe wykresy przebiegoacutew czasowych

napięcia w ważnych dla istoty działania miejscach układu

Rys 15 Zasada działania przetwornika kompensacyjnego wagowego

Oznaczenia

K ndash komparator

(układ poroacutewnujący)

UX US

Wp

is

Układ

proacutebkująco-

pamiętający

Układ

sterujący

NX

UK


Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

anal

og

ow

y)

K

1

2

2

4

8 4 6

8

10 12 14

U

t

UX

UK

109

Układ sterujący (w metodzie tej nie występuje licznik) wystawia kolejno wartości

logiczne 1 (jeden) na swoich wyjściach zaczynając od bitu o największej wadze ndash

najstarszego Przetwornik cyfrowo-analogowy (pracujący przeważnie w kodzie 8421)

po pojawieniu się na wejściu najstarszego bitu odpowiada wytworzeniem napięcia

kompensacyjnego UK o wartości 08 maksymalnego napięcia mierzonego Komparator

poroacutewnuje to napięcie z napięciem wejściowym UX i wystawiając na wyjściu 0 lub 1

informuje układ sterujący ktoacutere napięcie jest wyższe W zależności od odpowiedzi

komparatora układ sterujący podtrzymuje stan najstarszego bitu lub zmienia go na 0

po czym ustawia 1 na następnej pozycji odpowiadającej wartości 04 napięcia

maksymalnego Po n krokach na wyjściu układu sterującego ustali się nndashbitowe słowo

będące odpowiednikiem wartości analogowego napięcia wejściowego Przykładowo

12ndashbitowy przetwornik AC liczący w kodzie dwoacutejkowo-dziesiętnym BCD po 12

krokach przetworzy wartość napięcia analogowego na postać binarną z dokładnością

0001 napięcia znamionowego Wynik przetworzenia w następnym kroku

przepisywany jest do rejestru roacutewnoległego W kolejnym kroku odświeżana jest

zawartość układu proacutebkująco-pamiętającego (ang sample and hold - SampH)

i przetwornik kompensacyjny wagowy rozpoczyna następny cykl przetwarzania

Układ proacutebkująco-pamietający umożliwia uzyskanie dużej dokładności przetwarzania

napięcia wejściowego zapamiętując na czas konwersji jego wartość analogową

Metoda kompensacyjna wagowa przetwarzania AC jest dokładna (nawet

20 bitoacutew) i szybka (czas przetwarzania jest stały nie zależy od wartości napięcia

wejściowego) Metoda ta wraz z koniecznym układem proacutebkująco-pamiętającym

przetwarza wartości chwilowe wejściowego przebiegu analogowego

226 Metoda bezpośredniego roacutewnoległego poroacutewnania

W metodzie bezpośredniego roacutewnoległego poroacutewnania analogowe napięcie

wejściowe jest podawane roacutewnocześnie na wejścia n komparatoroacutew ktoacutere poroacutewnują

je z n roacutewnomiernie rozłożonymi poziomami napięcia odniesienia Taka metoda

przetwarzania umożliwia uzyskanie najszybszego (3 ns ndash 8 bitoacutew) przetwornika AC

[3] W celu zachowania dokładności roacutewnej 0001 napięcia znamionowego musimy

zastosować 1000 komparatoroacutew Jednocześnie należy wytworzyć n (dla przykładu ndash

1000) wartości napięć odniesienia co jest trudne technologicznie i kosztowne

W odpowiedzi uzyskuje się n stanoacutew binarnych w bardzo nietypowym kodzie ktoacutery

roacutewnież należy przetworzyć bardzo szybkim asynchronicznym transkoderem na kod

binarny lub BCD Wszystko to w rezultacie wpływa na stosunkowo niedużą

110

dokładność przetwarzania Sposoacuteb działania przetwornika bezpośredniego

roacutewnoległego poroacutewnania przedstawiono na schemacie blokowym ndash rysunek 16

Rys 16 Zasada działania przetwornika bezpośredniego poroacutewnania roacutewnoległego

Metoda bezpośredniego roacutewnoległego poroacutewnania jest niezbyt dokładna ale

najszybsza z metod przetwarzania AC (czas przetwarzania jest stały roacutewny czasowi

propagacji sygnału przez układ i nie zależy od wartości napięcia wejściowego)

Metoda przetwarza wartości chwilowe wejściowego przebiegu analogowego

227 Metoda dwustopniowa szeregowo ndash roacutewnoległego poroacutewnania

Metoda bezpośredniego poroacutewnania szeregowo-roacutewnoległa jest kompromisem

pomiędzy szybkością działania (ktoacutera zmniejsza się ok 3 razy) a trudnościami

technologicznymi kosztami i dokładnością Zamiast przetwarzać np 12 bitoacutew

w jednym przetworniku stosuje się dwa przetworniki 6ndashbitowe Po przetworzeniu

starszych bitoacutew i odtworzeniu ich wartości analogowej UK w układzie odejmującym

otrzymuje się roacuteżnicę analogowego sygnału wejściowego i wartości jego starszych

UX

sygnał

cyfrowy

L

H

R

Komparator - 1

Źroacutedło

napięcia

wzorcowego

Komparator - 2

Komparator - 3

Komparator - k1

Komparator - k

Komparator - k+1

Komparator - n1

Komparator - n

T R

A N

S K

O D

E R

L

L

L

H

H

H

R

R

R

R

R

R

R

sygnał analogowy

111

bitoacutew Roacuteżnicę (UX ndash UK) poddaje się kolejnemu przetworzeniu otrzymując brakujące

bity młodsze (stąd nazwa przetwarzanie dwustopniowe dwutaktowe czy kaskadowe)

Sposoacuteb działania przetwornika dwustopniowego szeregowo-roacutewnoległego poroacutewnania

przedstawiono na schemacie blokowym ndash rysunek 17

Rys 17 Zasada działania przetwornika szeregowo-roacutewnoległego poroacutewnania

Metoda szeregowo-roacutewnoległego poroacutewnania jest średnio dokładna i bardzo

szybka (czas przetwarzania jest stały nie zależy od wartości napięcia wejściowego)


3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi są

dla przetwornika kompensacyjnego roacutewnomiernego napięcie wejściowe

i słowo binarne wyjść przetwornika

dla przetwornika napięcie ndash częstotliwość napięcie wejściowe

i częstotliwość sygnału wyjściowego przetwornika

dla przetwornika rezystancja ndash przedział czasu rezystancja wejściowa

i czas trwania sygnału prostokątnego na wyjściu przetwornika

UX UK

UX sygnał analogowy

NX

UK

Przetwornik AC (szybki)

np bezpośredniego

poroacutewnania roacutewnoległy

Układ

odejmujący np wzmacniacz

operacyjny

Rejestr buforowy

Przetwornik

CA (cyfrowo-

-analogowy)


np bezpośredniego


112

32 Badania przetwornika kompensacyjnego roacutewnomiernego


Schemat układu pomiarowego przetwornika kompensacyjnego roacutewnomiernego


Rys 18 Schemat układu pomiarowego przetwornika kompensacyjnego roacutewnomiernego


1 W układzie pomiarowym przetwornika kompensacyjnego roacutewnomiernego

(rysunek 18) należy dokonać odczytu słowa binarnego 10ndashbitowego

z wyświetlacza złożonego z 10 diod elektroluminescencyjnych LED (dioda

załączona ndash świecąca equiv 1 dioda wyłączona ndash zgaszona equiv 0) dla kolejnych

podanych przez prowadzącego zajęcia wartości napięć wejściowych Przed

każdym kolejnym pomiarem licznik trzeba wyzerować

2 Ustalić moment przepełnienia licznika i wyznaczyć wartość napięcia

odniesienia (referencji)


4 Po dokonaniu pomiaroacutew liczbę binarną należy przeliczyć na dziesiętną

UK

Licznik P

rzet

wo

rnik

CA

(cy

fro

wo

-

-an

alo

go

wy

)

Generator impulsoacutew

taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

Źroacutedło

napięcia

odniesienia

Bramka

UX

V

Komparator

Przetwornik AC

amp

113

Tabela 11

Przetwornik kompensacyjny roacutewnomierny

Lp UX NX ndash liczba binarna

nX ndash liczba dziesiętna V a b c d e f g h i j

1

2

3

itd

33 Badania przetwornika napięcie ndash częstotliwość

Przetwornikiem badanym jest monolityczny układ hybrydowy GMC-018-1

o napięciu wejściowym 0 divide 2 V i zalecanej częstotliwości odniesienia 10 kHz Karta

katalogowa przetwornika GMC-018-1 jest do wglądu u prowadzącego ćwiczenie


Schemat układu pomiarowego przetwornika napięcie ndash częstotliwość


Rys 19 Schemat układu pomiarowego przetwornika napięcie - częstotliwość

Oscyloskop

f

fX

Licznik

Generator

impulsoacutew

taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

UX V

Przetwornik U f (napięcie-

częstotliwość)

GMC-018

114


1 W układzie pomiarowym przetwornika napięcie ndash częstotliwość (rysunek 19)

należy dokonać pomiaru częstotliwości na wyjściu przetwornika Uf w funkcji

napięcia wejściowego (wartości napięć wejściowych podaje prowadzący

ćwiczenia)

2 Na oscyloskopie dwukanałowym podłączonym do wyjścia przetwornika

można zaobserwować zmiany przebiegu wyjściowego (kanał 2) na tle

przebiegu odniesienia ndash napięcie z generatora impulsoacutew taktujących (kanał 1)

Dla częstotliwości 5 kHz wyznaczyć stosunek liczby impulsoacutew przebiegu

odniesienia do przebiegu wyjściowego


Tabela 12

Przetwornik napięcie ndash częstotliwość

Lp UX fX

V kHz

1

2

3

itd

34 Badania przetwornika rezystancja ndash przedział czasu


Schemat układu pomiarowego przetwornika rezystancja ndash przedział czasu


Rys 20 Schemat układu pomiarowego przetwornika rezystancja - przedział czasu

Oscyloskop

Opornica

dekadowa

Przetwornik R t

(rezystancja-przedział

czasu)

115


1 W układzie pomiarowym przetwornika rezystancja ndash przedział czasu (rys20)

należy dokonać pomiaru czasu trwania impulsu prostokątnego na wyjściu

przetwornika w funkcji rezystancji wejściowej (wartości rezystancji podaje

prowadzący ćwiczenia) Nie wolno ustawiać rezystancji poniżej 100 Ω

Pomiaru czasu trwania impulsu dokonuje się oscyloskopem umożliwiającym

oproacutecz obserwacji przebiegu cyfrowy pomiar odcinka czasu pomiędzy

ustawianymi na ekranie znacznikami początku i końca impulsu Należy mieć

na uwadze że wskazania wyświetlacza pomiaru czasu zsynchronizowane

są z nastawami generatora podstawy czasu oscyloskopu


Tabela 13

Przetwornik rezystancja ndash przedział czasu

Lp R Δt

Ω ms

1

2

3

itd


1 Sporządzić wykresy zależności wartości liczby binarnej w funkcji napięcia

wejściowego przetwornika kompensacyjnego roacutewnomiernego NX = f(UX) (trzy

serie na jednym wykresie)

2 Sporządzić wykresy zależności wartości częstotliwości w funkcji napięcia

wejściowego przetwornika napięcie ndash częstotliwość fX = f(UX) (trzy serie na

jednym wykresie)

3 Sporządzić wykres zależności wartości przedziału czasu w funkcji rezystancji

wejściowej przetwornika rezystancja ndash przedział czasu Δt = f(R) (trzy serie na

jednym wykresie)

4 Na wszystkich sporządzonych wykresach należy nanieść linie trendu wraz

z podaniem wspoacutełczynnikoacutew regresji liniowej (y = ax + b ndash prosta regresji)

116

5 Sprawozdanie






4 Wykresy wymienionych w punkcie 4 zależności


przebiegoacutew teoretycznych rozbieżności wynikoacutew roacuteżnych serii pomiarowych

itp)

117

XI BADANIE TRANSFORMATORA

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk stanu jałowego i stanu zwarcia

transformatora oraz dokonanie analizy własności transformatora jako maszyny

elektrycznej Wykonane pomiary umożliwią wyznaczenie wartości parametroacutew

elementoacutew schematu zastępczego transformatora

2 Wprowadzenie

Transformator jest statyczną maszyną elektryczną służącą do przetwarzania

(transformacji) energii elektrycznej Celem przetwarzania jest podwyższanie lub

obniżanie napięcia co powoduje zmniejszanie lub zwiększanie wartości natężenia

prądu Przetwarzanie energii odbywa się za pośrednictwem pola magnetycznego

Uproszczony schemat konstrukcyjny transformatora przedstawia rysunek 11

Rys 11 Uproszczony schemat konstrukcyjny transformatora

Na ferromagnetycznym rdzeniu 2 nawinięte są odizolowane od rdzenia

uzwojenia 1 i 3 Rdzeń transformatora stanowiący jego obwoacuted magnetyczny jest

przeważnie wykonany z cienkich wzajemnie od siebie odizolowanych blach

stalowych Uzwojenia wykonuje się z izolowanego drutu miedzianego Właściwości

transformatora jak każdej maszyny elektrycznej opisywane są dla trzech

charakterystycznych stanoacutew pracy jałowego obciążenia i zwarcia

Straty mocy czynnej podczas pracy transformatora występują w rdzeniu ze

względu na prądy wirowe i histerezę magnetyczną a także w uzwojeniach z powodu

mocy wydzielanej na ich rezystancjach

2

3 1

118

21 Stan jałowy transformatora

Transformator znajduje się w stanie jałowym jeżeli uzwojenie pierwotne jest

zasilane napięciem U1 ze źroacutedła a obwoacuted wtoacuterny jest rozwarty (prąd I2 = 0) Prąd

stanu jałowego I0 wynosi od kilku do kilkunastu procent wartości prądu

znamionowego strony pierwotnej Prąd I0 płynąc przez uzwojenie pierwotne wytwarza

w rdzeniu transformatora strumień magnetyczny głoacutewny Φ i strumień rozproszenia

Φ1R zamykający się w powietrzu (w uzwojeniu wtoacuternym prąd nie płynie w związku

z tym nie jest wytwarzany strumień rozproszenia Φ2R) Strumień głoacutewny indukuje

w uzwojeniach siły elektromotoryczne odpowiednio E1 i E2 = U2 Strumień

rozproszenia Φ1R indukuje siłę elektromotoryczną E1R = UX1 Schemat transformatora

uwzględniający powstające strumienie magnetyczne przedstawiono na rysunku 12

Rys 12 Strumienie magnetyczne w rdzeniu transformatora w stanie jałowym

Analizę pracy transformatora (i innych maszyn elektrycznych) wygodnie jest

przeprowadzać opierając się na schemacie zastępczym i wykresie wektorowym napięć

i prądoacutew Schemat zastępczy jest ścisły gdy uwzględnia wszystkie istotne zjawiska

występujące przy pracy danej maszyny Sporządzając schemat zastępczy

transformatora w stanie jałowym uwzględniamy w nim następujące elementy

Xμ ndash reaktancję indukcyjną związaną ze strumieniem głoacutewnym Φ

X1R ndash reaktancję indukcyjną związaną ze strumieniem rozproszenia Φ1R

R1 ndash rezystancję uzwojenia strony pierwotnej transformatora

RFe ndash rezystancję obrazującą wspoacutelne (z histerezy i z prądoacutew wirowych)

straty mocy w rdzeniu

Przy sporządzaniu schematu zastępczego przeważnie pomija się straty mocy

w materiałach izolacyjnych prądy pojemnościowe i prądy upływu Przy rysowaniu

schematu nie uwidacznia się też strony wtoacuternej transformatora (prąd I2 = 0)

Transformator w stanie jałowym zachowuje się jak odbiornik z rdzeniem stalowym

(dławik) Schemat zastępczy i wykres wektorowy transformatora w stanie jałowym


Φ

I0

U1 U2

Φ1R

119

Rys 13 Schemat zastępczy i wykres wektorowy transformatora w stanie jałowym

Dla przedstawionego na rys 13 schematu można napisać roacutewnanie Kirchhoffa

μ001X1R11 IIIEUUU

jXjXRR11

(1)

Moc czynna pobierana przez transformator w stanie jałowym zamienia się

w całości na ciepło [4] i prawie w całości są to straty w rdzeniu Znając rezystancję

uzwojenia pierwotnego R1 i moc pobieraną w stanie jałowym P0 możemy zapisać

WHFe1

2

00ΔPΔPΔPRIP (2)

gdzie

WHFeΔPΔPΔP ndash straty w rdzeniu

HΔP ndash straty na histerezę (przemagnesowywanie)

WΔP ndash straty na prądy wirowe

Znając wartość strat całkowitych Fe

ΔP w funkcji częstotliwości f można

wyznaczyć udział strat na histerezę i na prądy wirowe z zależności

fBkΔP 2

mHH (3)

22

mWWfBkΔP (4)

gdzie

Bm ndash amplituda indukcji magnetycznej

f ndash częstotliwość napięcia zasilania (zmienna niezależna)

kH kW ndash wspoacutełczynniki stałe możliwe do wyznaczenia z prostej regresji (5)

fkkBf

RIPWH2

m

1

2

00

(5)

UR1 = I0middotR1

I0

I

Φ

E1

U1

IFe

R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

UX1 = I0middotjX1R

I

X

UR1 UX1

120

Dla stałej częstotliwości zasilania f z pomiaroacutew mocy P0 prądu I0 i napięć po

stronie pierwotnej U1 i wtoacuternej U2 oraz znajomości rezystancji R1 można wyznaczyć

wspoacutełczynnik mocy stanu jałowego ndash 01

00 IU

Pcos

(6)

przekładnię transformatora ndash 2

1

U

U (7)

składową czynną prądu jałowego ndash 1

1

2

00

1

1

2

00Fe

U

RIP

E

RIPI

(8)

składową bierną prądu jałowego ndash 2

Fe

2

0μIII (9)

oraz przybliżone parametry schematu zastępczego RFe i X

0

1

μ

1

μ

1

μ I

U

I

U

I

EX (10)

0

2

1

1

2

00

2

1

Fe

2

1

Fe P

U

RIP

U

ΔP

ER

(11)

22 Stan obciążenia transformatora

Transformator znajduje się w stanie obciążenia jeżeli uzwojenie pierwotne jest

zasilane napięciem U1 ze źroacutedła a do obwodu wtoacuternego przyłączony jest odbiornik

o impedancji Z Prądy I1 i I2 płynące przez uzwojenia pierwotne i wtoacuterne wytwarzają

w rdzeniu transformatora strumień głoacutewny Φ i strumienie rozproszenia Φ1R

(uzwojenia pierwotnego) oraz Φ2R (uzwojenia wtoacuternego) zamykające się przez

powietrze (strumień Φ2R indukuje SEM E2R = UX2) Schemat transformatora


Rys 14 Strumienie magnetyczne w rdzeniu transformatora w stanie obciążenia

Φ

I1

U1 U2

Φ1R Φ2R

I2

Z

121

Prąd strony wtoacuternej I2 zależy od napięcia na zaciskach uzwojenia wtoacuternego U2

oraz od parametroacutew odbiornika Z Prąd strony pierwotnej I1 dopasowuje się do prądu

obciążenia I2 oraz do prądu I0 Prąd I0 ma dwie składowe składową bierną Iμ

niezbędną do magnesowania obwodu rdzenia i składową czynną IFe reprezentującą

globalne straty w rdzeniu Sporządzając schemat zastępczy transformatora w stanie

obciążenia należy uwzględnić (poza wymienionymi w p 21) następujące elementy


R2 ndash rezystancję uzwojenia strony wtoacuternej transformatora

Schemat zastępczy transformatora w stanie obciążenia przedstawiono na rysunku 15

Rys 15 Schemat zastępczy transformatora w stanie obciążenia (postać I)

Dla przedstawionego na rys 15 schematu można napisać roacutewnania Kirchhoffa

zaroacutewno dla obwodu strony pierwotnej gdzie przyjmuje ono postać roacutewnania (1)

1X1R11 EUUU (12)

jak i dla strony wtoacuternej w postaci

2R2X22 UUUE (13)

Bardzo często schemat zastępczy transformatora w stanie obciążenia (i zwarcia)

przedstawia się bez transformatora idealnego po sprowadzeniu wielkości strony

wtoacuternej na stronę pierwotną (w postaci II) Przeliczenia wielkości strony wtoacuternej na

stronę pierwotną dokonuje się korzystając z pojęcia przekładni transformatora

idealnego czy pojęcia roacutewnoznacznego ndash przekładni zwojowej transformatora N

2

1

2

1

N N

N

E

E (14)

gdzie

N1 ndash liczba zwojoacutew uzwojenia strony pierwotnej

N2 ndash liczba zwojoacutew uzwojenia strony wtoacuternej

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1 E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

Transformator

idealny I0

122

Wielkości strony wtoacuternej sprowadzone (przeliczone) na stronę pierwotną

oznaczymy z tzw primem bdquorsquo rdquo Ostatecznie otrzymamy

sprowadzone napięcie N22

EE ponieważ 1

2

1

22E

E

EEE czyli

ogoacutelnie N22

UU (15)

sprowadzony prąd N

22

1II

(16)

sprowadzona rezystancja 2

N22RR (17)

ponieważ 2

N2

N

2

N2

2

2

2R

1I

U

I

UR

sprowadzona reaktancja 2

N22XX (18)

sprowadzona impedancja 22

XjR 2Z (19)

sprowadzona moc 22

SS (20)

moc jest niezmiennicza ponieważ 222222

SUIUIS

sprowadzony kąt przesunięcia fazowego 22

(21)

kąt przesunięcia fazowego jest niezmienniczy ponieważ

2

2

2

2

N2

2

N2

2

2

2 R

Xarctg

R

Xarctg

R

Xarctg

W zależności od potrzeb możemy wielkości sprowadzać w dowolnym kierunku ze

strony wtoacuternej na pierwotną lub z pierwotnej na wtoacuterną Schemat zastępczy

transformatora w stanie obciążenia po sprowadzeniu strony wtoacuternej na stronę

pierwotną przedstawiono na rysunku 16

Rys 16 Schemat zastępczy transformatora w stanie obciążenia (postać II)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

I

X

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

I0

123

Uzyskanie schematu zastępczego transformatora w postaci połączonych obwodoacutew

elektrycznych strony pierwotnej i strony wtoacuternej pozwala sporządzić wykres

wektorowy prądoacutew oraz napięć i w dogodny sposoacuteb analizować pracę transformatora

w stanie obciążenia Wykres wektorowy transformatora w stanie obciążenia


Rys 17 Wykres wektorowy transformatora w stanie obciążenia

Budowę wykresu rozpoczynamy od wykreślenia napięcia Ursquo2 czyli napięcia

odbiornika Z sprowadzonego na stronę pierwotną Znajomość impedancji odbiornika

pozwala wykreślić prąd Irsquo2 pod kątem 22

Roacutewnoległe do wektora prądu Irsquo2

kreślimy spadek napięcia UrsquoR2 oraz prostopadle spadek UrsquoX2 Koniec wektora UrsquoX2

wyznacza siłę elektromotoryczną E1 = Ersquo2 Roacutewnoległe z wektorem sem E1

wyznaczamy wektor prądu IFe (wynikający ze strat w rdzeniu) a prostopadle wektor

prądu μI (wynikający z magnesowania rdzenia ndash dla podkreślenia tego faktu

naniesiono linią przerywaną roacutewnoległy wektor strumienia głoacutewnego Φ ) Suma

wektoroacutew prądoacutew IFe i μI stanowi prąd I0 ktoacutery dodany do wektora prądu Irsquo2

pozwala na wykreślenie prądu I1 zasilającego transformator Roacutewnoległe do wektora

prądu I1 kreślimy spadek napięcia UR1 oraz prostopadle spadek UX1 Koniec wektora

UX1 wyznacza żądane napięcie zasilania transformatora U1

I0

1 I2 I1

2

UR2 = I2middotR2

I0

I Φ

U1

IFe

UX2 = I2middotjX2R

U2

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

124

23 Stan zwarcia transformatora

Transformator znajduje się w stanie zwarcia jeżeli uzwojenie pierwotne jest

zasilane napięciem U1 ze źroacutedła a obwoacuted wtoacuterny jest zwarty W praktyce

eksploatacyjnej jest to stan awaryjny i powinien zostać w możliwie kroacutetkim czasie

usunięty W praktyce pomiarowej realizuje się stan zwarcia transformatora

doprowadzając do jednego z uzwojeń (pierwotnego lub wtoacuternego) napięcie o takiej

wartości żeby w uzwojeniu zasilanym otrzymać prąd znamionowy W stanie zwarcia

napięcie na zaciskach zwartego uzwojenia jest roacutewne zeru Przez zwarte uzwojenie

płynie prąd ale nie jest wydawana moc do odbiornika Całkowita moc pobierana ze

źroacutedła przez zwarty transformator pokrywa wyłącznie straty i w całości zamieniana

jest na ciepło W stanie zwarcia pomiarowego przy obniżonym napięciu zasilania

pomija się straty mocy w rdzeniu WHFe

ΔPΔPΔP ponieważ zgodnie

z zależnościami (3) i (4) straty te zależąc od kwadratu napięcia (indukcja

magnetyczna ma wartość wprost proporcjonalną do napięcia) stanowią ułamek

procenta strat znamionowych Z analogicznego powodu pomija się roacutewnież wartość

prądu magnesującego μI będącego rzędu kilku promili [4] prądu pobieranego

w stanie zwarcia (czyli prądu znamionowego) Uwzględniając powyższe schemat

zastępczy i wykres wektorowy transformatora w stanie zwarcia przedstawiono na

rysunku 18

Rys 18 Schemat zastępczy i wykres wektorowy transformatora w stanie zwarcia

Wobec roacutewności prądoacutew I1 = Irsquo2 dla przedstawionego na rys 18 schematu

roacutewnanie Kirchhoffa przyjmie postać

1212R11R11R2X2X1R11 IRIXjIjXIRUUUUU (22)

lub 1Z12R1R211 IZIXXjRRU (23)

R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

E1=E2

I0 = 0

U2 = 0

I1 = I2

Z

UR2 = I2middotR2

Φ

U1

UX2 = I2middotjX2R

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

125

gdzie

21ZRRR ndash rezystancja zwarciowa

21ZXXX ndash reaktancja zwarciowa

ZZjXR ZZ ndash impedancja zwarciowa

Przy zwartym jednym uzwojeniu transformatora zasilamy drugie uzwojenie

napięciem UZ (napięcie zwarcia) o takiej wartości żeby przez uzwojenie zasilane

płynął prąd znamionowy IN Z pomiaroacutew mocy PZ i napięcia UZ oraz znajomości prądu

znamionowego IN można wyznaczyć

straty mocy w obu uzwojeniach (tzw straty w miedzi) ZCu

PΔP (24)

wspoacutełczynnik mocy stanu zwarcia NZ

Z

Z IU

Pcos

(25)

impedancję zwarciową N

Z

Z I

UZ (26)

rezystancję zwarciową 2

N

Z2

N

Cu

Z I

P

I

ΔPR (27)

reaktancję zwarciową 2

Z

2

ZZRZX (28)

oraz przybliżone wartości parametroacutew schematu zastępczego R1 R2 X1R X2R

obliczane dla przekładni N

przy założeniu 21

RR i 2R1R

XX [4]

2

RR Z

1 (29)

2

N

1

2

RR

(30)

2

XX Z

1R (31)

2

N

1R

2R

XX

(32)

Pomiary w stanie zwarcia łącznie z pomiarami w stanie jałowym umożliwiają

wyznaczenie przybliżonych wartości wszystkich elementoacutew schematu zastępczego

transformatora

126

3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi są natężenie prądu moc czynna i napięcia stron

pierwotnej i wtoacuternej transformatora w stanie jałowym oraz natężenie prądu moc

czynna i napięcie strony pierwotnej transformatora w stanie zwarcia Na podstawie

danych pomiarowych wyznacza się charakterystyki biegu jałowego i zwarcia oraz

wartości wszystkich elementoacutew schematu zastępczego transformatora

32 Wyznaczenie charakterystyk stanu jałowego transformatora


Stanowisko pomiarowe zasilane jest z regulowanego źroacutedła prądu zmiennego

autotransformatora ATr Układ pomiarowy przedstawiono na rysunku 19

Rys 19 Schemat układu pomiarowego do badań transformatora w stanie jałowym


1 Zmierzyć rezystancje stron pierwotnej i wtoacuternej badanego transformatora

Użyć mostka do pomiaru rezystancji lub zastosować metodę techniczną ndash

zgodnie z poleceniem prowadzącego zajęcia



3 Dokonać pomiaroacutew wartości mocy czynnej P0 natężenia prądu I0 i napięcia

U2 dla kolejno nastawianych przy użyciu autotransformatora wartościach

napięcia U1 (proponowane wartości napięć poda prowadzący zajęcia ndash nie

należy pominąć wartości napięcia znamionowego strony pierwotnej)

ATr

N L

V

A W

U1

I0

P0

V U2

127


5 Po zakończeniu serii pomiarowej ustawić pokrętło autotransformatora

regulacyjnego na wartość minimalną i wyłączyć zasilanie

6 Wypełnić część obliczeniową tabeli korzystając z zależności od (6) do (11)

Tabela 11

Lp

Pomiary Obliczenia

U1 I0 P0 U2 0cos 0 IFe Imicro RFe Xmicro

V A W V mdash mdash mdash A A Ω Ω

1

2

3

itd

UWAGA

Wszelkie czynności związane z załączaniem zasilania oraz wyborem lub zmianą

zakresoacutew pomiarowych przyrządoacutew mogą być dokonane po uzyskaniu zgody i pod

nadzorem prowadzącego zajęcia Układ pomiarowy nie jest separowany od sieci

zasilającej

33 Wyznaczenie charakterystyk zwarcia transformatora




Rys 20 Schemat układu pomiarowego do badań transformatora w stanie zwarcia

ATr

N L

V

A W

U1

IZ

PZ

U2 = 0

128




2 Dokonać pomiaroacutew wartości mocy czynnej PZ i natężenia prądu IZ dla kolejno

nastawianych przy użyciu autotransformatora wartościach napięcia U1

(proponowane wartości napięć poda prowadzący zajęcia ndash nie należy pominąć

wartości napięcia przy prądzie znamionowym strony pierwotnej)





i od (31) do (32)

Tabela 12

Lp

Pomiary Obliczenia

U1 IZ PZ Zcos Z RZ ZZ XZ X1R X2R

V A W mdash mdash Ω Ω Ω Ω Ω

1

2

3

itd


Na podstawie wynikoacutew pomiaroacutew należy

1 Wykreślić charakterystyki stanu jałowego transformatora I0 P0 U2 0

cos

0 IFe Imicro RFe Xmicro w funkcji napięcia zasilającego U1 (wszystkie

charakterystyki umieszczone na jednym wykresie powinny roacuteżnić się od siebie


2 Wykreślić charakterystyki stanu zwarcia transformatora IZ PZ Z

cos Z

RZ

ZZ XZ w funkcji napięcia zasilającego U1 (wszystkie charakterystyki

umieszczone na jednym wykresie powinny roacuteżnić się od siebie kolorem ilub

charakterem linii i opisem )

129

3 Narysować pełny schemat zastępczy transformatora (jak dla stanu obciążenia)

i podać na schemacie wartości wyznaczonych parametroacutew

a) R1 R2 ndash z pomiaroacutew w stanie zwarcia dla prądu znamionowego oraz

dla poroacutewnania (w nawiasie) z pomiaroacutew bezpośrednich

(punkt 322)

b) X1R X2R ndash z pomiaroacutew w stanie zwarcia dla prądu znamionowego

c) RFe Xmicro ndash z pomiaroacutew w stanie jałowym dla napięcia znamionowego

4 Wyznaczyć wartości

a) przekładni transformatora ndash

b) napięcia zwarcia ndash uZ

c) strat mocy w rdzeniu ndash ΔPFe

d) strat mocy w uzwojeniu ndash ΔPCu

5 Sprawozdanie






4 Tabele wynikoacutew pomiarowych ze wszystkich stanowisk wraz z obliczeniami

5 Wykresy podanych w punkcie 4 zależności

6 Schemat zastępczy transformatora z wartościami wymienionych w punkcie 4

parametroacutew


przebiegoacutew teoretycznych wartości wyznaczonych parametroacutew schematu

zastępczego rozbieżności pomiędzy przybliżonymi wartościami rezystancji

uzwojeń obliczonymi dla stanu zwarcia a ich wartościami zmierzonymi itp)

130

XII POMIARY EKSPLOATACYJNE SILNIKOacuteW ELEKTRYCZNYCH

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie zakresu obowiązujących badań technicznych dla

silnikoacutew elektrycznych oraz wykonanie podstawowych pomiaroacutew eksploatacyjnych

wybranej maszyny elektrycznej

2 Wprowadzenie

Maszyny elektryczne będące w eksploatacji cechuje duża roacuteżnorodność Istnieje

wiele kryterioacutew podziału tych urządzeń Ogoacutelnie dokonuje się podziału maszyn ze

względu na rodzaj przetwarzanej energii na silniki prądnice i przetwornice Ze

względu na rodzaj prądu zasilającego rozroacuteżniamy maszyny prądu stałego lub

przemiennego Najliczniejszą grupę maszyn elektrycznych stanowią silniki prądu

przemiennego i im poświęcimy głoacutewną uwagę Silniki prądu przemiennego mogą być

synchroniczne indukcyjne lub komutatorowe będąc jednocześnie jedno- dwu- troacutej-

lub wielofazowe Wśroacuted silnikoacutew indukcyjnych (asynchronicznych) rozroacuteżnia się

jeszcze silniki pierścieniowe i najczęściej stosowane silniki klatkowe

Z punktu widzenia badań technicznych i eksploatacyjnych oproacutecz rodzaju silnika

bardzo ważną rolę odgrywa podział silnikoacutew na grupy ze względu na wartość mocy

znamionowej

Silnik może być użytkowany po przeprowadzeniu wymaganych pomiaroacutew

eksploatacyjnych wchodzących w skład badań technicznych ktoacutere wykażą że

urządzenie jest bezpieczne

21 Zależność zakresu badań od rodzaju maszyny

Maszyny elektryczne poddawane są pomiarom i badaniom zaroacutewno w czasie

produkcji jak i w czasie eksploatacji Wykaz badań wchodzących w zakres proacuteb typu

i wyrobu podano w tabeli 11 Tabelę sporządzono dla trzech zasadniczych rodzajoacutew

maszyn elektrycznych

maszyny prądu stałego

maszyny indukcyjnej (asynchronicznej)

maszyny synchronicznej

131

Tabela 11

Rodzaj proacuteby lub badania Rodzaj maszyny

prądu

stałego

asynchro-

niczna

synchro-

niczna

Oględziny x x x

Sprawdzenie stopnia ochrony x x x

Pomiar rezystancji uzwojeń prądem stałym x x x

Wyznaczenie charakterystyk biegu jałowego x x x

Proacuteba nagrzewania x x x

Wyznaczenie charakterystyki zewnętrznej

i znamionowego prądu wzbudzenia x x

Wyznaczenie charakterystyki mechanicznej

silnikoacutew x x

Sprawdzenie zasobu wzbudzenia x x

Proacuteba przeciążalności prądem lub momentem x x x

Proacuteba komutacji x

Wyznaczenie strat i sprawności x x x

Proacuteba wytrzymałości mechanicznej przy n gt nN x x x

Proacuteba izolacji zwojowej x x x

Proacuteba izolacji głoacutewnej uzwojeń x x x

Pomiar poziomu zakłoacuteceń radioelektrycznych x x x

Pomiar znamionowego napięcia wirnika

w silnikach pierścieniowych x

Pomiar prądu i momentu rozruchowego x x

Pomiar strat w stanie zwarcia x x

Wyznaczenie strat sprawności i wspoacutełczynnika

mocy x

Sprawdzenie kształtu krzywej napięcia prądnic x

Wyznaczenie reaktancji zastępczych i stałych

czasowych x

Wyznaczenie charakterystyki zwarcia ustalonego x

Wyznaczenie charakterystyki regulacji i obciążenia x

Wyznaczenie strat obciążeniowych x

Proacuteba wytrzymałości uzwojeń na zwarcie udarowe x

Badanie wzbudnicy maszyn obcowzbudnych x x

132

22 Klasyfikacja elektrycznych urządzeń napędowych

Wymagania odnośnie do prawidłowych wartości parametroacutew eksploatacyjnych

silnikoacutew są silnie uzależnione od wartości napięć i mocy znamionowych Rozroacuteżnia

się tutaj cztery grupy urządzeń

grupa I ndash urządzenia o mocy większej niż 250 kW oraz urządzenia

o napięciu znamionowym powyżej 1 kV bez względu na moc

grupa II ndash urządzenia o mocy od 50 kW do 250 kW o napięciu

znamionowym nie wyższym niż 1 kV

grupa III ndash urządzenia o mocy od 55 kW do 50 kW

grupa IV ndash urządzenia o mocy poniżej 55 kW

23 Zakres badań technicznych silnikoacutew elektrycznych

W tabeli 12 przedstawiono obowiązujący zakres badań technicznych dla silnikoacutew

elektrycznych [11]

Tabela 12

Rodzaj pomiaru Wymagania techniczne Uwagi

1 2 3

Pomiar rezystancji

uzwojeń silnikoacutew

Wartości rezystancji uzwojeń powinny

być zgodne z danymi producenta

Pomiar nie jest

wymagany dla silnikoacutew

II III IV grupy

Pomiar rezystancji

izolacji uzwojeń

ndash Rezystancja izolacji uzwojeń silnikoacutew

I grupy przy temp 75ordmC zmierzona po

60 sekundach powinna być nie mniejsza

niż 1 MΩ na 1 kV napięcia

znamionowego

ndash Stosunek rezystancji izolacji uzwojenia

silnikoacutew o napięciu od 1 kV zmierzonej

po 60 sekundach do rezystancji

zmierzonej po 15 sekundach nie

powinien być mniejszy niż 13

(niezależnie od temperatury)


II III IV grupy przy temperaturze 20ordmC

i wyższej nie powinna być mniejsza niż

5 MΩ

ndash Rezystancja izolacji uzwojeń wirnika

silnika synchronicznego nie powinna

być mniejsza niż 05 MΩ

Pomiar rezystancji

należy przeprowadzać

ndash megaomomierzem

o napięciu 500 V

i niższym


o napięciu 1000 V

dla uzwojeń

o napięciu 500 V

i wyższym do

1000 V


o napięciu 2500 V

dla uzwojeń

o napięciu wyższym

niż 1000 V

133

cd tabeli 12

1 2 3

Pomiar rezystancji

pozostałych

elementoacutew

Rezystancja izolacji powinna być zgodna

z danymi producenta a przy ich braku nie

mniejsza niż 1 kΩ na 1 V napięcia

znamionowego

Proacuteba napięciowa

uzwojeń

Wynik 1-minutowej proacuteby napięciowej

uzwojeń silnikoacutew grupy I i II dokonanej

napięciem przemiennym wartości roacutewnej

75 wartości napięcia podczas proacuteby

wykonanej u producenta lub w zakładzie

remontowym powinien być pozytywny

Wartości rezystancji izolacji zmierzonej

bezpośrednio po proacutebie nie powinny być

mniejsze od 80 wartości przed proacutebą

Pomiar rezystancji

izolacji łożysk

Rezystancja izolacji łożysk powinna być

nie mniejsza niż 1 MΩ (dla silnikoacutew

ktoacutere mają izolowane stojaki łożyskowe)

Pomiar drgań

łożysk

Amplituda drgań łożysk nie może

przekraczać wartości podanych przez

producenta w dokumentacji technicznej

Sprawdzenie

układoacutew

zabezpieczeń

pomiaroacutew

i sygnalizacji

Doboacuter i nastawienie zabezpieczeń

działania sygnalizacji i pomiaroacutew

powinny być zgodne z dokumentacją

techniczną i obowiązującymi przepisami

Sprawdzenie

sprawności

działania układu

energo-

elektronicznego

Sprawność działania powinna być zgodna

z warunkami technicznymi lub

z uzgodnieniami między dostawcą

a użytkownikiem

Rozruch i ruch

proacutebny

Silnik powinien prawidłowo pracować

podczas

ndash rozruchu urządzenia (czas rozruchu

powinien być zgodny z czasem

podanym przez producenta)

ndash ruchu nieobciążonego silnika w czasie

minimum 1 godziny

ndash ruchu silnika grupy 1 i II w czasie

przewidzianym dla pracy urządzenia

technologicznego przy obciążeniu

znamionowym

ndash ruch silnikoacutew III grupy w czasie nie

kroacutetszym niż 2 godziny przy obciążeniu

większym niż 50 prądu

znamionowego

134

cd tabeli 12

1 2 3

Sprawdzenie

stanu ochrony

przeciwporaże-

niowej

Ochrona przeciwporażeniowa powinna

spełniać wymagania ustalone

w przepisach w sprawie warunkoacutew

technicznych jakim powinna odpowiadać

ochrona przeciwporażeniowa

w urządzeniach elektroenergetycznych

Na placach budowy

należy stosować

dodatkowe wymagania

określone w odrębnych

przepisach

Reasumując wymagane pomiary eksploatacyjne należy uznać za prawidłowe

jeżeli [11]

1 Wartości rezystancji uzwojeń silnikoacutew oraz wspoacutełpracujących z nimi maszyn

elektrycznych są zgodne z danymi producenta lub wynikami poprzednich

pomiaroacutew

2 Dla silnikoacutew grupy I oraz wspoacutełpracujących z nimi maszyn elektrycznych

rezystancja izolacji (R60) uzwojenia przy temperaturze 20ordmC i wyższej

zmierzona po 60 sekundach powinna być nie mniejsza od 1 MΩ na 1 kV

napięcia znamionowego uzwojenia

stosunek rezystancji izolacji uzwojenia silnikoacutew o napięciu powyżej 1 kV

zmierzonej po 60 sekundach do rezystancji zmierzonej po następnych 15

sekundach powinien być nie mniejszy niż 13 (niezależnie od temperatury

uzwojenia)

rezystancja izolacji uzwojenia wirnika silnika synchronicznego przy

temperaturze 20ordmC powinna być nie mniejsza niż 05 MΩ

3 Rezystancja izolacji uzwojeń silnikoacutew grupy II III IV oraz wspoacutełpracujących

z nimi urządzeń elektrycznych zmierzona w temperaturze 20ordmC i wyższej jest

nie mniejsza niż 1 kΩ na 1 V napięcia znamionowego uzwojenia

4 Rezystancja izolacji pozostałych elementoacutew maszyn jest zgodna z danymi

producenta a przy ich braku nie mniejsza niż 1 kΩ na 1 V napięcia

znamionowego uzwojenia

5 Ochrona przeciwporażeniowa spełnia wymagania obowiązujących przepisoacutew

3 Badania i pomiary

Badania techniczne i pomiary eksploatacyjne przeprowadza się dla kilku roacuteżnych

rodzajoacutew maszyn elektrycznych Maszyny do badań oraz zakres badań określa

prowadzący zajęcia

135


W zakres przeprowadzanych badań i pomiaroacutew silnikoacutew elektrycznych wchodzą

pomiar rezystancji (oporności) uzwojeń

sprawdzenie stanu izolacji uzwojeń (pomiar rezystancji izolacji)

wyznaczenie początkoacutew i końcoacutew uzwojeń fazowych

wyznaczenie sposobu połączeń uzwojeń wirnika

określenie kierunku wirowania maszyny

pomiar prędkości obrotowych

wyznaczenie charakterystyki biegu jałowego

32 Pomiar rezystancji uzwojeń

Pomiary rezystancji uzwojeń przeprowadza się przy zatrzymanej maszynie

stosując metodę techniczną (przy użyciu amperomierza i woltomierza) ze względu na

jej prostotę i dokładność Pomiary rezystancji przeprowadza się w stanie zimnym

maszyny i temperaturę uzwojeń przyjmuje się roacutewną temperaturze otoczenia Prąd

pomiarowy nie powinien być większy od 20 prądu znamionowego danego

uzwojenia Woltomierz przyłącza się tylko na czas pomiaru Należy go odłączyć przed

wyłączeniem prądu pomiarowego żeby nie zastał uszkodzony przez przepięcie

powstające przy wyłączaniu dużych indukcyjności


Schemat układu do pomiaru małych rezystancji uzwojeń metodą techniczną


Rys 11 Schemat układu do pomiaru rezystancji uzwojeń

ndash

+ Zasilacz

prądu

stałego

I

U

A U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

136


1 W układzie pomiarowym przedstawionym na rysunku 11 należy dokonać

trzykrotnego pomiaru wartości natężenia prądu i napięcia (najlepiej przez trzy

roacuteżne osoby) oraz wyznaczyć wartość średnią rezystancji uzwojenia

2 Pomierzone w temperaturze otoczenia (t0) rezystancje uzwojeń należy

przeliczyć według zależności (1) na umowną temperaturę odniesienia (zależną

od klasy izolacji uzwojeń) w przypadku sinikoacutew w laboratorium

przyjmujemy temperaturę 75ordmC

0t235

R310

75R

(1)

3 Serię pomiaroacutew należy wykonać dla każdego uzwojenia badanej maszyny


Tabela 13

5 W celu wykazania roacuteżnic wynikających z zastosowania niewłaściwej metody

pomiarowej należy przeprowadzić pomiar jednego z uzwojeń (analogicznie do

poprzednich) stosując omomierz cyfrowy Wyniki zanotować w czwartej

ćwiartce tabeli 13

6 W rubryce dane maszyny należy wpisać wszystkie dane oczytane z tabliczki

znamionowej oraz określić i wpisać grupę urządzenia (z uwagi na moc)

7 W rubrykach uzwojenie należy wpisać oznaczenie literowe uzwojenia (np

U1 U2)

Lp U I R R75

Lp U I R R75

V A Ω Ω V A Ω Ω

Dane maszyny

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

137

33 Sprawdzenie stanu izolacji Pomiar rezystancji izolacji uzwojeń

Najprostszym sposobem badania stanu izolacji urządzeń elektrycznych jest pomiar

rezystancji izolacji megaomomierzem ndash omomierzem przystosowanym do pomiaru

dużych oporności Megaomomierze budowane są jako induktorowe lub elektroniczne

(z przetwornicą) W laboratorium pomiar rezystancji izolacji uzwojeń maszyn

przeprowadza się megaomomierzem induktorowym o napięciu 500V Przed

przystąpieniem do pomiaroacutew należy

odczytać i wpisać do tabeli 14 wszystkie dane z tabliczki znamionowej

maszyny

określić (na podstawie wartości mocy i napięcia znamionowego) numer

grupy badanego urządzenia


1 Megaomomierz należy kolejno przyłączać pomiędzy obudowę maszyny

(zacisk uziemienia ndash PE) a końce uzwojeń (np U1 V1 W1) oraz kolejno

pomiędzy dwa zaciski faz uzwojeń (np U1ndashV1 U1ndashW1 V1ndashW1) (łącznie

mierzy się sześć roacuteżnych rezystancji)

2 Należy dokonać odczytu dwoacutech wartości rezystancji izolacji po 60 sekundach

i następnie po kolejnych 15 sekundach (w 75 sekundzie) w celu określenia

z zależności (2) wspoacutełczynnika absorpcji k

15)(60

(60)

R

Rk

(2)


Tabela 14

Dane maszyny

Grupa

zaciski PE ndash U1 PE ndash V1 PE ndash W1 U1 ndash V1 U1 ndash W1 V1 ndash W1

R(60) Ω

R(60+15) Ω

k mdash

Stan izolacji

4 W ostatniej rubryce tabeli 14 należy wpisać ocenę stanu izolacji

138

34 Wyznaczanie początkoacutew i końcoacutew uzwojeń fazowych

Sprawdzenie poprawności przyłączenia uzwojeń fazowych po wstępnym

oznaczeniu początkoacutew i końcoacutew uzwojeń przeprowadza się podłączając źroacutedło prądu

stałego w jedno dowolnie wybrane uzwojenie fazowe i woltomierz prądu stałego

kolejno w dwa pozostałe uzwojenia Schematycznie sposoacuteb badania przedstawiono na

rysunku 12 Jeżeli w chwili zamykania wyłącznika W woltomierz włączony kolejno

na zaciski pozostałych uzwojeń fazowych odchyla się w prawo (wskazuje napięcia

dodatnie ndash patrz rysunek 12) to końce uzwojeń są oznaczone prawidłowo (Przy

wyłączaniu wyłącznika W woltomierz wychyla się odwrotnie)

Rys 12 Schemat układu do wyznaczania początkoacutew i końcoacutew uzwojeń fazowych

Wyniki badania wpisujemy w tabelę 15

Tabela 15

Dane maszyny

Grupa

Oznaczenia początkoacutew i końcoacutew uzwojeń

W dolnej rubryce należy wpisać uwagę o prawidłowości oznaczenia uzwojeń

35 Określenie układu połączeń wirnika

Badanie układu połączeń uzwojeń fazowych wirnika ma zastosowanie jedynie do

maszyn pierścieniowych Sprawdzenia czy uzwojenia fazowe wirnika są połączone

w gwiazdę czy w troacutejkąt dokonuje się łącząc szeregowo uzwojenia fazowe stojana

i zasilając je jednofazowym napięciem przemiennym o wartości znamionowej (lub

obniżonej) W czasie badania uzwojenia fazowe wirnika muszą być zwarte (zwarte

ndash

+ Źroacutedło

prądu

stałego

W

U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

ndash

+

139

pierścienie) Schematycznie sposoacuteb badania przedstawiono na rysunku 13 Po

zasileniu układu należy obracać wirnik Możliwe są dwie sytuacje

jeżeli obracając wirnik nie wyczuwa się uprzywilejowanych położeń

roacutewnowagi to uzwojenia fazowe wirnika są połączone w gwiazdę

jeżeli natomiast wyczuwa się że na wirnik działa moment

elektromagnetyczny i stara się go ustawić w określonych położeniach to

uzwojenia fazowe wirnika są połączone w troacutejkąt

Rys 13 Schemat układu do określenia sposobu połączeń uzwojeń fazowych wirnika


Tabela 16

Dane maszyny

Grupa

Połączenie uzwojeń wirnika

W dolnej rubryce należy wpisać uwagę o sposobie połączenia uzwojeń wirnika

35 Określanie pożądanego kierunku obrotoacutew wirnika

Maszyny elektryczne troacutejfazowe (silniki i prądnice) muszą być łączone z siecią

elektroenergetyczną w taki sposoacuteb żeby obracały się w odpowiednim kierunku

(silniki) lub żeby wytwarzały energię elektryczną ze zgodną z siecią kolejnością faz

(prądnice)

Kierunek obrotu powinien być

prawy (zgodny z ruchem wskazoacutewek zegara) dla silnika

lewy (przeciwny do ruchu wskazoacutewek zegara) dla prądnicy

Kierunek określa się patrząc na maszynę

od strony czopa końcowego wału lub od strony grubszego czopa wału

od strony przeciwnej pierścieniom ślizgowym lub komutatorowi

N

L1 stojan wirnik ()

140

Wyniki badania maszyny wskazanej przez prowadzącego zajęcia wpisujemy

w tabelę 17

Tabela 17

Dane maszyny

Grupa

Kierunek obrotoacutew wirnika

W dolnej rubryce po rozpoznaniu czy maszyna jest silnikiem czy prądnicą należy

wpisać uwagę o kierunku obrotoacutew wirnika

36 Wyznaczenie charakterystyki n = f(U1) przy biegu jałowym

Stanem biegu jałowego dowolnej zasilonej maszyny elektrycznej nazywamy stan

charakteryzujący się brakiem obciążenia (wału dla silnika lub uzwojeń dla prądnicy)

Moc pobierana przez maszynę w stanie jałowym w całości idzie na pokrycie strat

Wyznaczanie parametroacutew maszyn elektrycznych na podstawie pomiaroacutew w stanie

jałowym (i roacutewnież zwarcia) przedstawiono w ćwiczeniach bdquoBadanie transformatorardquo

i bdquoBadanie silnika indukcyjnegordquo W przypadku silnika indukcyjnego charakterystyki

biegu jałowego to przede wszystkim zależności natężenia prądu I0 i mocy P0

pobieranych z sieci przy zmianach napięcia zasilającego U1 W omawianym ćwiczeniu

wyznaczymy specyficzną charakterystykę z grupy charakterystyk biegu jałowego ndash

zależność prędkości obrotowej wału silnika indukcyjnego klatkowego n od wartości

napięcia zasilającego U1 w zakresie zmniejszanym od 12UN do napięcia przy ktoacuterym

silnik utknie (zatrzyma się)


Schemat układu do pomiaru prędkości obrotowej w funkcji napięcia zasilającego


Rys 14 Schemat układu do wyznaczenia charakterystyki n = f(U1)

n

M

U1 ATr

L1

L3

L2

V

141


1 W rubryce dane maszyny należy wpisać wszystkie dane odczytane z tabliczki

znamionowej silnika oraz określić i wpisać grupę urządzenia

2 Autotransformatorem ATr (rysunek 14) dokonać rozruchu silnika i ustawić

pierwszą wartość napięcia roacutewną 12UN (UN ndash napięcie znamionowe silnika

odczytane z tabliczki znamionowej)

3 Dokonać pomiaru prędkości obrotowej wału silnika Do pomiaru obrotoacutew

użyć optycznego tachometru cyfrowego ilub tachometru analogowego

(dociskanego do nakiełka w czopie wału) Napięcie zasilające należy

zmniejszać co ok 30 V aż do momentu utknięcia silnika i każdorazowo

mierzyć prędkość obrotową odpowiadającą zadanemu napięciu


Tabela 18

Dane maszyny

bez obciążenia z obciążeniem

Lp U1 n

Lp U1 n

V obrmin V obrmin

1 1

2 2

3 3

itd itd

5 W celu poroacutewnania zmian prędkości obrotowej przy biegu jałowym i pod

obciążeniem należy wykonać dodatkową serię pomiaroacutew a jej wyniki zapisać

w prawej części tabeli Do obciążenia silnika stałą mocą można użyć prądnicy

prądu stałego z regulowaną rezystancją odbiornika hamulca linowego lub

stanowiska z wahliwym zamocowaniem korpusu silnika


1 Przeliczyć rezystancje uzwojeń na umowną temperaturę odniesienia oraz

wyznaczyć dla rezystancji izolacji wspoacutełczynniki absorpcji

2 Sporządzić wykres zależności n = f(U1) (dwie krzywe na jednym wykresie)

142

5 Sprawozdanie




2 Dane znamionowe badanych maszyn (typ moc napięcie prąd obroty

wspoacutełczynnik mocy itd)


4 Wypełnione tabele wynikoacutew pomiarowych ze wszystkich stanowisk

5 Wykresy zależności określonych w punkcie 4

6 Stwierdzenia dotyczące stanu izolacji i poprawności połączeń uzwojeń


przebiegoacutew teoretycznych poprawności metod pomiaru rezystancji uzwojeń

zakresu możliwej regulacji obrotoacutew silnika klatkowego poprzez zmianę

napięcia zasilającego itp)

143

XIII BADANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk biegu jałowego i zwarcia silnika

indukcyjnego klatkowego Wykonane pomiary umożliwią także wyznaczenie wartości

parametroacutew elementoacutew schematu zastępczego silnika

2 Wprowadzenie

Maszyna indukcyjna jest maszyną elektryczną służącą do przetwarzania energii

elektrycznej w energię mechaniczną lub odwrotnie Przetwarzanie energii odbywa się

za pośrednictwem pola magnetycznego Generalnie maszyny indukcyjne to maszyny

w ktoacuterych napięcie w obwodzie wirnika pojawia się w wyniku indukcji

elektromagnetycznej (bez zasilania z zewnątrz) Uproszczony schemat konstrukcyjny

silnika indukcyjnego klatkowego w przekroju przedstawia rysunek 11

Rys 11 Maszyna indukcyjna klatkowa w przekroju uproszczonym

Każda maszyna wirująca ma część nieruchomą ndash stojan ndash wewnątrz ktoacuterej

znajduje się część ruchoma ndash wirnik Wirnik osadzony jest nieruchomo na wale 1

łożyskowanym względem korpusu maszyny 2 Obwoacuted magnetyczny maszyny

wirującej (w odroacuteżnieniu od transformatora) składa się z dwoacutech części rdzenia stojana

1 2 3 6 4 5

144

4 i rdzenia wirnika 5 oddzielonych od siebie szczeliną powietrzną Rdzenie

stojana i wirnika wykonane są z pakietu blach izolowanych między sobą W blachach

rdzeni wykonane są tzw żłobki ktoacuterych przykładowy kształt pokazano na rysunku

12 W żłobkach umieszcza się uzwojenie stojana 3 i wirnika 6 Maszyny

z uzwojeniem troacutejfazowym zwane pierścieniowymi wyposażone są w pierścienie

ślizgowe i szczotki umożliwiające podłączenie obwodu wirnika do rozrusznika lub

regulatora prędkości obrotowej Prostsza i tańsza maszyna klatkowa ma uzwojenie

wykonane z prętoacutew zwartych na końcach pierścieniami czołowymi Uzwojenie

klatkowe pokazano na rysunku 13

Rys 13 Uzwojenie maszyny indukcyjnej klatkowej

Rys 12 Blachy rdzeni ze żłobkami

Silniki klatkowe ndash to najczęściej stosowane maszyny elektryczne Wynika to z ich

wielu zalet z ktoacuterych najważniejsze są prostota budowy niska cena niezawodność

i długie okresy eksploatacji bez konieczności dokonywania zabiegoacutew

konserwacyjnych Do niedawna największą wadą silnikoacutew klatkowych zwartych były

kłopoty związane z ich rozruchem i regulacją prędkości obrotowej Dzięki

zastosowaniu przemiennikoacutew częstotliwości i urządzeń łagodnego startu właściwości

ruchowe silnikoacutew klatkowych zwartych stały się poroacutewnywalne z najlepszymi pod

tym względem silnikami prądu stałego

Zasada działania obu typoacutew silnikoacutew indukcyjnych (klatkowego

i pierścieniowego) jest taka sama Uzwojenia stojana zasilane prądem troacutejfazowym

wytwarzają kołowe pole magnetyczne wirujące względem nieruchomego stojana

z prędkością synchroniczną nS

min

obrp

f60

s

1

p

fn 11

S

(1)

145

gdzie


p ndash liczba par biegunoacutew pola magnetycznego (liczba naturalna zależna od

nawinięcia uzwojeń stojana)

Przykładowo dla częstotliwości sieciowej f1 = 50 Hz i przy jednej parze biegunoacutew

p = 1 prędkość synchroniczna wyniesie nS = 3000 obrmin (dla p = 2 nS =

1500 obrmin itd)

Wirujące pole magnetyczne wywołane przez prądy stojana indukuje

w nieruchomych (początkowo) uzwojeniach wirnika siły elektromotoryczne pod

wpływem ktoacuterych w zamkniętym obwodzie wirnika płynie prąd Oddziaływanie

wirującego pola magnetycznego stojana na przewody wiodące prąd w wirniku jest

przyczyną powstania momentu elektromagnetycznego będącego momentem

obrotowym wału wirnika Wirnik zaczyna się obracać jego prędkość względem

stojana wzrasta a względem wirującego pola magnetycznego maleje Maleją

roacutewnocześnie wartości sił elektromotorycznych indukowanych w uzwojeniach wirnika

i zmniejsza się moment obrotowy W rezultacie ustali się (przy danym obciążeniu)

prędkość obrotowa o wartości n mniejszej od prędkości synchronicznej nS Roacuteżnicę

prędkości synchronicznej nS i obrotowej (bieżącej) n odniesioną do prędkości

synchronicznej nazywamy poślizgiem s

S

S

n

nns

(2)

Przy nieruchomym wirniku (n = 0) poślizg ma wartość jeden (s = 1) gdyby wirnik

kręcił się z prędkością synchroniczną (n = nS) to poślizg miałby wartość zero (s = 0)

Fakt że wirnik silnika indukcyjnego nie może obracać się z prędkością

synchroniczną nS (dla prędkości synchronicznej moment elektromagnetyczny jest

roacutewny zeru) spowodował iż drugą pełnoprawną nazwą maszyn indukcyjnych jest

nazwa maszyny asynchroniczne Prędkość silnika asynchronicznego wyrażona za

pomocą poślizgu dana jest zależnością

s1p

fn 1 (3)

Częstotliwość przebiegu indukowanego w obwodzie wirnika f2 zależy od roacuteżnicy

prędkości pola i wirnika (nS ndash n) i wyrażona za pomocą poślizgu jest roacutewna

pnnfS2

(4)

Uwzględniając zależności (1) i (3) otrzymujemy ostatecznie

sff12 (5)

146

21 Schemat zastępczy (jednej fazy) maszyny indukcyjnej

Analizę pracy maszyn elektrycznych (jak o tym wspomniano w ćwiczeniu

bdquoBadanie transformatorardquo) wygodnie jest przeprowadzać w oparciu o schemat

zastępczy Między sposobem sporządzania schematu zastępczego maszyny

indukcyjnej a transformatora istnieje bardzo duża analogia W schemacie zastępczym

maszyny indukcyjnej uwzględnia się następujące elementy

Xμ ndash reaktancję indukcyjną związaną z wirującym strumieniem

głoacutewnym Φ

X1R ndash reaktancję indukcyjną związaną ze strumieniem rozproszenia

w stojanie Φ1R


w wirniku Φ2R

RFe ndash rezystancję obrazującą straty mocy w rdzeniu stojana

R1 ndash rezystancję uzwojenia stojana

R2 ndash rezystancję uzwojenia wirnika

Na schemacie zastępczym pominięto straty w rdzeniu wirnika straty w izolacji

prądy pojemnościowe i prądy upływu Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej


Rys 14 Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej (postać I)

Należy zwroacutecić szczegoacutelną uwagę na fakt że przy zmianie prędkości obrotowej

wału wirnika n (co roacutewnoważne jest stwierdzeniu o zmianie poślizgu s) zmieniają się

wartość skuteczna i częstotliwość prądu I2 w obwodzie wirnika wartość skuteczna

i częstotliwość siły elektromotorycznej E2 indukowanej w wirniku oraz wartość

reaktancji indukcyjnej obwodu wirnika X2R W celu zbudowania schematu

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

I0

f1 = const f2 = var

Obwoacuted stojana Obwoacuted wirnika

147

zastępczego maszyny indukcyjnej w ktoacuterym obwoacuted wirnika byłby połączony

z obwodem stojana (postać II) nie wystarczy sprowadzić parametroacutew wirnika na

stronę stojana Pierwotnie należy wprowadzić zastępczy wirnik w ktoacuterym

częstotliwość f2 byłaby roacutewna częstotliwości f1 stojana W wirniku zastępczym

nieruchomym względem stojana w ktoacuterym f2 = f1 należy wyznaczyć parametry

zastępcze uzależnione od zmiennej wartości poślizgu s Fizykalnie stan w ktoacuterym

f2 = f1 jest stanem zwarcia maszyny indukcyjnej co dla silnika klatkowego oznacza

że do uzwojenia stojana jest doprowadzone napięcie a wirnik jest nieruchomy (jak

przy każdym załączeniu) Wartość siły elektromotorycznej indukowanej w tym stanie

w wirniku wynosi E20 Siła elektromotoryczna indukowana w N2 zwojach wirnika

nieruchomego wynosi ΦNπf2E2120

W tym samym wirniku obracającym się

z prędkością n siła elektromotoryczna wyniesie ΦNπf2E222

Po uwzględnieniu

(5) zapiszemy

sEE202 (6)

Ograniczając rozważania jedynie do silnika klatkowego zwartego można napisać

zależność prądu wirnika w postaci

2

2R

2

2

2

2XR

EI

(7)

Po uwzględnieniu (5) wyznaczamy wartość reaktancji X2R dla częstotliwości

f1 ktoacuterą oznaczamy jako X20R

20R21222RXsLsfπ2Lfπ2X (8)

Po podstawieniu do zależności (7) otrzymujemy

2

20R

2

2

20

22

20R

2

2

20

2

Xs

R

E

sXR

sEI

(9)

Z zależności (9) wynika że zmianę poślizgu w rzeczywistej maszynie uwzględnia

element rezystancyjny s

R2 ktoacuterego wartość możemy przedstawić jako sumę

rzeczywistej rezystancji uzwojenia wirnika R2 oraz członu zależnego od poślizgu

i reprezentującego obciążenie wału silnika mocą czynną s

s1RR

s

R22

2

Po dokonaniu omoacutewionych zabiegoacutew otrzymujemy schemat zastępczy maszyny

indukcyjnej z zastępczym wirnikiem zasilanym przebiegiem o częstotliwości sieci f1

148

Schemat zastępczy silnika klatkowego (przed sprowadzeniem parametroacutew wirnika na

stronę stojana) pokazano na rysunku 15

Rys 15 Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej (postać I) z wirnikiem zastępczym

Sprowadzenia (przeliczenia) wielkości strony wirnika (wtoacuternej) na stronę stojana

(pierwotną) dokonuje się korzystając z pojęcia przekładni napięciowej U

oraz

przekładni prądowej I

zdefiniowanych następująco

U22

U11

20

1

U kN

kN

E

E

(10)

2

1

U

2U22

1U11

I m

m

mkN

mkN

(11)

gdzie

N1 N2 ndash liczba zwojoacutew

m1 m2 ndash liczba faz

kU1 kU2 ndash wspoacutełczynniki uzwojenia (zależne od sposobu wykonania)

Dla stojana zastosowano indeks (1) a dla wirnika (2)

Po sprowadzeniu wielkości wirnika na stronę stojana otrzymujemy następujące

parametry

sprowadzone napięcie U2020

EE oraz ogoacutelnie U22

UU (12)

sprowadzony prąd

I

22

1II

(13)

sprowadzona rezystancja IU22

RR albo

2

12

U22 m

mRR (14)

sprowadzona reaktancja IU22

XX albo

2

12

U22 m

mXX (15)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E20

R2 X20R I2

UR2 UX2

I0

f1 = const f2 = f1 = const

Obwoacuted stojana Obwoacuted wirnika zastępczego

s

s1R 2

149

Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej klatkowej po sprowadzeniu wirnika na

stronę stojana przedstawiono na rysunku 16

Rys 16 Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej (postać II)

22 Bieg jałowy silnika indukcyjnego

W warunkach biegu jałowego silnik indukcyjny wiruje z prędkością zbliżoną do

prędkości synchronicznej (S

nn ) występuje wtedy niewielki poślizg ( 0s ) Mały

poślizg powoduje że częstotliwość f2 = s f1 prądu i napięcia w wirniku jest bardzo

mała co w konsekwencji daje pomijalnie małe straty w stali wirnika Z powodu

bardzo małej wartości siły elektromotorycznej E2 = s E20 w uzwojeniu wirnika płynie

prąd I2 o małej wartości natężenia ndash pomijalne są roacutewnież straty w miedzi wirnika

Moc oddawana przez silnik biegnący jałowo jest roacutewna zeru (nieobciążony wał

silnika) Cała moc P0 pobierana przez silnik zasilany napięciem fazowym U1

i wymuszający ze źroacutedła prąd I0 idzie na pokrycie strat w stojanie w tym na

straty w uzwojeniu stojana 2

011Cu0IRmΔP (16)

straty w rdzeniu stojana Fe

2

1

1Fe0 R

UmΔP (17)

straty mechaniczne constΔPm (18)

Straty w rdzeniu stojana i straty mechaniczne nie zależą od obciążenia na wale

silnika W uproszczonym schemacie zastępczym dla biegu jałowego można pominąć

cały obwoacuted wirnika (analogicznie do przypadku uzwojenia wtoacuternego transformatora)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

0

I

X

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

U2

I0

s

s1R2

150

Schemat zastępczy (uproszczony) dla biegu jałowego silnika indukcyjnego pokazano

na rysunku 17

Rys 17 Uproszczony schemat zastępczy silnika indukcyjnego klatkowego na biegu jałowym

Znaczny prąd jałowy I0 = (025 divide 05)IN i mały wspoacutełczynnik mocy przy biegu

jałowym 0201IU3

Pcos

01

0

0

stanowią zasadnicze wady silnikoacutew

indukcyjnych

23 Stan zwarcia silnika indukcyjnego

W warunkach zwarcia silnik indukcyjny jest unieruchomiony prędkość wynosi

zero ( 0n ) a poślizg jeden ( 1s ) W wyniku tego prąd wirnika Irsquo2 w przybliżeniu

roacutewny prądowi stojana jest duży tzn dochodzący do wartości dziesięciokrotnie

większych niż prąd znamionowy Moc mechaniczna nie jest wydawana ponieważ

wirnik się nie obraca W praktyce pomiarowej realizuje się stan zwarcia zasilając

silnik indukcyjny napięciem UZ o takiej wartości żeby w uzwojeniu stojana płynął

prąd znamionowy IN Cała moc PZ pobierana z sieci idzie na pokrycie strat

w uzwojeniu wirnika i stojana (w miedzi) Straty mocy w rdzeniu są do pominięcia ze

względu na bardzo małą wartość (zwłaszcza przy obniżonym napięciu)

Cu2Cu1ZΔPΔPP (19)

W uproszczonym schemacie zastępczym dla stanu zwarcia (analogicznie do

przypadku transformatora) można pominąć całą gałąź poprzeczną Schemat zastępczy

(uproszczony) przy zwarciu silnika indukcyjnego pokazano na rysunku 18

R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

151

Rys 18 Uproszczony schemat zastępczy silnika indukcyjnego klatkowego w stanie zwarcia

3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi są napięcia międzyfazowe natężenia prądoacutew

przewodowych i moce czynne występujące w układzie zasilania silnika indukcyjnego

w stanie zwarcia i w stanie biegu jałowego Przy pomiarach na biegu jałowym

dodatkowo mierzy się prędkość obrotową wału silnika Na podstawie danych

pomiarowych wyznacza się charakterystyki biegu jałowego i zwarcia oraz wyznacza

się wartości elementoacutew schematu zastępczego (jednej fazy) silnika indukcyjnego


Stanowisko pomiarowe zasilane jest z regulowanego źroacutedła prądu zmiennego ndash

autotransformatora ATr W skład układu wchodzi tzw walizka pomiarowa

umożliwiająca pomiar wartości natężeń prądoacutew przewodowych (oddzielnie w każdej

fazie ndash trzy amperomierze) wartości napięć międzyfazowych i jednego napięcia

fazowego (jeden woltomierz z przełącznikiem) oraz pomiaru mocy czynnej obwodu

troacutejfazowego (jeden watomierz wieloustrojowy) Przykładowy układ pomiarowy

wykorzystujący przekładniki i zestaw przyrządoacutew zwanych bdquowalizką pomiarowąrdquo


R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

E1=E20

0I 0

152

Rys 19 Schemat układu pomiarowego z bdquowalizką pomiarowąrdquo


1 Odczytać i zanotować dane znamionowe badanego silnika

2 Zmierzyć rezystancję stojana badanego silnika indukcyjnego Użyć mostka do

pomiaru rezystancji lub zastosować metodę techniczną ndash zgodnie

z poleceniem prowadzącego zajęcia

3 Sprawdzić czy wał silnika obraca się swobodnie

4 Sprawdzić czy przełączniki zakresoacutew walizki pomiarowej ustawione są na

wartości maksymalne a pokrętło autotransformatora na wartość minimalną

5 Włączyć stanowisko i powoli rozpędzać silnik zwiększając napięcie

autotransformatora do wartości napięcia znamionowego silnika

O

U1

U2

V1

V2

W1

W2

A

A

A

W

1U1 1U2 1V1 1V2 1W1 1W2 N 2V1 2W1 2U1

var

V

A V W

440V 550V 5A 10A

220V 110V 100A 25A 50A

U - W V - W

U - V U - N

0 O

n

ATr

L1

L3

L2 M

153

6 Odczekać 15 minut dla ustalenia się temperatur w silniku

7 Zdjąć charakterystykę biegu jałowego (proponowane wartości napięć 400 V

350 V 300 V 250 V 200 V 150 V 100 V nie należy pominąć wartości

napięcia znamionowego) mierząc napięcia prądy moc i prędkość obrotową

Zmierzone wartości należy wpisywać do tabeli 11

Tabela 11

Dane z tabliczki znamionowej silnika

Pomiary Obliczenia

Rezystancja fazy twornika R1 Ω

Lp UUV UVW UUW IU IV IW P0 n0 U0 U0

2 I0 0cos s0 ΔPCu ΔPm ΔPFe

V V V A A A W 1s V V2 A W W W

1

2

3

itd

8 Wyłączyć zasilanie stanowiska i odczekać aż wał silnika się zatrzyma

9 Eksperymentalnie wybrać położenie wału silnika (przy niewielkim napięciu

zasilania) w ktoacuterym natężenie prądu ma wartość środkową między wartością

maksymalną i minimalną Zablokować wał silnika w tym położeniu

10 Zdjąć charakterystykę zwarcia (proponowane wartości napięć 60 V 50 V

40 V 30 V 20 V 10 V nie należy pominąć wartości napięcia przy prądzie

znamionowym tj napięcia zwarcia UZ) mierząc napięcia prądy i moc


Tabela 12

Pomiary Obliczenia

Lp UUVz UVWz UUWz IUz IVz IWz PZ UZ IZ Zcos ΔPCu1 RZ ZZ XZ ΔPCu2

V V V A A A W V A W Ω Ω Ω W

1

2

3

itd

Napięcie zwarcia UZ V

154


1 Wypełnić części obliczeniowe tabel 11 i 12 stosując zależności

a) dla napięć i natężeń prądoacutew U0 I0 UZ IZ (wartości średnie napięć

międzyfazowych i prądoacutew przewodowych mierzonych w trzech fazach)

3

UUUU VWUWUV

0

(20)

3

IIII WVU

0

(21)

3

UUUU VWzUWzUVz

Z

(22)

3

IIII WzVzUz

Z

(23)

b) dla wspoacutełczynnikoacutew mocy biegu jałowego i w stanie zwarcia

00

0

0IU3

Pcos

(24)

ZZ

Z

ZIU3

Pcos

(25)

c) dla poślizgu przy biegu jałowym

S

0S

0 n

nns

(26)

d) dla rezystancji impedancji i reaktancji (jednej fazy) przy zwarciu

2

Z

Z

Z I3

PR

(27)

Z

Z

ZI3

UZ

(28)

2

Z

2

ZZRZX (29)

e) dla całkowitych strat mocy kolejno

w stojanie przy biegu jałowym 2

01Cu0IR3ΔP (30)

w stojanie przy zwarciu 2

Z1Cu1IR3ΔP (31)

w wirniku przy zwarciu Cu1ZCu2

ΔPPΔP (32)

w rdzeniu stojana mCu00Fe0

ΔPΔPPΔP (33)

155

f) straty mechaniczne constΔPm szacujemy z charakterystyki )f(UP 2

00

2 Wykreślić charakterystykę biegu jałowego silnika indukcyjnego P0 w funkcji

kwadratu napięcia zasilającego (międzyfazowego) 2

0U

3 Wykreślić charakterystyki biegu jałowego silnika indukcyjnego I0 P0 0

cos

w funkcji napięcia zasilającego U0 (wszystkie charakterystyki umieszczone na

jednym wykresie powinny roacuteżnić się od siebie kolorem ilub charakterem linii

i opisem)

4 Wykreślić charakterystyki stanu zwarcia silnika indukcyjnego IZ PZ Z

cos

w funkcji napięcia zasilającego UZ (wszystkie charakterystyki umieszczone na


i opisem)

5 Narysować pełny schemat zastępczy silnika indukcyjnego (postać II) i podać

na schemacie wartości parametroacutew wyznaczonych dla wartości

znamionowych prądu i napięcia

a) R1 ndash z pomiaroacutew w stanie zwarcia dla prądu znamionowego

2

RR Z

1 (34)

oraz dla poroacutewnania (w nawiasie) z pomiaroacutew bezpośrednich

(punkt 33 podpunkt 2)

b) RFe Xmicro ndash z pomiaroacutew w stanie jałowym dla napięcia znamionowego

0

2

0

1

2

00

2

0

m1

2

00

2

101

Fe

2

1

Fe P

U

RI3P

U

ΔPRI3P

RIU3

ΔP

E3R

(35)

0

0

2

Fe

2

0

101

μ

1

μI3

U

II

RIU

I

EX

(36)

c) Rrsquo2 ndash z pomiaroacutew w stanie zwarcia dla prądu znamionowego

12

Z

Z

12

Z

Cu

1Z2R

I3

PR

I3

ΔPRRR

(37)

d) X1R X20R ndash z pomiaroacutew w stanie zwarcia przy założeniu

20R1RXX (założenie to powoduje błąd 105 [4]) (38)

Z1

Z

Z

2

11RtgR

cos

cos1RX

(39)

1RZ20RXXX (40)

156

6 Wyznaczyć wartości napięcia zwarcia

ZU oraz 100

U

Uu

N

Z

Z i zapisać je

w ostatniej rubryce tabeli 12

5 Sprawozdanie




2 Dane znamionowe badanej maszyny indukcyjnej (moc napięcie prąd obroty

wspoacutełczynnik mocy)


4 Tabele wynikoacutew pomiarowych wraz z obliczeniami


6 Schemat zastępczy jednej fazy silnika indukcyjnego z wpisanymi wartościami

wymienionych w punkcie 4 parametroacutew



zastępczego poprawności metody pomiaru rozbieżności pomiędzy

przybliżoną wartością rezystancji uzwojenia stojana obliczoną dla stanu

zwarcia a jej wartością zmierzoną itp)

157

XIV BADANIE PRĄDNICY SYNCHRONICZNEJ

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk biegu jałowego i zwarcia

troacutejfazowej synchronicznej prądnicy prądu zmiennego oraz jej synchronizacja z siecią

elektroenergetyczną

2 Wprowadzenie

Maszyny synchroniczne (prądnice silniki lub kompensatory) charakteryzują się

stałą niezależną od obciążenia i roacutewną prędkości synchronicznej prędkością obrotową

wirnikoacutew

n = nS = const (1)

Wirnik maszyny synchronicznej stanowi elektromagnes zasilany prądem stałym

W zależności od budowy rozroacuteżnia się maszyny synchroniczne z biegunami jawnymi

ndash rysunek 11 lub z biegunami utajonymi ndash rysunek 12 W czasie rozruchu

doprowadza się prędkość obrotową wirnika do prędkości synchronicznej

i synchronizuje maszynę z siecią

Rys 11 Uproszczony schemat konstrukcyjny maszyny synchronicznej z biegunami utajonymi

U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

158

Rys 12 Uproszczony schemat konstrukcyjny maszyny synchronicznej z biegunami jawnymi

Na rysunkach 11 i 12 przedstawiono także schematycznie rozmieszczenie

troacutejfazowego uzwojenia stojana (fazy U V W)

W prądnicach (generatorach) wał maszyny napędzany jest przez turbinę a pole

magnetyczne wirnika (stałe w czasie i wirujące w przestrzeni) indukuje

w nieruchomych uzwojeniach stojana siły elektromotoryczne umożliwiając

oddawanie mocy elektrycznej do odbiornikoacutew sieci

W silnikach stałe pole magnetyczne wirnika podąża za wirującym polem

magnetycznym wytwarzanym przez uzwojenia stojana umożliwiając oddawanie mocy

mechanicznej na wale maszyny

Zwiększając prąd wzbudzenia silnika synchronicznego (przy stałym lub zerowym

obciążeniu) można doprowadzić do stanu w ktoacuterym silnik zacznie pobierać z sieci

moc bierną pojemnościową (czyli oddawać moc bierną indukcyjną) ndash maszyna

pracująca w takim reżimie nazywana jest kompensatorem synchronicznym

21 Budowa i układ połączeń prądnicy synchronicznej

Prądnice synchroniczne prądu zmiennego budowane są zazwyczaj jako troacutejfazowe

(wyjątkowo jako małe maszyny jednofazowe) Uzwojenie twornika umieszczone jest

z reguły w stojanie a uzwojenie wzbudzenia w wirniku Uzwojenie wzbudzenia

U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

159

zasilane jest przez pierścienie ślizgowe z prądnicy prądu stałego zwanej wzbudnicą

lub przez układ prostownika poacutełprzewodnikowego umieszczonego w wale maszyny

(układ alternatora) Prąd stały płynący w wirującym uzwojeniu wzbudzenia wytwarza

kołowe względem stojana pole magnetyczne Pole to powoduje indukowanie

sinusoidalnie zmiennych napięć twornika o częstotliwości f [Hz] ściśle zależnej od

prędkości obrotowej wirnika n [obrmin]

60

npf

(2)

gdzie

p ndash liczba par biegunoacutew pola magnetycznego

Schemat połączeń maszyny synchronicznej troacutejfazowej pracującej z siecią

elektroenergetyczną i mającą obwoacuted wzbudzenia zasilany ze wzbudnicy pokazano na

rysunku 13

Rys 13 Schemat maszyny synchronicznej z obwodem wzbudzenia zasilanym przez wzbudnicę

Prądnice synchroniczne rzadko pracują indywidualnie Przeważająca większość

prądnic wspoacutełpracuje ze sobą w ramach państwowych a często międzypaństwowych

układoacutew elektroenergetycznych (tzw praca na sieć sztywną)

L1

L3

L2

G

Wzbudnica

regulator prądu wzbudzenia

twornik

stojan

uzwojenie wzbudzenia

uzwojenie twornika

wirnik

szczotki

pierścienie ślizgowe

U1

N

S

U2

V1

V2

W1

W2

wzbudnica

160

22 Przyłączenie prądnicy do pracy roacutewnoległej na sieć sztywną

Przyłączenie prądnicy synchronicznej do sieci odbywa się przeważnie poprzez jej

synchronizację Warunki synchronizacji można ująć następująco

jednakowa kolejność faz prądnicy i sieci

jednakowe wartości skuteczne napięć prądnicy i sieci

jednakowe częstotliwości napięć prądnicy i sieci

zgodność kątoacutew fazowych napięć prądnicy i sieci

W celu osiągnięcia stanu synchronizmu należy regulować prędkość obrotową n

maszyny napędzającej co umożliwia zroacutewnanie częstotliwości Należy roacutewnież

regulować natężenie prądu wzbudzenia IF prądnicy co umożliwia zroacutewnanie wartości

skutecznych napięć

Po przeprowadzeniu synchronizacji i przyłączeniu prądnicy do sieci obroty

zespołu maszyna napędzająca - prądnica nie ulegają dalszym zmianom (n = const)

Zmiana mocy maszyny napędzającej powoduje zmianę mocy czynnej P oddawanej do

sieci a zmiana natężenia prądu wzbudzenia ndash zmianę mocy biernej Q

Zwiększanie po synchronizacji mocy maszyny napędzającej (turbiny) skutkuje

wzrostem mocy oddawanej do sieci w uzwojeniach twornika zaczyna płynąć prąd

Prąd I płynący w uzwojeniach twornika wytwarza w obrębie stojana i wirnika

strumień magnetyczny tzw strumień oddziaływania twornika ktoacutery sumuje się ze

strumieniem głoacutewnym proporcjonalnym (w maszynach nienasyconych) do prądu

wzbudzenia IF Wzrost mocy doprowadzonej do prądnicy (wałem z turbiny) powoduje

wzrost kąta L

pomiędzy wektorem siły elektromotorycznej indukowanej

w uzwojeniu twornika a wektorem napięcia U na zaciskach prądnicy (napięcie sieci)

Kąt L

nosi nazwę kąta mocy Powiększanie momentu napędowego (roacutewnoznaczne ze

wzrostem mocy na wale prądnicy synchronicznej) powoduje wzrost kąta mocy Po

przekroczeniu wartości O90 (dla maszyn z biegunami utajonymi) prądnica wypada

z synchronizmu Gwałtowny wzrost momentu na wale spowodowany może być

roacutewnież awaryjnym wyłączeniem obciążenia prądnicy np w wyniku zwarcia

23 Własności ruchowe prądnic synchronicznych

Własności ruchowe prądnic prądu zmiennego można określić za pomocą

charakterystyk podających związki pomiędzy następującymi wielkościami

prędkością obrotową n powiązaną zależnością (2) z częstotliwością napięcia

161

indukowanego f prądem wzbudzenia IF prądem obciążenia prądnicy I napięciem

prądnicy U mocą czynną P mocą bierną Q kątem mocy L

wspoacutełczynnikiem mocy

cos i momentem M

Prądnice pracują z reguły przy stałej (lub praktycznie stałej) prędkości obrotowej

zadanej z zewnątrz lub wymuszanej przez bdquosieć sztywnąrdquo n = const (f = const)

Rozroacuteżnia się następujące charakterystyki prądnicy

charakterystykę biegu jałowego U = U0 = f (IF) przy n = const

charakterystykę zwarcia (zwarcie symetryczne) I = IZ = f (IF) przy n = const

charakterystykę obciążenia U = f (IF) przy I = const f = const cos = const

charakterystykę obciążenia przedstawia się przy parametrycznie zmiennych

wartościach prądu obciążenia I lub wspoacutełczynnikach mocy cos

charakterystykę zewnętrzną U = f (I) przy IF = const f = const cos = const

charakterystykę zewnętrzną przedstawia się przy parametrycznie zmiennych

wartościach prądu wzbudzenia IF lub wspoacutełczynnikach mocy cos

charakterystykę regulacji IF = f (I) przy U = const f = const cos = const

charakterystykę regulacji przedstawia się przy parametrycznie zmiennych

wartościach napięcia prądnicy U lub wspoacutełczynnikach mocy cos

charakterystykę regulacji przedstawia się także jako zależność IF = f (P) przy

U = const f = const Q = const

krzywe V nazywane roacutewnież krzywymi Mordeya I = f (IF) przy U = const

f = const P = const krzywe V przedstawia się przy parametrycznie

zmiennych wartościach mocy czynnej P

charakterystykę kątową momentu lub mocy M = f (L

) lub P = f (L

) przy

U = const n = const IF = const kątową charakterystykę momentu (mocy)

przedstawia się przy parametrycznie zmiennych wartościach prądu

wzbudzenia IF

3 Badania i pomiary



napięcie międzyfazowe prądnicy natężenie prądu wzbudzenia i prędkość

obrotowa wału silnika przy pomiarze charakterystyki biegu jałowego

162

natężenia prądu wzbudzenia i prądu prądnicy dla wyznaczenia

charakterystyki zwarcia

roacuteżnica napięć częstotliwości i kąt przesunięcia fazowego między

napięciami prądnicy i sieci ndash wskazania kolumny synchronizacyjnej oraz

prąd napięcie i moc czynna prądnicy pracującej na sieć sztywną


Stanowisko pomiarowe umożliwiające przyłączania prądnicy synchronicznej do

pracy roacutewnoległej na sieć sztywną oraz pozwalające wyznaczać charakterystyki biegu

jałowego i zwarcia przedstawiono na rysunku 14

Rys 14 Schemat stanowiska pomiarowego prądnicy synchronicznej

M

~

SYN-

-CHRO-

-NO-

-SKOP

U

f

ATr L1

L3

L2

G

=

G

=

M

=

G

~

A

A

V

A

W

V

V

Układ

napędowy

Leonarda

bdquoWał elektrycznyrdquo

Prądnica badana

(synchroniczna

maszyna prądu

troacutejfazowego)

Układ do

synchronizacji

z przełącznikiem

rodzaju pracy

bdquoSieć sztywnardquo

163

Prądnica badana (troacutejfazowa maszyna synchroniczna) napędzana jest silnikiem

prądu stałego pracującym w układzie Leonarda ktoacutery zapewnia możliwość płynnej

regulacji prędkości obrotowej w bardzo szerokim zakresie Uzyskanie zmian momentu

mechanicznego silnika napędowego prądu stałego możliwe jest dzięki bezpośredniemu

połączeniu wirnika tego silnika z twornikiem prądnicy zasilającej Połączenie to

nazywane jest bdquowałem elektrycznymrdquo Uzwojenia wzbudzenia prądnicy zasilającej

silnika napędowego i samej badanej prądnicy troacutejfazowej zasila dodatkowa

samowzbudna prądnica prądu stałego zwana wzbudnicą Wzbudnica prądnica

zasilająca i napędzający je silnik indukcyjny zasilany z sieci mają jeden wspoacutelnym wał

mechaniczny Regulację prędkości obrotowej i prądu wzbudzenia badanej prądnicy

zapewniają rezystory o zmiennej oporności włączone w obwody wzbudzenia

wymienionych maszyn


1 Odczytać i zanotować dane znamionowe badanej prądnicy synchronicznej

2 Włączyć stanowisko i rezystorem wzbudnicy ustawić przybliżoną wartość

napięcia znamionowego wzbudzenia (ok 220 V)

3 Ustawić prędkość synchroniczną wału prądnicy badanej (1500 obrmin)

regulując prądy w obwodach wzbudzenia silnika (wpływ odwrotnie

proporcjonalny) ilub prądnicy prądu stałego (wpływ wprost proporcjonalny)

4 Wykonać pomiary charakterystyki biegu jałowego prądnicy zwiększając jej

prąd wzbudzenia od wartości minimalnej do wartości przy ktoacuterej napięcie

prądnicy osiągnie 120 wartości napięcia znamionowego (szczegoacutełowe

wartości prądoacutew poda prowadzący zajęcia)

5 W każdym punkcie pomiarowym należy utrzymać stałą synchroniczną

prędkość obrotową wału prądnicy Wartości wielkości mierzonych należy

sukcesywnie notować w odpowiedniej części tabeli 11

6 Po wykonaniu pomiaroacutew charakterystyki biegu jałowego należy odwzbudzić

prądnicę tzn zmniejszyć prąd wzbudzenia do minimum

7 Przygotować stanowisko do wykonania pomiaroacutew charakterystyki zwarcia

ustawiając synchroniczną prędkość obrotową wału prądnicy i przełączając

uzwojenia twornika na zwarcie symetryczne

8 Wykonać pomiary charakterystyki zwarcia prądnicy mierząc prąd zwarcia

przy wzroście prądu wzbudzenia od wartości minimalnej do wartości nie

większej niż maksymalnie osiągniętej dla charakterystyki biegu jałowego

164

(szczegoacutełowe wartości prądoacutew poda prowadzący zajęcia) Nie ma

konieczności pomiaru prędkości obrotowej wału ponieważ prąd zwarcia jest

od nich niezależny w bardzo szerokim zakresie obrotoacutew

9 Wartości wielkości mierzonych należy sukcesywnie notować w odpowiedniej

części tabeli 11

Tabela 11

Dane znamionowe maszyny badanej

Lp IF U n

Lp IF IZ

A V obrmin A A

charakterystyka biegu jałowego charakterystyka zwarcia

1 1

2 2

3 3

itd itd

10 Po wykonaniu pomiaroacutew charakterystyki zwarcia należy odwzbudzić

prądnicę

11 Przygotować stanowisko do wykonania przyłączenia prądnicy do pracy

roacutewnoległej na sieć sztywną (synchronizacja) zwiększając przez regulację

prądu wzbudzenia napięcie prądnicy do wartości napięcia sieci i ustawiając

synchroniczne obroty wału

12 W celach demonstracyjnych dokonać synchronizacji bdquoze światłem

wirującymrdquo

13 Zsynchronizować maszynę z siecią wykorzystując kolumnę

synchronizacyjną Zbadać wpływ zmian prądu wzbudzenia prądnicy oraz

zmian momentu napędowego na wartość napięcia na zaciskach prądnicy

prędkości obrotowej prądnicy natężenia prądu i mocy czynnej oddawanej do

sieci

14 Przed opuszczeniem stanowiska należy kolejno odciążyć rozsynchronizować

i odwzbudzić prądnice Wyłączyć zasilanie i odczekać aż wał prądnicy się

zatrzyma

165


1 Wykreślić charakterystykę biegu jałowego prądnicy synchronicznej U = f (IF)

(dwie krzywe dla wartości prądu wzbudzenia narastającego i malejącego na

jednym wykresie)

2 Wykreślić charakterystykę zwarcia prądnicy synchronicznej IZ = f (IF) (dwie

krzywe dla wartości prądu wzbudzenia narastającego i malejącego na jednym

wykresie)

3 Określić wpływ zmian wartości prądu wzbudzenia prądnicy i momentu

napędzającego na wale prądnicy na wartości napięcia prądnicy obrotoacutew

prądnicy natężenia prądu mocy czynnej i biernej zaroacutewno przed jak i po

synchronizacji prądnicy z siecią sztywną (konieczna forma pisemna)

5 Sprawozdanie




2 Dane znamionowe badanej maszyny synchronicznej (moc napięcie prąd

obroty wspoacutełczynnik mocy)



5 Wykresy podanych w punkcie 4 zależności i opracowanie podpunktu 3

6 Wypisane warunki synchronizacji (z podaniem w [] ewentualnych

możliwych odstępstw)


przebiegoacutew teoretycznych poprawności metody pomiaru itp)

166

XV BADANIE PRĄDNICY PRĄDU STAŁEGO

1 Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy i własności ruchowych prądnic prądu

stałego W ramach ćwiczenia należy (po wykonaniu pomiaroacutew) sporządzić komplet

charakterystyk badanej maszyny

2 Wprowadzenie

Maszyna komutatorowa prądu stałego ma co najmniej dwa uzwojenia Uzwojenie

wzbudzenia tej maszyny mieści się w stojanie (część nieruchoma maszyny)

a uzwojenie twornika ułożone jest w żłobkach wirnika (część ruchoma maszyny) Prąd

stały płynący w uzwojeniu wzbudzenia wytwarza stałe względem stojana pole

magnetyczne Pole to jest jednocześnie polem wirującym kołowym względem

obracającego się uzwojenia twornika W prądnicach uzwojenie twornika jest

miejscem w ktoacuterym indukuje się (bdquotworzy sięrdquo) napięcie zasilające obwody

zewnętrzne Budowę maszyny prądu stałego przedstawiono na rysunku 11

Rys 11 Budowa maszyny prądu stałego

twornik

jarzmo

stojana

biegun

głoacutewny

nabiegunnik

uzwojenie

wzbudzenia

uzwojenie

twornika

szczotki

komutator

167

Maszyna prądu stałego przyłączona do sieci (prądu stałego) może pracować jako

prądnica lub silnik Istotnym elementem maszyn prądu stałego jest komutator wraz

z układem szczotek Do komutatora wykonanego z (izolowanych między sobą i wałem

maszyny) wycinkoacutew cylindrycznego walca miedzianego podłączone są początki

i końce zwojoacutew uzwojenia wirnika tworząc parzystą liczbę zamkniętych pętli

W przypadku prądnicy komutator pełni funkcję prostownika mechanicznego

W silniku umożliwia powstanie momentu elektromagnetycznego (obrotowego)

przełączając odpowiednio kierunek prądu w zwojach znajdujących się pod

nabiegunnikami elektromagnesu stojana Wytwarzana siła elektromotoryczna E oraz

moment obrotowy M nie zależą od charakteru pracy maszyny występują jednocześnie

przy pracy prądnicowej i silnikowej i wyrażają się zależnościami

nΦcEE

(1)

AMIΦcM (2)

gdzie

Φ ndash strumień magnetyczny wytwarzany przez prąd wzbudzenia (IF)

n ndash prędkość obrotowa wirnika

IA ndash natężenie prądu twornika

cE cM ndash stałe wspoacutełczynniki zależne od budowy maszyny

Jeden ze sposoboacutew nawinięcia i połączenia z komutatorem uzwojenia twornika


Rys 12 Uzwojenie twornika (6 zezwojoacutew i 6 wycinkoacutew komutatora)

N

S

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

168

Nawinięcie uzwojenia twornika musi być takie żeby rozpiętość każdego zezwoju

zapewniała umieszczenie jego bokoacutew w strumieniu o takiej samej wartości ale przy

biegunach o przeciwnych znakach Na rysunku 12 (będącym uproszczonym

schematem uzwojenia maszyny prądu stałego) zezwoje stanowią uzwojenia bokoacutew

oznaczone jako 1-6 2-9 3-8 4-11 5-10 7-12 Pomiędzy szczotkami odbierającymi

prąd z uzwojenia twornika tworzy się zawsze parzysta liczba roacutewnoległych gałęzi

Zasadę generowania w uzwojeniach twornika siły elektromotorycznej jednocześnie

w obu roacutewnoległych gałęziach przedstawiono na rysunku 13

Rys 13 Generowanie siły elektromotorycznej twornika

W bokach uzwojeń oznaczonych 4 10 będących w położeniu prostopadłym do

pola magnetycznego między nabiegunnikami S-N nie indukuje się siła

elektromotoryczna natomiast w bokach uzwojeń oznaczonych 11 12 1 2 3

indukowana jest siła elektromotoryczna o kierunku przeciwnym do indukowanej

w bokach 5 6 7 8 9 Odpowiednie podłączenie bokoacutew uzwojeń do wycinkoacutew

komutatora powoduje że w przedstawionej na rysunku 13 sytuacji między

szczotkami ustawionymi na wycinku 3 i 6 komutatora pojawi się siła

3 9 5 10 12 7 2

6

4 8 3 1 6 11

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

S

N

169

elektromotoryczna indukowana w dwu roacutewnoległych gałęziach tworzonych przez boki

2 9 12 7 10 5 oraz 11 4 1 6 3 8 tak jak to przedstawiono u dołu rysunku 13

21 Układy połączeń maszyn prądu stałego

Maszyna prądu stałego w ktoacuterej pole magnetyczne wytwarzane jest przez

elektromagnes zasilany prądem stałym może być maszyną obcowzbudną lub

samowzbudną Maszyną obcowzbudną nazywamy maszynę ktoacuterej uzwojenie

wzbudzenia zasilane jest z innego niż to z ktoacuterym pracuje twornik źroacutedła Układ

połączeń maszyny obcowzbudnej przedstawiono na rysunku 14

Rys 14 Układ połączeń maszyny obcowzbudnej

Maszyną samowzbudną nazywamy maszynę ktoacuterej uzwojenie wzbudzenia

zasilane jest z tego samego źroacutedła z ktoacuterym wspoacutełpracuje twornik W zależności od

sposobu połączenia uzwojenia wzbudzenia i uzwojenia twornika rozroacuteżnia się trzy

typy maszyn samowzbudnych

bocznikowe w ktoacuterych uzwojenie wzbudzenia połączone jest roacutewnolegle

z uzwojeniem twornika

szeregowe w ktoacuterych uzwojenie wzbudzenia połączone jest szeregowo


szeregowo-bocznikowe w ktoacuterych uzwojenie wzbudzenia składa się

z dwoacutech części jednej połączonej szeregowo i drugiej połączonej roacutewnolegle


Układy połączeń maszyn samowzbudnych przedstawiono na rysunku 15

I

IF

E A2 A1

F2

F1

Twornik

Wzbudzenie

obce

170

Rys 15 Układy połączeń maszyny samowzbudnej

22 Własności ruchowe prądnic prądu stałego

Własności ruchowe prądnic prądu stałego można określić za pomocą

charakterystyk podających związki (przy stałej prędkości obrotowej n = const)

pomiędzy następującymi wielkościami prądem wzbudzenia IF prądem obciążenia I

napięciem twornika U Rozroacuteżnia się następujące charakterystyki prądnicy

charakterystykę biegu jałowego U = U0 = f (IF) przy I = 0

charakterystykę obciążenia U = f (IF) przy I = const

charakterystykę zewnętrzną U = f (I) przy IF = const

charakterystykę regulacji IF = f (I) przy U = const

Dla każdego układu połączeń prądnicy (obcowzbudna bocznikowa szeregowa

szeregowo-bocznikowa) otrzymujemy roacuteżne przebiegi charakterystyk

3 Badania i pomiary


Wielkościami mierzonymi są napięcie twornika natężenie prądu wzbudzenia

natężenie prądu obciążenia i prędkość obrotowa wału prądnicy obcowzbudnej

I

IA

IF

E A2 A1

E2

E1

Twornik

Wzbudzenie

bocznikowe

I

E A2 A1

D2

D1

Twornik

Wzbudzenie

szeregowe

I

IA E A1

D2

D1

Twornik

E1

E2

Wzbudzenie

bocznikowo-

szeregowe

IF

A2

171


Stanowisko pomiarowe umożliwiające wyznaczenie wszystkich wymienionych

w punkcie 22 charakterystyk prądnicy obcowzbudnej przedstawiono na rysunku 16

Rys 16 Schemat stanowiska pomiarowego prądnicy obcowzbudnej


1 Odczytać i zanotować dane znamionowe badanej prądnicy prądu stałego

2 Wykonać pomiar charakterystyki biegu jałowego prądnicy zwiększając jej

prąd wzbudzenia IF od wartości minimalnej do wartości przy ktoacuterej napięcie

prądnicy U osiągnie 120 wartości napięcia znamionowego (szczegoacutełowe

wartości prądoacutew wzbudzenia poda prowadzący zajęcia)


prądnicę tzn zmniejszyć prąd wzbudzenia IF do zera i przygotować

stanowisko do wykonania pomiaroacutew charakterystyki obciążenia podłączając

rezystancję odbiornika RODB

4 Wykonać pomiar charakterystyki obciążenia prądnicy zwiększając jej prąd

wzbudzenia IF od wartości minimalnej do wartości przy ktoacuterej napięcie

prądnicy U osiągnie 120 wartości napięcia znamionowego W czasie

pomiaroacutew należy utrzymywać stałą wartość prądu obciążenia I Wartość prądu

obciążenia powinna wynosić co najmniej 20 wartości prądu znamionowego

n

A

A

G

= M

U

=

RODB

ATr

L1 L3 L2

I

IF

V

172

Stałość prądu obciążenia uzyskujemy poprzez zmianę (korektę) rezystancji

odbiornika RODB (Szczegoacutełowe wartości prądoacutew wzbudzenia i obciążenia

poda prowadzący zajęcia)

5 Wykonać pomiar charakterystyki zewnętrznej prądnicy zwiększając prąd

obciążenia I od zera do wartości maksymalnej występującej przy minimalnej

możliwej do nastawienia wartości rezystancji odbiornika W czasie pomiaroacutew

należy utrzymywać stałą wartość prądu wzbudzenia IF Pomiary należy

wykonać dla dwoacutech wartości prądu wzbudzenia Wartości prądoacutew wzbudzenia

należy dobierać w zakresie od 80 do 110 wartości znamionowego prądu

wzbudzenia (Szczegoacutełowe wartości prądoacutew wzbudzenia i obciążenia poda


6 Wykonać pomiar charakterystyki regulacji prądnicy zwiększając prąd



należy utrzymywać stałą wartość napięcia U na zaciskach prądnicy Stałą

wartość napięcia uzyskujemy poprzez zmianę (korektę) wartości prądu

wzbudzenia IF Pomiary należy wykonać dla dwoacutech wartości napięcia

prądnicy Wartości napięcia należy dobierać w zakresie od 80 do 110

wartości napięcia znamionowego (Szczegoacutełowe wartości prądoacutew obciążenia

i napięć prądnicy poda prowadzący zajęcia)

7 Wartości wielkości mierzonych należy sukcesywnie notować w odpowiednich

częściach tabeli 11

Tabela 11


Lp U I IF n

Lp U I IF n

V A A obrmin V A A obrmin

charakterystyka biegu jałowego charakterystyka obciążenia

1

1

2 2

itd itd

charakterystyka zewnętrzna charakterystyka zewnętrzna

1

1

2 2

itd

itd

charakterystyka regulacji charakterystyka regulacji

1

1

2 2

itd

itd

173


1 Wykreślić charakterystykę biegu jałowego oraz charakterystykę obciążenia

prądnicy prądu stałego U = f (IF) przy I = const n = const (dwie krzywe na

jednym wykresie)

2 Wykreślić charakterystykę zewnętrzną prądnicy prądu stałego U = f (I) przy

IF = const n = const dla dwu wartości prądu wzbudzenia (dwie krzywe na

jednym wykresie)

3 Wykreślić charakterystykę regulacji prądnicy prądu stałego IF = f (I) przy

U = const n = const dla dwu wartości napięcia prądnicy (dwie krzywe na

jednym wykresie)

4 Określić w procentach wartości znamionowych maksymalne obciążenie

prądnicy oraz zmienność prędkości obrotowej (Konieczna forma pisemna)

5 Sprawozdanie




2 Dane znamionowe badanej maszyny prądu stałego (moc napięcie twornika

prąd twornika napięcie wzbudzenia prąd wzbudzenia obroty)


4 Tabele wynikoacutew pomiarowych


6 Wyniki obliczeń dotyczące maksymalnej zmienności prędkości obrotowej

i maksymalnego obciążenia prądnicy



174

LITERATURA

1 Praca zbiorowa Elektrotechnika i elektronika dla nieelektrykoacutew WNT

Warszawa 1995

2 Cholewicki T Elektrotechnika teoretyczna tom I WNT Warszawa 1973

3 Horowitz P Hill W Sztuka elektroniki tomy I i II WKiŁ Warszawa 1996

4 Plamitzer A M Maszyny elektryczne WNT Warszawa 1970

5 Lebson S Podstawy miernictwa elektrycznego WNT Warszawa 1970

6 Praca zbiorowa Poradnik inżyniera elektryka tom I WNT Warszawa 1996

7 Wyrażanie niepewności pomiaru Przewodnik GUM Warszawa 1995

8 Krykowski K Energoelektronika Wydawnictwo Politechniki Śląskiej Gliwice

1998

9 Rajchert F Sitnik A Stępień J Tyrystory i ich zastosowania WKiŁ Warszawa

1980

10 Tietze U Schenk Ch Układy poacutełprzewodnikowe WNT Warszawa 1987

11 Meyer K Poradnik elektryka Ośrodek Doradztwa i Doskonalenia Kadr Gdańsk

1998

12 Gruza L Krzeczyński A Lipski S Manczyk S Niestępski S Nowak A

Nowak Z Wolski A Poradnik montera elektryka WNT Warszawa 2007

3

SPIS TREŚCI

str

PRZEDMOWA 5

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 7

I ŹROacuteDŁA ZASILANIA I PARAMETRY PRZEBIEGU ZMIENNEGO 13

II OBWODY LINIOWE SPRAWDZANIE PRAW KIRCHHOFFA 22

III ELEMENTY I OBWODY NIELINIOWE 29

IV OBWODY SPRZĘŻONE MAGNETYCZNIE 36

V IMPEDANCJE I MOCE ODBIORNIKOacuteW PRĄDU ZMIENNEGO 46

VI BADANIE DIOD POacuteŁPRZEWODNIKOWYCH 53

VII BADANIE TRANZYSTOROacuteW BIPOLARNYCH 62

VIII BADANIE TYRYSTORA 73

IX ELEMENTY UKŁADOacuteW TECHNIKI CYFROWEJ 81

X PRZETWORNIKI ANALOGOWOndashCYFROWE 103

XI BADANIE TRANSFORMATORA 117

XII POMIARY EKSPLOATACYJNE SILNIKOacuteW ELEKTRYCZNYCH 130

XIII BADANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO 143

XIV BADANIE PRĄDNICY SYNCHRONICZNEJ 157

XV BADANIE PRĄDNICY PRĄDU STAŁEGO 166

LITERATURA 174

4

5

PRZEDMOWA












opracowania








zmiapepolslpl

6

7














wirnika



















transformatora


8





tranzystora



wzbudzenia






















L ndash kąt mocy






9





logicznego





do rekombinacyjnej

















przerzutnika


stojana








10







wyłączenia



zwarciowa

S ndash moc pozorna


s ndash poślizg



t ndash czas










transformatora








przewodzenia



11





liniowej

















W ndash energia

X ndash reaktancja














12






zwarciowa

















13


1 Cel ćwiczenia








2 Wprowadzenie








IREUW (1)





RW

U

E

Robc

I

I

E U

E IZ =

RW

14








jako

FAV

T

0

f(t)dtT

1 (2)




IAV∙ T

0

i(t)dt







definiujemy jako

FAV2

T2

0

f(t)dtT

2 (4)




z prostownikiem)

15



jako

F

T

0

2 (t)dtfT

1 (5)




T

0

22 dttiRTIR )( (6)







tego przebiegu (5)

F

Fk m

a (7)




AV2

k F

Fs (8)






16

















Tabela 11

Kształt

przebiegu

Wartość

średnia

Wartość

średnia

poacutełokresowa

Wartość

skuteczna

Wspoacutełczynnik

amplitudy

(szczytu)

Wspoacutełczynnik

kształtu

Sinusoidalny

0

mA2

2

Am 2 11122

Prostokątny

0 Am Am 01 01

Troacutejkątny

0

2

Am 3

Am 3 3

2

17

3 Badania i pomiary

















Tabela 12

R Ω

I A

U V

P W

Zasilacz

napięciowy

stabilizowany

A

Robc

V

18
























A

Robc

V 230 V

50 Hz

RW

19



Tabela 13

R Ω

I A

U V

P W








zależnościami (2) (4) (5) (7) (8)















20





f






Tabela 14

UAm f Pomiary


V Hz V V V V V --- ---

Obliczenia

4 Sprawozdanie







V1

Wzmacniacz

mocy f

Układ

pomiaru

amplitudy

Generator

napięcia

sinusoidalnego VAm

V2 V3 V4 V5

21




napięcia



22


1 Cel ćwiczenia







2 Wprowadzenie







elementy obwodu







dwie)





23







n

1ii 0I (1)


IIIII 51432







n

1j

m

1i

0iZiIjE (2)


I2

I3 I4

I5 I1

24



3 Badania i pomiary









UL UC UR

V

A

V V V

U

I

R L C

ATr

N L

U5

E1

E5

E4

U1 U2

U3

U6

U4

I5

I4

I3 I2

I1

Z6 Z5

Z4

Z3

Z2

Z1

25











Tabela 11

Lp

Natężenie

prądu

Napięcie

zasilania

Napięcie na

rezystancji

Napięcie na

indukcyjności

Napięcie na

pojemności

Napięcie

obliczone

I U UR UL UC U

A V V V V V

1

2

3

4

itd








)UU(UU2

CL

2

R

26





I IR IL oraz IC







prądoacutew

Tabela 12

Lp

Prąd ze


zasilania

Natężenie prądu

płynącego przez

rezystancję

Natężenie prądu

płynącego przez

indukcyjność

Natężenie prądu

płynącego przez

pojemność

Natężenie

prądu

obliczonego

I U IR IL IC I

A V A A A A

1

2

3

4

itd

IL

IC

IR

V

A

A

A

A

U

I

R

L

C

ATr

N L

)II(II2

CL

2

R

27





















I

UL

ReU I

UC

UR

U

ImU I

φ

28


5 Sprawozdanie












U

I

IC

ReU I

IL

IR

I

ImU I

φ

29


1 Cel ćwiczenia



2 Wprowadzenie







tgαkI

UR S (1)


w tym punkcie

tgβkdI

dUr D (2)



rysunku 11


I 0

U

I

β

α

U

P

30






c) żaroacutewki











I

RL RN

UN U

UL

IL IN I RL

RN UN

U

UL

)I(fU

URIU

N

NL

(1)

)U(I

III

N

NL

(2)

06

04

02

A I

0 150 100 200 V

U

150W

100W

60W

c )

60

40

20

mA I

0 60 40 V

U

a )

20

60

40

20

mA I

0 12 08 V

U

b )

04 50

31

















I0 RL

RN UN

E

UL

UL

IZ

RN

I0

UN

E

I

U

U = E ImiddotRL

UN=f(IN)

UN=U2

I1 RL1

RL2

E

U1

RN

I2 IN

U1

IZ IN

U2

E

I

U

UN=U2=EImiddotRL1

I2 I1

RNRL2

UN=f(IN)

UN=U2=f(IN+I2)

RL2 RN

32







rysunku 17



3 Badania i pomiary





I0

RN1

RN2 UN2

E

UN1

UN1

RN1

E

I

U

I0

RN2

UN2

RN1+RN2

I

E

RN1

IN1

UN1=UN2

RN2

IN2

E

I

U

IN1 I=IN1+IN2

RN1 RN1RN2

RN2

IN2

33














Tabela 11

Lp


UN1 IN1 UN2 IN2

V A V A

1

2

3

4

5

itd

Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V Z1 Z2

IN2 IN1

UN1 UN2

34







nieliniowych
















Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V

Z1

Z1 Z2

Z2

INS INR

UNS UNR

35




Tabela 12

Lp


UNS INS UNR INR

V A V A

1

2

3

4

5

itd








4 Sprawozdanie











36


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie







jak na rysunku 11










2rsquo 1rsquo

U1 U2

I2

I2rsquo I1rsquo

I1 1 2

CZWOacuteRNIK

I1 = I1rsquo

I2 = I2rsquo

37








roacuteżne nazwy



U1 = Z11 I1 + Z12 I2 (1)

U2 = Z21 I1 + Z22 I2


czwoacuternika 2

1

2221

1211

2

1

I

I

ZZ

ZZ

U

U (2)



I1 = Y11 U1 + Y12 U2 (3)

I2 = Y21 U1 + Y22 U2



U1 = A U2 + B I2 U2 = a U1 + b I1 (4)

I1 = C U2 + D I2 I2 = c U1 + d I1




U1 = h11 I1 + h12 U2 U2 = m11 I2 + m12 U1 (5)

I2 = h21 I1 + h22 U2 I1 = m21 I2 + m22 U1





38





I

UZ

10

1011

I

UZ

10

2021 (6)


Woacutewczas

I

UZ

20

2022

I

UZ

20

1012 (7)





rozwarciowymi




własna ndash L






1rsquo

U1 U2

I2 I1 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12=M21

39






wzajemnej ndash M










21

21

10

1011 LR

I

UZ )( (8)

21

10

2021 M

I

UZ (9)

22

22

20

2022 LR

I

UZ )( (10)

12

20

1012 M

I

UZ (11)




I

UL

10

101

(12)

I

UL

20

202

(13)

I

UM

10

2021

(14)

I

UM

20

1012

(15)

40





rodzaje nawinięcia


zwrocie


zwrocie



tych cewek


szeregowo






)M2LL(jRR2121

Z

ZI

UZ (18)

)M2LL(jRR2121

P

PI

UZ (19)

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IZ R1

L1

UL2

L2

U

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IP R1

L1

UL2

L2

U

41


M4j PZ ZZ (20)




M4jjXjX PZ (21)



4ω

XXM PZ

(22)

gdzie I

UX

Z

Z

oraz I

UX

P

P

3 Badania i pomiary














rysunkach 161 i 162

42




M = M21 = M12

ATr

N L

V V

1rsquo

U10 U20

I20 asymp 0 I10 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

A

V

1rsquo

U10 U20

I20 I10 asymp 0 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

V

A

V

A

1rsquo

U

IP 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

43


M = M21 = M12









120V 140V 160V 180V 200V 220V 240V)


Tabela 11



X X



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 14



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 15

Wyniki

obliczeń do

układoacutew z

rys 1612


rysunku 14


rysunku 15

V

A

1rsquo

U

IZ 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

ATr

N L

M12 = M21

44



układu






w tabeli 11
























45








transformatora




i wzajemnej

5 Sprawozdanie












stanowiskach itp)

46


1 Cel ćwiczenia






2Wprowadzenie

21 Moc chwilowa





dt

dWi(t)u(t)p(t) (1)




indukcyjnego


t

p u i

u

i

p

P=UIcos

S=UI

47







tωsinUu(t)m

(2)




)tωsin(Ii(t)m

(3)





)]tωcos(2[cosIU2


mmmm (4)


oraz 2IIm







22 Moc czynna




T

0

T

0

dttpT

1dttitu

T

1P )()()( (6)



48


cosIUP (7)




23 Moc bierna



sinIUQ (8)





24 Moc pozorna


i określamy wzorem

IUS (9)








222 QPS (10)


49



S

Pcos (11)






















Q

P

S

50




KNUCωQQ


pojemności

2

NN

Uω

tgPC

(12)

3 Badania i pomiary











R L C R L M M C

K

IC

IN

U

N

IK

51





zasilenia układu



Tabela 11

Napięcie

zasilające

Moc

czynna

Natężenie

prądu

Wspoacuteł-

czynnik

mocy

Kąt

przesu-

nięcia

fazowego

Moc

bierna

Moc

pozorna

Impe-

dancja

Rezy-

stancja

Reak-

tancja

U P I cos Q S Z R X

Lp

Rodzaj

odbior-

nika


1 L || R

2 L

3 R

4 L || R

5 L

6 R

7 M || C

8 M

9 C





ATr

N L

V

A W

U

I

OD

BIO

RN

IK

52








1 Moc pozorną IUS



S

Parccos



UZ





5 Sprawozdanie













53


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie










na zastosowanie



pojemnościowe








54
























UF

IF

Ge Si

05 V 1 V

100 V 200 V

200 mA

20 μA

IR

UR

55















1

kT

qUexpII

satF (1)




nkT

qUexpII

SF (2)








rysunku 12


RS D

IF

UF

UF ndash IFRS IFRS

56



nkT

RIUqexpII SFF

SF (3)


ΔU)(UnU

1lnIRIU

nkT

qlnIlnI

F

T

SSFFSF (4)


( 26mVC1016

300KJK10138

q

TkU

19

23

T

)



na rysunku 13









[μA]

IF

1

10000

1000

100

01

001

10

02 04 06 08 10 12 14 [V]

UF IS przy U = 0

ΔU = IFmiddotRS

K 300 T przy

mV

1

n26

1

57

























UF

IF

05 V 1 V

10 V 20 V

200 mA

400 mA Pmax = const


admisyjnej

ΔUZ

Z

Z

Z U

I

r

1

ΔIZ

UZ

IZmin

IZmax

Napięcie

stabilizacji

UR

IR

58


















3 Badania i pomiary











59






prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 11

Kierunek

przewodzenia



Lp IF UF IF UF

mA mV mA mV

1

2

3

4

5

itd






ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

mV DZ

IF

UF

mA

R

D

60








prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 12

Kierunek

zaporowy



Lp IR UR IR UR

μA V mA V

1

2

3

4

5

itd

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

μA

R

D

DZ

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

mA

R

61














5 Sprawozdanie









elektronicznych





62


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie














UCE

UBE

IB

IC

IE

B

NPN C

E

UCE

UBE

IB

IC

IE

B

PNP C

E

63



























zależnościami





64










U1 = UBE

I2 = IC

U2 = UCE

I1 = IB 2

2rsquo 1rsquo

1

IE

E

B

C

UCE = 20V

UCE = 20V

UCE = 10V

UCE = 10V

IB = 1A

IB = 300A

IB = 100A

IB = 100A

IB = 300A

IB = 200A

IB = 0A IB

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

06

04

02

1

300 200 100

40

30

20

10

30V 20V 10V



V

65




UBE = h11 IB + h12 UCE (1)










zwrotnego










U2=

Uw

y=

UC

E

I1 = Iwe = IB

EB

U1

2

2rsquo 1rsquo

1

EC

RB RC

I2 = Iwy

h11

h12 U2

h21I1

h22

66


BJT







w układzie OE

3 Badania i pomiary







IB

UBE

IC

IB UCE

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

04

02

300 100

40

20

30

B

C

21ΔI

ΔIh

200 20 10 V

06

30

10

CE

C

22ΔU

ΔIh

B

BE

11ΔI

ΔUh

CE

BE

12ΔU

ΔUh

67















Ptot









100 V)


RC RB

C

IC IB

V UCE

UBE IE

B

E

V

A A

Zas

ilac

z

Zas

ilac

z

68

Tabela 11

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd









UBE = 02 V 03 V 04 V 05 V 06 V 07 V 08 V 09 V 10 V)


Tabela 12

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd








69

















położeniu



A



MAINS

k

S

VV

AA 30001000

300

300

30 100

10010

10

30

10 30

3010 100 300

300

100

UCE IB

UCE

IC

10

30

10-4 10-210-3310-4 310-3

310-2

01 03

1

1

3

3

3

3 10

103 30 100

V

E S

B C

3003 100 NPN PNP

mA

h11

h12

h21

h22

ICE0

ICB0

IEB0

mAA17

9 0

3260 011

05

5

11

024

1

1

nA

70


3 V


100 mA












klawisz IC






skokowa (zgrubna)













71


tranzystora



końcu h12


















i 40 mA)


Tabela 13




1

2

3

4

itd


tranzystora

72


















5 Sprawozdanie











itp)

73


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie







blokowania


tyrystoroacutew












Thyristor)


74





















G G

K

A

K

A P

+

N

P

N+

K ndash katoda

A ndash anoda

G ndash bramka

p

p

n

n

j1

j2

j3

a) c) b)

75





stan blokowania






j1 j3














UAK

IA Stan włączenia

Stan blokowania



Prąd podtrzymania

Napięcie przeskoku


IG0 IG1

IG2 IG3

UP3 UP2 UP1 UP0

IH

76











3 Badania i pomiary













R IG IA

V UAK

W1

V

A A

Zas

ilac

z

regu

low

any

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

UGK

W2

77






















Tabela 11

Kierunek

przewodzenia


IG UP IA UAK

Lp A V A V

1

2

3

4

itd




78




331 Opis stanowiska












przeskok)







Tabela 12

Kierunek

przewodzenia


IG UGK IA UAK

Lp A V mA V

1

2

3

4

5

itd

79















Tabela 13

Kierunek

zaporowy


IA UKA

Lp mA V

1

2

3

4

5

itd

R IA

UKA V

A

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

80







charakterystycznych









5 Sprawozdanie













81


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie




















82

21 Układy cyfrowe
















unipolarne

















83

















0aa

1aa



babba babba









AND





84

































85





jeden z n 1 z n)




w innym kodzie)


adresowych)


adresowych)










EN 60617-12




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

gt1 a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L L

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

86











14




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L L

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol stosowany

dawniej

aY

aY

aY a

a

a Y

L H

H L

a 1

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

cbaY

cbaY

cbaY a b c Y

H H H L

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L H

c

c

b

a

gt1 a

a

b

b c

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

87


rysunku 15










rysunku 17


c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H L

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L H

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

abbaY

abbaY

abbaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H L

L H H

H L H

L L L

e

Symbol stosowany

w USA

Symbol stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

babaY

babaY

babaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H H

L H L

H L L

L L H

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

e

88
















funkcjonalne


roacutewnoległe)



pamięci typu RAM













89



















S

R Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



S

R Q

Q

gt1

gt1

S

R

T

Q

Q

S

C

R

Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



amp

amp

amp

amp

90









NNNN1N

QKQJQ








L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany


Q

Q

J

K

T

S

R

S

C

R

Q

Q

J

K

amp

amp

amp amp amp

amp

amp amp amp amp

amp

91


rysunku 22















C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 1

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 0

Oddziaływanie

zboczem

narastającym

Oddziaływanie

zboczem

opadającym

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

T


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

D


H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

1

92
























rejestroacutew

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

impulsy

zliczane

zerowanie


przeniesienie


93














S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

QA QB QC QD


wpis

A B C D


S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

wyjście szeregowe

wpis

wejście szeregowe

H

H

L

H

1

2

3

4

H

L

H

H

94

3 Badania i pomiary







16 i zawiera









1

3

2

16

4

5

9

7

8

18

17

15

13

14

12

11

10

6

95





w podzakresach



























świecących LED 17

96









Tabela 11



Y1 Y2 Y3 Y4 Y5

1 0 0 0 0

2 0 0 0 1

3 0 0 1 0

4 0 0 1 1




















97









Tabela 12

Lp


(UCY7474)


1 0 0 0 0 0

2 0 1 0 1 0

3 1 0 0 0 1

4 1 1 0 1 1











Tabela 13


5V wy

we C

R

Q

Q

J

K

Lp

Licznik modulo 2

(UCY74107)

we QN QN+1

1 0 0

2 1 0

3 0 1

4 1 1

98






Tabela 14












Lp

Licznik modulo 4

(UCY74107)

we wy1 wy2

1 0

2 1

3 0

4 1

5 0

6 1

7 0

8 1

5V

we C

R

Q

Q

J

K

wy2

C

R

Q

Q

J

K

wy1

5V

C

R

Q

Q

J

K

C

C

R

Q

Q

J

K

B A

Generator

1kHz

99













Tabela 15

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 9

1 10

2 11

3 12

4 13

5 14

6 15

7 16

8 17

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

100















Tabela 16

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 7

1 8

2 9

3 10

4 11

5 12

6 13

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

101













UCY7400N






15 16 14 13 12 11 10

3 1 4 5 6 7 8

Masa

UCC

C D C C C

Q

D

Q

Q3 Q4 C12 Q1 Q2

D4 Q4 C34 Q1 D1 D2

Wejście

szeregowe

D B C

Q3

A

+5V

LSB MSB

9

2

Q

D

Q Q

D

Q

Q Q Q Q

D3

Q2

Wejście

taktujące


102

Tabela 17


dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4








5 Sprawozdanie









103


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie





podstawowe operacje


napięcia)


kodowanie sygnału




przetwarzania AC

A Metody pośrednie






prosta



104




kompensacji wagowej
















ST

AR

T

ST

OP

ST

OP

ST

AR

T

UIW

UNL UX

NX

UIW

UNL

STOP

G I W

G N L

K Licznik

ST

AR

T

UX t

t

t

K





amp

105
















całkowaniem





START

UN

ST

AR

T

1111 1

111 1

111

0000 0

000 0

000

0000 0

000 0

000

UI


UN sngUX

ST

AR

T

ST

OP

NX

UX

NX

UIW G I W

K Licznik

ST

AR

T

UX

t

t

t

Oznaczenia




UI

UIW

Udx amp

106





















miejscach układu


t

fX

UW

fX

NX

UTW

UX

NX

UTW GOTW

K Licznik

UX

t

t

UW

START ROZŁADOWANIA

GIR

Oznaczenia






Udx amp

107






















Oznaczenia



ST

OP

ST

AR

T

NX

t

UX

UK

t

Wpis

UX

NX

UIW

UK

STOP Licznik


START

Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

an

alo

go

wy

)

K

G I W

amp

108
























Oznaczenia

K ndash komparator


UX US

Wp

is

Układ

proacutebkująco-

pamiętający

Układ

sterujący

NX

UK


Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

anal

og

ow

y)

K

1

2

2

4

8 4 6

8

10 12 14

U

t

UX

UK

109



































110















UX

sygnał

cyfrowy

L

H

R

Komparator - 1

Źroacutedło

napięcia

wzorcowego

Komparator - 2

Komparator - 3

Komparator - k1

Komparator - k

Komparator - k+1

Komparator - n1

Komparator - n

T R

A N

S K

O D

E R

L

L

L

H

H

H

R

R

R

R

R

R

R

sygnał analogowy

111









3 Badania i pomiary









UX UK


NX

UK


np bezpośredniego


Układ


operacyjny

Rejestr buforowy

Przetwornik

CA (cyfrowo-

-analogowy)


np bezpośredniego


112

















UK

Licznik P

rzet

wo

rnik

CA

(cy

fro

wo

-

-an

alo

go

wy

)


taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

Źroacutedło

napięcia

odniesienia

Bramka

UX

V

Komparator

Przetwornik AC

amp

113

Tabela 11




1

2

3

itd









Oscyloskop

f

fX

Licznik

Generator

impulsoacutew

taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

UX V


częstotliwość)

GMC-018

114





ćwiczenia)







Tabela 12


Lp UX fX

V kHz

1

2

3

itd






Oscyloskop

Opornica

dekadowa

Przetwornik R t


czasu)

115












Tabela 13


Lp R Δt

Ω ms

1

2

3

itd







jednym wykresie)



jednym wykresie)



116

5 Sprawozdanie









itp)

117


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie
















2

3 1

118





























Φ

I0

U1 U2

Φ1R

119



μ001X1R11 IIIEUUU

jXjXRR11

(1)




WHFe1

2

00ΔPΔPΔPRIP (2)

gdzie







fBkΔP 2

mHH (3)

22

mWWfBkΔP (4)

gdzie




fkkBf

RIPWH2

m

1

2

00

(5)

UR1 = I0middotR1

I0

I

Φ

E1

U1

IFe

R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

UX1 = I0middotjX1R

I

X

UR1 UX1

120




00 IU

Pcos

(6)


1

U

U (7)


1

2

00

1

1

2

00Fe

U

RIP

E

RIPI

(8)


Fe

2

0μIII (9)


0

1

μ

1

μ

1

μ I

U

I

U

I

EX (10)

0

2

1

1

2

00

2

1

Fe

2

1

Fe P

U

RIP

U

ΔP

ER

(11)










Φ

I1

U1 U2

Φ1R Φ2R

I2

Z

121













1X1R11 EUUU (12)


2R2X22 UUUE (13)






2

1

2

1

N N

N

E

E (14)

gdzie



R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1 E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

Transformator

idealny I0

122




EE ponieważ 1

2

1

22E

E

EEE czyli

ogoacutelnie N22

UU (15)

sprowadzony prąd N

22

1II

(16)


N22RR (17)

ponieważ 2

N2

N

2

N2

2

2

2R

1I

U

I

UR


N22XX (18)


XjR 2Z (19)

sprowadzona moc 22

SS (20)


SUIUIS


(21)


2

2

2

2

N2

2

N2

2

2

2 R

Xarctg

R

Xarctg

R

Xarctg






R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

I

X

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

I0

123




















I0

1 I2 I1

2

UR2 = I2middotR2

I0

I Φ

U1

IFe

UX2 = I2middotjX2R

U2

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

124




















rysunku 18






R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

E1=E2

I0 = 0

U2 = 0

I1 = I2

Z

UR2 = I2middotR2

Φ

U1

UX2 = I2middotjX2R

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

125

gdzie









PΔP (24)


Z

Z IU

Pcos

(25)


Z

Z I

UZ (26)


N

Z2

N

Cu

Z I

P

I

ΔPR (27)


Z

2

ZZRZX (28)



przy założeniu 21

RR i 2R1R

XX [4]

2

RR Z

1 (29)

2

N

1

2

RR

(30)

2

XX Z

1R (31)

2

N

1R

2R

XX

(32)



transformatora

126

3 Badania i pomiary






















ATr

N L

V

A W

U1

I0

P0

V U2

127





Tabela 11

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd

UWAGA




zasilającej






ATr

N L

V

A W

U1

IZ

PZ

U2 = 0

128












i od (31) do (32)

Tabela 12

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd




cos





cos Z

RZ




129





(punkt 322)








5 Sprawozdanie









parametroacutew





130


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












znamionowej












131

Tabela 11


prądu

stałego

asynchro-

niczna

synchro-

niczna

Oględziny x x x








silnikoacutew x x














mocy x



czasowych x






132













elektrycznych [11]

Tabela 12


1 2 3

Pomiar rezystancji




Pomiar nie jest


II III IV grupy

Pomiar rezystancji

izolacji uzwojeń





znamionowego










5 MΩ




Pomiar rezystancji



o napięciu 500 V

i niższym


o napięciu 1000 V

dla uzwojeń

o napięciu 500 V

i wyższym do

1000 V


o napięciu 2500 V

dla uzwojeń


niż 1000 V

133

cd tabeli 12

1 2 3

Pomiar rezystancji

pozostałych

elementoacutew




znamionowego


uzwojeń










Pomiar rezystancji

izolacji łożysk




Pomiar drgań

łożysk




Sprawdzenie

układoacutew

zabezpieczeń

pomiaroacutew

i sygnalizacji





Sprawdzenie

sprawności

działania układu

energo-

elektronicznego




a użytkownikiem

Rozruch i ruch

proacutebny


podczas





minimum 1 godziny




znamionowym




znamionowego

134

cd tabeli 12

1 2 3

Sprawdzenie

stanu ochrony

przeciwporaże-

niowej







Na placach budowy

należy stosować

dodatkowe wymagania


przepisach


jeżeli [11]



pomiaroacutew








uzwojenia)










3 Badania i pomiary




135























ndash

+ Zasilacz

prądu

stałego

I

U

A U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

136









0t235

R310

75R

(1)



Tabela 13




ćwiartce tabeli 13




U1 U2)

Lp U I R R75

Lp U I R R75

V A Ω Ω V A Ω Ω

Dane maszyny

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

137









maszyny











15)(60

(60)

R

Rk

(2)


Tabela 14

Dane maszyny

Grupa


R(60) Ω

R(60+15) Ω

k mdash

Stan izolacji


138












Tabela 15

Dane maszyny

Grupa









ndash

+ Źroacutedło

prądu

stałego

W

U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

ndash

+

139










Tabela 16

Dane maszyny

Grupa







(prądnice)







N

L1 stojan wirnik ()

140


w tabelę 17

Tabela 17

Dane maszyny

Grupa





















n

M

U1 ATr

L1

L3

L2

V

141













Tabela 18

Dane maszyny


Lp U1 n

Lp U1 n

V obrmin V obrmin

1 1

2 2

3 3

itd itd










142

5 Sprawozdanie














143


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












1 2 3 6 4 5

144
























min

obrp

f60

s

1

p

fn 11

S

(1)

145

gdzie






1500 obrmin itd)













S

S

n

nns

(2)








s1p

fn 1 (3)



pnnfS2

(4)


sff12 (5)

146








głoacutewnym Φ


w stojanie Φ1R


w wirniku Φ2R













R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

I0

f1 = const f2 = var


147














Po uwzględnieniu

(5) zapiszemy

sEE202 (6)



2

2R

2

2

2

2XR

EI

(7)





2

20R

2

2

20

22

20R

2

2

20

2

Xs

R

E

sXR

sEI

(9)






s1RR

s

R22

2



148






oraz



U22

U11

20

1

U kN

kN

E

E

(10)

2

1

U

2U22

1U11

I m

m

mkN

mkN

(11)

gdzie






parametry



UU (12)

sprowadzony prąd

I

22

1II

(13)


RR albo

2

12

U22 m

mRR (14)


XX albo

2

12

U22 m

mXX (15)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E20

R2 X20R I2

UR2 UX2

I0



s

s1R 2

149
















011Cu0IRmΔP (16)


2

1

1Fe0 R

UmΔP (17)





R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

0

I

X

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

U2

I0

s

s1R2

150


na rysunku 17



jałowym 0201IU3

Pcos

01

0

0


indukcyjnych











Cu2Cu1ZΔPΔPP (19)




R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

151


3 Badania i pomiary

















R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

E1=E20

0I 0

152












O

U1

U2

V1

V2

W1

W2

A

A

A

W

1U1 1U2 1V1 1V2 1W1 1W2 N 2V1 2W1 2U1

var

V

A V W

440V 550V 5A 10A

220V 110V 100A 25A 50A

U - W V - W

U - V U - N

0 O

n

ATr

L1

L3

L2 M

153






Tabela 11


Pomiary Obliczenia





1

2

3

itd









Tabela 12

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd


154





3

UUUU VWUWUV

0

(20)

3

IIII WVU

0

(21)

3

UUUU VWzUWzUVz

Z

(22)

3

IIII WzVzUz

Z

(23)


00

0

0IU3

Pcos

(24)

ZZ

Z

ZIU3

Pcos

(25)


S

0S

0 n

nns

(26)


2

Z

Z

Z I3

PR

(27)

Z

Z

ZI3

UZ

(28)

2

Z

2

ZZRZX (29)



01Cu0IR3ΔP (30)


Z1Cu1IR3ΔP (31)


ΔPPΔP (32)


ΔPΔPPΔP (33)

155


00



0U


cos



i opisem)


cos



i opisem)





2

RR Z

1 (34)




0

2

0

1

2

00

2

0

m1

2

00

2

101

Fe

2

1

Fe P

U

RI3P

U

ΔPRI3P

RIU3

ΔP

E3R

(35)

0

0

2

Fe

2

0

101

μ

1

μI3

U

II

RIU

I

EX

(36)


12

Z

Z

12

Z

Cu

1Z2R

I3

PR

I3

ΔPRRR

(37)



Z1

Z

Z

2

11RtgR

cos

cos1RX

(39)

1RZ20RXXX (40)

156


ZU oraz 100

U

Uu

N

Z

Z i zapisać je


5 Sprawozdanie
















157


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie



wirnikoacutew

n = nS = const (1)







U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

158



















U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

159







60

npf

(2)

gdzie




rysunku 13





L1

L3

L2

G

Wzbudnica


twornik

stojan


uzwojenie twornika

wirnik

szczotki


U1

N

S

U2

V1

V2

W1

W2

wzbudnica

160






















wzrost kąta L



Kąt L










161




cos i momentem M





















) lub P = f (L

) przy



wzbudzenia IF

3 Badania i pomiary





162











M

~

SYN-

-CHRO-

-NO-

-SKOP

U

f

ATr L1

L3

L2

G

=

G

=

M

=

G

~

A

A

V

A

W

V

V

Układ

napędowy

Leonarda


Prądnica badana

(synchroniczna

maszyna prądu

troacutejfazowego)

Układ do

synchronizacji

z przełącznikiem

rodzaju pracy


163












wymienionych maszyn























164





części tabeli 11

Tabela 11


Lp IF U n

Lp IF IZ

A V obrmin A A


1 1

2 2

3 3

itd itd


prądnicę






wirującymrdquo





sieci



zatrzyma

165




jednym wykresie)



wykresie)





5 Sprawozdanie













166


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie










twornik

jarzmo

stojana

biegun

głoacutewny

nabiegunnik

uzwojenie

wzbudzenia

uzwojenie

twornika

szczotki

komutator

167












nΦcEE

(1)

AMIΦcM (2)

gdzie








N

S

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

168

















3 9 5 10 12 7 2

6

4 8 3 1 6 11

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

S

N

169






















I

IF

E A2 A1

F2

F1

Twornik

Wzbudzenie

obce

170













3 Badania i pomiary




I

IA

IF

E A2 A1

E2

E1

Twornik

Wzbudzenie

bocznikowe

I

E A2 A1

D2

D1

Twornik

Wzbudzenie

szeregowe

I

IA E A1

D2

D1

Twornik

E1

E2

Wzbudzenie

bocznikowo-

szeregowe

IF

A2

171




















n

A

A

G

= M

U

=

RODB

ATr

L1 L3 L2

I

IF

V

172























Tabela 11


Lp U I IF n

Lp U I IF n



1

1

2 2

itd itd


1

1

2 2

itd

itd


1

1

2 2

itd

itd

173




jednym wykresie)



jednym wykresie)



jednym wykresie)



5 Sprawozdanie













174

LITERATURA


Warszawa 1995








1998


1980



1998



4

5

PRZEDMOWA












opracowania








zmiapepolslpl

6

7














wirnika



















transformatora


8





tranzystora



wzbudzenia






















L ndash kąt mocy






9





logicznego





do rekombinacyjnej

















przerzutnika


stojana








10







wyłączenia



zwarciowa

S ndash moc pozorna


s ndash poślizg



t ndash czas










transformatora








przewodzenia



11





liniowej

















W ndash energia

X ndash reaktancja














12






zwarciowa

















13


1 Cel ćwiczenia








2 Wprowadzenie








IREUW (1)





RW

U

E

Robc

I

I

E U

E IZ =

RW

14








jako

FAV

T

0

f(t)dtT

1 (2)




IAV∙ T

0

i(t)dt







definiujemy jako

FAV2

T2

0

f(t)dtT

2 (4)




z prostownikiem)

15



jako

F

T

0

2 (t)dtfT

1 (5)




T

0

22 dttiRTIR )( (6)







tego przebiegu (5)

F

Fk m

a (7)




AV2

k F

Fs (8)






16

















Tabela 11

Kształt

przebiegu

Wartość

średnia

Wartość

średnia

poacutełokresowa

Wartość

skuteczna

Wspoacutełczynnik

amplitudy

(szczytu)

Wspoacutełczynnik

kształtu

Sinusoidalny

0

mA2

2

Am 2 11122

Prostokątny

0 Am Am 01 01

Troacutejkątny

0

2

Am 3

Am 3 3

2

17

3 Badania i pomiary

















Tabela 12

R Ω

I A

U V

P W

Zasilacz

napięciowy

stabilizowany

A

Robc

V

18
























A

Robc

V 230 V

50 Hz

RW

19



Tabela 13

R Ω

I A

U V

P W








zależnościami (2) (4) (5) (7) (8)















20





f






Tabela 14

UAm f Pomiary


V Hz V V V V V --- ---

Obliczenia

4 Sprawozdanie







V1

Wzmacniacz

mocy f

Układ

pomiaru

amplitudy

Generator

napięcia

sinusoidalnego VAm

V2 V3 V4 V5

21




napięcia



22


1 Cel ćwiczenia







2 Wprowadzenie







elementy obwodu







dwie)





23







n

1ii 0I (1)


IIIII 51432







n

1j

m

1i

0iZiIjE (2)


I2

I3 I4

I5 I1

24



3 Badania i pomiary









UL UC UR

V

A

V V V

U

I

R L C

ATr

N L

U5

E1

E5

E4

U1 U2

U3

U6

U4

I5

I4

I3 I2

I1

Z6 Z5

Z4

Z3

Z2

Z1

25











Tabela 11

Lp

Natężenie

prądu

Napięcie

zasilania

Napięcie na

rezystancji

Napięcie na

indukcyjności

Napięcie na

pojemności

Napięcie

obliczone

I U UR UL UC U

A V V V V V

1

2

3

4

itd








)UU(UU2

CL

2

R

26





I IR IL oraz IC







prądoacutew

Tabela 12

Lp

Prąd ze


zasilania

Natężenie prądu

płynącego przez

rezystancję

Natężenie prądu

płynącego przez

indukcyjność

Natężenie prądu

płynącego przez

pojemność

Natężenie

prądu

obliczonego

I U IR IL IC I

A V A A A A

1

2

3

4

itd

IL

IC

IR

V

A

A

A

A

U

I

R

L

C

ATr

N L

)II(II2

CL

2

R

27





















I

UL

ReU I

UC

UR

U

ImU I

φ

28


5 Sprawozdanie












U

I

IC

ReU I

IL

IR

I

ImU I

φ

29


1 Cel ćwiczenia



2 Wprowadzenie







tgαkI

UR S (1)


w tym punkcie

tgβkdI

dUr D (2)



rysunku 11


I 0

U

I

β

α

U

P

30






c) żaroacutewki











I

RL RN

UN U

UL

IL IN I RL

RN UN

U

UL

)I(fU

URIU

N

NL

(1)

)U(I

III

N

NL

(2)

06

04

02

A I

0 150 100 200 V

U

150W

100W

60W

c )

60

40

20

mA I

0 60 40 V

U

a )

20

60

40

20

mA I

0 12 08 V

U

b )

04 50

31

















I0 RL

RN UN

E

UL

UL

IZ

RN

I0

UN

E

I

U

U = E ImiddotRL

UN=f(IN)

UN=U2

I1 RL1

RL2

E

U1

RN

I2 IN

U1

IZ IN

U2

E

I

U

UN=U2=EImiddotRL1

I2 I1

RNRL2

UN=f(IN)

UN=U2=f(IN+I2)

RL2 RN

32







rysunku 17



3 Badania i pomiary





I0

RN1

RN2 UN2

E

UN1

UN1

RN1

E

I

U

I0

RN2

UN2

RN1+RN2

I

E

RN1

IN1

UN1=UN2

RN2

IN2

E

I

U

IN1 I=IN1+IN2

RN1 RN1RN2

RN2

IN2

33














Tabela 11

Lp


UN1 IN1 UN2 IN2

V A V A

1

2

3

4

5

itd

Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V Z1 Z2

IN2 IN1

UN1 UN2

34







nieliniowych
















Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V

Z1

Z1 Z2

Z2

INS INR

UNS UNR

35




Tabela 12

Lp


UNS INS UNR INR

V A V A

1

2

3

4

5

itd








4 Sprawozdanie











36


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie







jak na rysunku 11










2rsquo 1rsquo

U1 U2

I2

I2rsquo I1rsquo

I1 1 2

CZWOacuteRNIK

I1 = I1rsquo

I2 = I2rsquo

37








roacuteżne nazwy



U1 = Z11 I1 + Z12 I2 (1)

U2 = Z21 I1 + Z22 I2


czwoacuternika 2

1

2221

1211

2

1

I

I

ZZ

ZZ

U

U (2)



I1 = Y11 U1 + Y12 U2 (3)

I2 = Y21 U1 + Y22 U2



U1 = A U2 + B I2 U2 = a U1 + b I1 (4)

I1 = C U2 + D I2 I2 = c U1 + d I1




U1 = h11 I1 + h12 U2 U2 = m11 I2 + m12 U1 (5)

I2 = h21 I1 + h22 U2 I1 = m21 I2 + m22 U1





38





I

UZ

10

1011

I

UZ

10

2021 (6)


Woacutewczas

I

UZ

20

2022

I

UZ

20

1012 (7)





rozwarciowymi




własna ndash L






1rsquo

U1 U2

I2 I1 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12=M21

39






wzajemnej ndash M










21

21

10

1011 LR

I

UZ )( (8)

21

10

2021 M

I

UZ (9)

22

22

20

2022 LR

I

UZ )( (10)

12

20

1012 M

I

UZ (11)




I

UL

10

101

(12)

I

UL

20

202

(13)

I

UM

10

2021

(14)

I

UM

20

1012

(15)

40





rodzaje nawinięcia


zwrocie


zwrocie



tych cewek


szeregowo






)M2LL(jRR2121

Z

ZI

UZ (18)

)M2LL(jRR2121

P

PI

UZ (19)

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IZ R1

L1

UL2

L2

U

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IP R1

L1

UL2

L2

U

41


M4j PZ ZZ (20)




M4jjXjX PZ (21)



4ω

XXM PZ

(22)

gdzie I

UX

Z

Z

oraz I

UX

P

P

3 Badania i pomiary














rysunkach 161 i 162

42




M = M21 = M12

ATr

N L

V V

1rsquo

U10 U20

I20 asymp 0 I10 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

A

V

1rsquo

U10 U20

I20 I10 asymp 0 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

V

A

V

A

1rsquo

U

IP 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

43


M = M21 = M12









120V 140V 160V 180V 200V 220V 240V)


Tabela 11



X X



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 14



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 15

Wyniki

obliczeń do

układoacutew z

rys 1612


rysunku 14


rysunku 15

V

A

1rsquo

U

IZ 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

ATr

N L

M12 = M21

44



układu






w tabeli 11
























45








transformatora




i wzajemnej

5 Sprawozdanie












stanowiskach itp)

46


1 Cel ćwiczenia






2Wprowadzenie

21 Moc chwilowa





dt

dWi(t)u(t)p(t) (1)




indukcyjnego


t

p u i

u

i

p

P=UIcos

S=UI

47







tωsinUu(t)m

(2)




)tωsin(Ii(t)m

(3)





)]tωcos(2[cosIU2


mmmm (4)


oraz 2IIm







22 Moc czynna




T

0

T

0

dttpT

1dttitu

T

1P )()()( (6)



48


cosIUP (7)




23 Moc bierna



sinIUQ (8)





24 Moc pozorna


i określamy wzorem

IUS (9)








222 QPS (10)


49



S

Pcos (11)






















Q

P

S

50




KNUCωQQ


pojemności

2

NN

Uω

tgPC

(12)

3 Badania i pomiary











R L C R L M M C

K

IC

IN

U

N

IK

51





zasilenia układu



Tabela 11

Napięcie

zasilające

Moc

czynna

Natężenie

prądu

Wspoacuteł-

czynnik

mocy

Kąt

przesu-

nięcia

fazowego

Moc

bierna

Moc

pozorna

Impe-

dancja

Rezy-

stancja

Reak-

tancja

U P I cos Q S Z R X

Lp

Rodzaj

odbior-

nika


1 L || R

2 L

3 R

4 L || R

5 L

6 R

7 M || C

8 M

9 C





ATr

N L

V

A W

U

I

OD

BIO

RN

IK

52








1 Moc pozorną IUS



S

Parccos



UZ





5 Sprawozdanie













53


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie










na zastosowanie



pojemnościowe








54
























UF

IF

Ge Si

05 V 1 V

100 V 200 V

200 mA

20 μA

IR

UR

55















1

kT

qUexpII

satF (1)




nkT

qUexpII

SF (2)








rysunku 12


RS D

IF

UF

UF ndash IFRS IFRS

56



nkT

RIUqexpII SFF

SF (3)


ΔU)(UnU

1lnIRIU

nkT

qlnIlnI

F

T

SSFFSF (4)


( 26mVC1016

300KJK10138

q

TkU

19

23

T

)



na rysunku 13









[μA]

IF

1

10000

1000

100

01

001

10

02 04 06 08 10 12 14 [V]

UF IS przy U = 0

ΔU = IFmiddotRS

K 300 T przy

mV

1

n26

1

57

























UF

IF

05 V 1 V

10 V 20 V

200 mA

400 mA Pmax = const


admisyjnej

ΔUZ

Z

Z

Z U

I

r

1

ΔIZ

UZ

IZmin

IZmax

Napięcie

stabilizacji

UR

IR

58


















3 Badania i pomiary











59






prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 11

Kierunek

przewodzenia



Lp IF UF IF UF

mA mV mA mV

1

2

3

4

5

itd






ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

mV DZ

IF

UF

mA

R

D

60








prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 12

Kierunek

zaporowy



Lp IR UR IR UR

μA V mA V

1

2

3

4

5

itd

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

μA

R

D

DZ

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

mA

R

61














5 Sprawozdanie









elektronicznych





62


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie














UCE

UBE

IB

IC

IE

B

NPN C

E

UCE

UBE

IB

IC

IE

B

PNP C

E

63



























zależnościami





64










U1 = UBE

I2 = IC

U2 = UCE

I1 = IB 2

2rsquo 1rsquo

1

IE

E

B

C

UCE = 20V

UCE = 20V

UCE = 10V

UCE = 10V

IB = 1A

IB = 300A

IB = 100A

IB = 100A

IB = 300A

IB = 200A

IB = 0A IB

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

06

04

02

1

300 200 100

40

30

20

10

30V 20V 10V



V

65




UBE = h11 IB + h12 UCE (1)










zwrotnego










U2=

Uw

y=

UC

E

I1 = Iwe = IB

EB

U1

2

2rsquo 1rsquo

1

EC

RB RC

I2 = Iwy

h11

h12 U2

h21I1

h22

66


BJT







w układzie OE

3 Badania i pomiary







IB

UBE

IC

IB UCE

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

04

02

300 100

40

20

30

B

C

21ΔI

ΔIh

200 20 10 V

06

30

10

CE

C

22ΔU

ΔIh

B

BE

11ΔI

ΔUh

CE

BE

12ΔU

ΔUh

67















Ptot









100 V)


RC RB

C

IC IB

V UCE

UBE IE

B

E

V

A A

Zas

ilac

z

Zas

ilac

z

68

Tabela 11

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd









UBE = 02 V 03 V 04 V 05 V 06 V 07 V 08 V 09 V 10 V)


Tabela 12

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd








69

















położeniu



A



MAINS

k

S

VV

AA 30001000

300

300

30 100

10010

10

30

10 30

3010 100 300

300

100

UCE IB

UCE

IC

10

30

10-4 10-210-3310-4 310-3

310-2

01 03

1

1

3

3

3

3 10

103 30 100

V

E S

B C

3003 100 NPN PNP

mA

h11

h12

h21

h22

ICE0

ICB0

IEB0

mAA17

9 0

3260 011

05

5

11

024

1

1

nA

70


3 V


100 mA












klawisz IC






skokowa (zgrubna)













71


tranzystora



końcu h12


















i 40 mA)


Tabela 13




1

2

3

4

itd


tranzystora

72


















5 Sprawozdanie











itp)

73


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie







blokowania


tyrystoroacutew












Thyristor)


74





















G G

K

A

K

A P

+

N

P

N+

K ndash katoda

A ndash anoda

G ndash bramka

p

p

n

n

j1

j2

j3

a) c) b)

75





stan blokowania






j1 j3














UAK

IA Stan włączenia

Stan blokowania



Prąd podtrzymania

Napięcie przeskoku


IG0 IG1

IG2 IG3

UP3 UP2 UP1 UP0

IH

76











3 Badania i pomiary













R IG IA

V UAK

W1

V

A A

Zas

ilac

z

regu

low

any

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

UGK

W2

77






















Tabela 11

Kierunek

przewodzenia


IG UP IA UAK

Lp A V A V

1

2

3

4

itd




78




331 Opis stanowiska












przeskok)







Tabela 12

Kierunek

przewodzenia


IG UGK IA UAK

Lp A V mA V

1

2

3

4

5

itd

79















Tabela 13

Kierunek

zaporowy


IA UKA

Lp mA V

1

2

3

4

5

itd

R IA

UKA V

A

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

80







charakterystycznych









5 Sprawozdanie













81


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie




















82

21 Układy cyfrowe
















unipolarne

















83

















0aa

1aa



babba babba









AND





84

































85





jeden z n 1 z n)




w innym kodzie)


adresowych)


adresowych)










EN 60617-12




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

gt1 a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L L

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

86











14




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L L

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol stosowany

dawniej

aY

aY

aY a

a

a Y

L H

H L

a 1

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

cbaY

cbaY

cbaY a b c Y

H H H L

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L H

c

c

b

a

gt1 a

a

b

b c

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

87


rysunku 15










rysunku 17


c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H L

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L H

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

abbaY

abbaY

abbaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H L

L H H

H L H

L L L

e

Symbol stosowany

w USA

Symbol stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

babaY

babaY

babaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H H

L H L

H L L

L L H

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

e

88
















funkcjonalne


roacutewnoległe)



pamięci typu RAM













89



















S

R Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



S

R Q

Q

gt1

gt1

S

R

T

Q

Q

S

C

R

Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



amp

amp

amp

amp

90









NNNN1N

QKQJQ








L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany


Q

Q

J

K

T

S

R

S

C

R

Q

Q

J

K

amp

amp

amp amp amp

amp

amp amp amp amp

amp

91


rysunku 22















C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 1

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 0

Oddziaływanie

zboczem

narastającym

Oddziaływanie

zboczem

opadającym

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

T


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

D


H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

1

92
























rejestroacutew

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

impulsy

zliczane

zerowanie


przeniesienie


93














S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

QA QB QC QD


wpis

A B C D


S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

wyjście szeregowe

wpis

wejście szeregowe

H

H

L

H

1

2

3

4

H

L

H

H

94

3 Badania i pomiary







16 i zawiera









1

3

2

16

4

5

9

7

8

18

17

15

13

14

12

11

10

6

95





w podzakresach



























świecących LED 17

96









Tabela 11



Y1 Y2 Y3 Y4 Y5

1 0 0 0 0

2 0 0 0 1

3 0 0 1 0

4 0 0 1 1




















97









Tabela 12

Lp


(UCY7474)


1 0 0 0 0 0

2 0 1 0 1 0

3 1 0 0 0 1

4 1 1 0 1 1











Tabela 13


5V wy

we C

R

Q

Q

J

K

Lp

Licznik modulo 2

(UCY74107)

we QN QN+1

1 0 0

2 1 0

3 0 1

4 1 1

98






Tabela 14












Lp

Licznik modulo 4

(UCY74107)

we wy1 wy2

1 0

2 1

3 0

4 1

5 0

6 1

7 0

8 1

5V

we C

R

Q

Q

J

K

wy2

C

R

Q

Q

J

K

wy1

5V

C

R

Q

Q

J

K

C

C

R

Q

Q

J

K

B A

Generator

1kHz

99













Tabela 15

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 9

1 10

2 11

3 12

4 13

5 14

6 15

7 16

8 17

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

100















Tabela 16

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 7

1 8

2 9

3 10

4 11

5 12

6 13

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

101













UCY7400N






15 16 14 13 12 11 10

3 1 4 5 6 7 8

Masa

UCC

C D C C C

Q

D

Q

Q3 Q4 C12 Q1 Q2

D4 Q4 C34 Q1 D1 D2

Wejście

szeregowe

D B C

Q3

A

+5V

LSB MSB

9

2

Q

D

Q Q

D

Q

Q Q Q Q

D3

Q2

Wejście

taktujące


102

Tabela 17


dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4








5 Sprawozdanie









103


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie





podstawowe operacje


napięcia)


kodowanie sygnału




przetwarzania AC

A Metody pośrednie






prosta



104




kompensacji wagowej
















ST

AR

T

ST

OP

ST

OP

ST

AR

T

UIW

UNL UX

NX

UIW

UNL

STOP

G I W

G N L

K Licznik

ST

AR

T

UX t

t

t

K





amp

105
















całkowaniem





START

UN

ST

AR

T

1111 1

111 1

111

0000 0

000 0

000

0000 0

000 0

000

UI


UN sngUX

ST

AR

T

ST

OP

NX

UX

NX

UIW G I W

K Licznik

ST

AR

T

UX

t

t

t

Oznaczenia




UI

UIW

Udx amp

106





















miejscach układu


t

fX

UW

fX

NX

UTW

UX

NX

UTW GOTW

K Licznik

UX

t

t

UW

START ROZŁADOWANIA

GIR

Oznaczenia






Udx amp

107






















Oznaczenia



ST

OP

ST

AR

T

NX

t

UX

UK

t

Wpis

UX

NX

UIW

UK

STOP Licznik


START

Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

an

alo

go

wy

)

K

G I W

amp

108
























Oznaczenia

K ndash komparator


UX US

Wp

is

Układ

proacutebkująco-

pamiętający

Układ

sterujący

NX

UK


Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

anal

og

ow

y)

K

1

2

2

4

8 4 6

8

10 12 14

U

t

UX

UK

109



































110















UX

sygnał

cyfrowy

L

H

R

Komparator - 1

Źroacutedło

napięcia

wzorcowego

Komparator - 2

Komparator - 3

Komparator - k1

Komparator - k

Komparator - k+1

Komparator - n1

Komparator - n

T R

A N

S K

O D

E R

L

L

L

H

H

H

R

R

R

R

R

R

R

sygnał analogowy

111









3 Badania i pomiary









UX UK


NX

UK


np bezpośredniego


Układ


operacyjny

Rejestr buforowy

Przetwornik

CA (cyfrowo-

-analogowy)


np bezpośredniego


112

















UK

Licznik P

rzet

wo

rnik

CA

(cy

fro

wo

-

-an

alo

go

wy

)


taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

Źroacutedło

napięcia

odniesienia

Bramka

UX

V

Komparator

Przetwornik AC

amp

113

Tabela 11




1

2

3

itd









Oscyloskop

f

fX

Licznik

Generator

impulsoacutew

taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

UX V


częstotliwość)

GMC-018

114





ćwiczenia)







Tabela 12


Lp UX fX

V kHz

1

2

3

itd






Oscyloskop

Opornica

dekadowa

Przetwornik R t


czasu)

115












Tabela 13


Lp R Δt

Ω ms

1

2

3

itd







jednym wykresie)



jednym wykresie)



116

5 Sprawozdanie









itp)

117


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie
















2

3 1

118





























Φ

I0

U1 U2

Φ1R

119



μ001X1R11 IIIEUUU

jXjXRR11

(1)




WHFe1

2

00ΔPΔPΔPRIP (2)

gdzie







fBkΔP 2

mHH (3)

22

mWWfBkΔP (4)

gdzie




fkkBf

RIPWH2

m

1

2

00

(5)

UR1 = I0middotR1

I0

I

Φ

E1

U1

IFe

R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

UX1 = I0middotjX1R

I

X

UR1 UX1

120




00 IU

Pcos

(6)


1

U

U (7)


1

2

00

1

1

2

00Fe

U

RIP

E

RIPI

(8)


Fe

2

0μIII (9)


0

1

μ

1

μ

1

μ I

U

I

U

I

EX (10)

0

2

1

1

2

00

2

1

Fe

2

1

Fe P

U

RIP

U

ΔP

ER

(11)










Φ

I1

U1 U2

Φ1R Φ2R

I2

Z

121













1X1R11 EUUU (12)


2R2X22 UUUE (13)






2

1

2

1

N N

N

E

E (14)

gdzie



R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1 E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

Transformator

idealny I0

122




EE ponieważ 1

2

1

22E

E

EEE czyli

ogoacutelnie N22

UU (15)

sprowadzony prąd N

22

1II

(16)


N22RR (17)

ponieważ 2

N2

N

2

N2

2

2

2R

1I

U

I

UR


N22XX (18)


XjR 2Z (19)

sprowadzona moc 22

SS (20)


SUIUIS


(21)


2

2

2

2

N2

2

N2

2

2

2 R

Xarctg

R

Xarctg

R

Xarctg






R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

I

X

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

I0

123




















I0

1 I2 I1

2

UR2 = I2middotR2

I0

I Φ

U1

IFe

UX2 = I2middotjX2R

U2

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

124




















rysunku 18






R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

E1=E2

I0 = 0

U2 = 0

I1 = I2

Z

UR2 = I2middotR2

Φ

U1

UX2 = I2middotjX2R

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

125

gdzie









PΔP (24)


Z

Z IU

Pcos

(25)


Z

Z I

UZ (26)


N

Z2

N

Cu

Z I

P

I

ΔPR (27)


Z

2

ZZRZX (28)



przy założeniu 21

RR i 2R1R

XX [4]

2

RR Z

1 (29)

2

N

1

2

RR

(30)

2

XX Z

1R (31)

2

N

1R

2R

XX

(32)



transformatora

126

3 Badania i pomiary






















ATr

N L

V

A W

U1

I0

P0

V U2

127





Tabela 11

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd

UWAGA




zasilającej






ATr

N L

V

A W

U1

IZ

PZ

U2 = 0

128












i od (31) do (32)

Tabela 12

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd




cos





cos Z

RZ




129





(punkt 322)








5 Sprawozdanie









parametroacutew





130


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












znamionowej












131

Tabela 11


prądu

stałego

asynchro-

niczna

synchro-

niczna

Oględziny x x x








silnikoacutew x x














mocy x



czasowych x






132













elektrycznych [11]

Tabela 12


1 2 3

Pomiar rezystancji




Pomiar nie jest


II III IV grupy

Pomiar rezystancji

izolacji uzwojeń





znamionowego










5 MΩ




Pomiar rezystancji



o napięciu 500 V

i niższym


o napięciu 1000 V

dla uzwojeń

o napięciu 500 V

i wyższym do

1000 V


o napięciu 2500 V

dla uzwojeń


niż 1000 V

133

cd tabeli 12

1 2 3

Pomiar rezystancji

pozostałych

elementoacutew




znamionowego


uzwojeń










Pomiar rezystancji

izolacji łożysk




Pomiar drgań

łożysk




Sprawdzenie

układoacutew

zabezpieczeń

pomiaroacutew

i sygnalizacji





Sprawdzenie

sprawności

działania układu

energo-

elektronicznego




a użytkownikiem

Rozruch i ruch

proacutebny


podczas





minimum 1 godziny




znamionowym




znamionowego

134

cd tabeli 12

1 2 3

Sprawdzenie

stanu ochrony

przeciwporaże-

niowej







Na placach budowy

należy stosować

dodatkowe wymagania


przepisach


jeżeli [11]



pomiaroacutew








uzwojenia)










3 Badania i pomiary




135























ndash

+ Zasilacz

prądu

stałego

I

U

A U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

136









0t235

R310

75R

(1)



Tabela 13




ćwiartce tabeli 13




U1 U2)

Lp U I R R75

Lp U I R R75

V A Ω Ω V A Ω Ω

Dane maszyny

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

137









maszyny











15)(60

(60)

R

Rk

(2)


Tabela 14

Dane maszyny

Grupa


R(60) Ω

R(60+15) Ω

k mdash

Stan izolacji


138












Tabela 15

Dane maszyny

Grupa









ndash

+ Źroacutedło

prądu

stałego

W

U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

ndash

+

139










Tabela 16

Dane maszyny

Grupa







(prądnice)







N

L1 stojan wirnik ()

140


w tabelę 17

Tabela 17

Dane maszyny

Grupa





















n

M

U1 ATr

L1

L3

L2

V

141













Tabela 18

Dane maszyny


Lp U1 n

Lp U1 n

V obrmin V obrmin

1 1

2 2

3 3

itd itd










142

5 Sprawozdanie














143


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












1 2 3 6 4 5

144
























min

obrp

f60

s

1

p

fn 11

S

(1)

145

gdzie






1500 obrmin itd)













S

S

n

nns

(2)








s1p

fn 1 (3)



pnnfS2

(4)


sff12 (5)

146








głoacutewnym Φ


w stojanie Φ1R


w wirniku Φ2R













R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

I0

f1 = const f2 = var


147














Po uwzględnieniu

(5) zapiszemy

sEE202 (6)



2

2R

2

2

2

2XR

EI

(7)





2

20R

2

2

20

22

20R

2

2

20

2

Xs

R

E

sXR

sEI

(9)






s1RR

s

R22

2



148






oraz



U22

U11

20

1

U kN

kN

E

E

(10)

2

1

U

2U22

1U11

I m

m

mkN

mkN

(11)

gdzie






parametry



UU (12)

sprowadzony prąd

I

22

1II

(13)


RR albo

2

12

U22 m

mRR (14)


XX albo

2

12

U22 m

mXX (15)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E20

R2 X20R I2

UR2 UX2

I0



s

s1R 2

149
















011Cu0IRmΔP (16)


2

1

1Fe0 R

UmΔP (17)





R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

0

I

X

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

U2

I0

s

s1R2

150


na rysunku 17



jałowym 0201IU3

Pcos

01

0

0


indukcyjnych











Cu2Cu1ZΔPΔPP (19)




R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

151


3 Badania i pomiary

















R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

E1=E20

0I 0

152












O

U1

U2

V1

V2

W1

W2

A

A

A

W

1U1 1U2 1V1 1V2 1W1 1W2 N 2V1 2W1 2U1

var

V

A V W

440V 550V 5A 10A

220V 110V 100A 25A 50A

U - W V - W

U - V U - N

0 O

n

ATr

L1

L3

L2 M

153






Tabela 11


Pomiary Obliczenia





1

2

3

itd









Tabela 12

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd


154





3

UUUU VWUWUV

0

(20)

3

IIII WVU

0

(21)

3

UUUU VWzUWzUVz

Z

(22)

3

IIII WzVzUz

Z

(23)


00

0

0IU3

Pcos

(24)

ZZ

Z

ZIU3

Pcos

(25)


S

0S

0 n

nns

(26)


2

Z

Z

Z I3

PR

(27)

Z

Z

ZI3

UZ

(28)

2

Z

2

ZZRZX (29)



01Cu0IR3ΔP (30)


Z1Cu1IR3ΔP (31)


ΔPPΔP (32)


ΔPΔPPΔP (33)

155


00



0U


cos



i opisem)


cos



i opisem)





2

RR Z

1 (34)




0

2

0

1

2

00

2

0

m1

2

00

2

101

Fe

2

1

Fe P

U

RI3P

U

ΔPRI3P

RIU3

ΔP

E3R

(35)

0

0

2

Fe

2

0

101

μ

1

μI3

U

II

RIU

I

EX

(36)


12

Z

Z

12

Z

Cu

1Z2R

I3

PR

I3

ΔPRRR

(37)



Z1

Z

Z

2

11RtgR

cos

cos1RX

(39)

1RZ20RXXX (40)

156


ZU oraz 100

U

Uu

N

Z

Z i zapisać je


5 Sprawozdanie
















157


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie



wirnikoacutew

n = nS = const (1)







U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

158



















U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

159







60

npf

(2)

gdzie




rysunku 13





L1

L3

L2

G

Wzbudnica


twornik

stojan


uzwojenie twornika

wirnik

szczotki


U1

N

S

U2

V1

V2

W1

W2

wzbudnica

160






















wzrost kąta L



Kąt L










161




cos i momentem M





















) lub P = f (L

) przy



wzbudzenia IF

3 Badania i pomiary





162











M

~

SYN-

-CHRO-

-NO-

-SKOP

U

f

ATr L1

L3

L2

G

=

G

=

M

=

G

~

A

A

V

A

W

V

V

Układ

napędowy

Leonarda


Prądnica badana

(synchroniczna

maszyna prądu

troacutejfazowego)

Układ do

synchronizacji

z przełącznikiem

rodzaju pracy


163












wymienionych maszyn























164





części tabeli 11

Tabela 11


Lp IF U n

Lp IF IZ

A V obrmin A A


1 1

2 2

3 3

itd itd


prądnicę






wirującymrdquo





sieci



zatrzyma

165




jednym wykresie)



wykresie)





5 Sprawozdanie













166


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie










twornik

jarzmo

stojana

biegun

głoacutewny

nabiegunnik

uzwojenie

wzbudzenia

uzwojenie

twornika

szczotki

komutator

167












nΦcEE

(1)

AMIΦcM (2)

gdzie








N

S

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

168

















3 9 5 10 12 7 2

6

4 8 3 1 6 11

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

S

N

169






















I

IF

E A2 A1

F2

F1

Twornik

Wzbudzenie

obce

170













3 Badania i pomiary




I

IA

IF

E A2 A1

E2

E1

Twornik

Wzbudzenie

bocznikowe

I

E A2 A1

D2

D1

Twornik

Wzbudzenie

szeregowe

I

IA E A1

D2

D1

Twornik

E1

E2

Wzbudzenie

bocznikowo-

szeregowe

IF

A2

171




















n

A

A

G

= M

U

=

RODB

ATr

L1 L3 L2

I

IF

V

172























Tabela 11


Lp U I IF n

Lp U I IF n



1

1

2 2

itd itd


1

1

2 2

itd

itd


1

1

2 2

itd

itd

173




jednym wykresie)



jednym wykresie)



jednym wykresie)



5 Sprawozdanie













174

LITERATURA


Warszawa 1995








1998


1980



1998



5

PRZEDMOWA












opracowania








zmiapepolslpl

6

7














wirnika



















transformatora


8





tranzystora



wzbudzenia






















L ndash kąt mocy






9





logicznego





do rekombinacyjnej

















przerzutnika


stojana








10







wyłączenia



zwarciowa

S ndash moc pozorna


s ndash poślizg



t ndash czas










transformatora








przewodzenia



11





liniowej

















W ndash energia

X ndash reaktancja














12






zwarciowa

















13


1 Cel ćwiczenia








2 Wprowadzenie








IREUW (1)





RW

U

E

Robc

I

I

E U

E IZ =

RW

14








jako

FAV

T

0

f(t)dtT

1 (2)




IAV∙ T

0

i(t)dt







definiujemy jako

FAV2

T2

0

f(t)dtT

2 (4)




z prostownikiem)

15



jako

F

T

0

2 (t)dtfT

1 (5)




T

0

22 dttiRTIR )( (6)







tego przebiegu (5)

F

Fk m

a (7)




AV2

k F

Fs (8)






16

















Tabela 11

Kształt

przebiegu

Wartość

średnia

Wartość

średnia

poacutełokresowa

Wartość

skuteczna

Wspoacutełczynnik

amplitudy

(szczytu)

Wspoacutełczynnik

kształtu

Sinusoidalny

0

mA2

2

Am 2 11122

Prostokątny

0 Am Am 01 01

Troacutejkątny

0

2

Am 3

Am 3 3

2

17

3 Badania i pomiary

















Tabela 12

R Ω

I A

U V

P W

Zasilacz

napięciowy

stabilizowany

A

Robc

V

18
























A

Robc

V 230 V

50 Hz

RW

19



Tabela 13

R Ω

I A

U V

P W








zależnościami (2) (4) (5) (7) (8)















20





f






Tabela 14

UAm f Pomiary


V Hz V V V V V --- ---

Obliczenia

4 Sprawozdanie







V1

Wzmacniacz

mocy f

Układ

pomiaru

amplitudy

Generator

napięcia

sinusoidalnego VAm

V2 V3 V4 V5

21




napięcia



22


1 Cel ćwiczenia







2 Wprowadzenie







elementy obwodu







dwie)





23







n

1ii 0I (1)


IIIII 51432







n

1j

m

1i

0iZiIjE (2)


I2

I3 I4

I5 I1

24



3 Badania i pomiary









UL UC UR

V

A

V V V

U

I

R L C

ATr

N L

U5

E1

E5

E4

U1 U2

U3

U6

U4

I5

I4

I3 I2

I1

Z6 Z5

Z4

Z3

Z2

Z1

25











Tabela 11

Lp

Natężenie

prądu

Napięcie

zasilania

Napięcie na

rezystancji

Napięcie na

indukcyjności

Napięcie na

pojemności

Napięcie

obliczone

I U UR UL UC U

A V V V V V

1

2

3

4

itd








)UU(UU2

CL

2

R

26





I IR IL oraz IC







prądoacutew

Tabela 12

Lp

Prąd ze


zasilania

Natężenie prądu

płynącego przez

rezystancję

Natężenie prądu

płynącego przez

indukcyjność

Natężenie prądu

płynącego przez

pojemność

Natężenie

prądu

obliczonego

I U IR IL IC I

A V A A A A

1

2

3

4

itd

IL

IC

IR

V

A

A

A

A

U

I

R

L

C

ATr

N L

)II(II2

CL

2

R

27





















I

UL

ReU I

UC

UR

U

ImU I

φ

28


5 Sprawozdanie












U

I

IC

ReU I

IL

IR

I

ImU I

φ

29


1 Cel ćwiczenia



2 Wprowadzenie







tgαkI

UR S (1)


w tym punkcie

tgβkdI

dUr D (2)



rysunku 11


I 0

U

I

β

α

U

P

30






c) żaroacutewki











I

RL RN

UN U

UL

IL IN I RL

RN UN

U

UL

)I(fU

URIU

N

NL

(1)

)U(I

III

N

NL

(2)

06

04

02

A I

0 150 100 200 V

U

150W

100W

60W

c )

60

40

20

mA I

0 60 40 V

U

a )

20

60

40

20

mA I

0 12 08 V

U

b )

04 50

31

















I0 RL

RN UN

E

UL

UL

IZ

RN

I0

UN

E

I

U

U = E ImiddotRL

UN=f(IN)

UN=U2

I1 RL1

RL2

E

U1

RN

I2 IN

U1

IZ IN

U2

E

I

U

UN=U2=EImiddotRL1

I2 I1

RNRL2

UN=f(IN)

UN=U2=f(IN+I2)

RL2 RN

32







rysunku 17



3 Badania i pomiary





I0

RN1

RN2 UN2

E

UN1

UN1

RN1

E

I

U

I0

RN2

UN2

RN1+RN2

I

E

RN1

IN1

UN1=UN2

RN2

IN2

E

I

U

IN1 I=IN1+IN2

RN1 RN1RN2

RN2

IN2

33














Tabela 11

Lp


UN1 IN1 UN2 IN2

V A V A

1

2

3

4

5

itd

Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V Z1 Z2

IN2 IN1

UN1 UN2

34







nieliniowych
















Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V

Z1

Z1 Z2

Z2

INS INR

UNS UNR

35




Tabela 12

Lp


UNS INS UNR INR

V A V A

1

2

3

4

5

itd








4 Sprawozdanie











36


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie







jak na rysunku 11










2rsquo 1rsquo

U1 U2

I2

I2rsquo I1rsquo

I1 1 2

CZWOacuteRNIK

I1 = I1rsquo

I2 = I2rsquo

37








roacuteżne nazwy



U1 = Z11 I1 + Z12 I2 (1)

U2 = Z21 I1 + Z22 I2


czwoacuternika 2

1

2221

1211

2

1

I

I

ZZ

ZZ

U

U (2)



I1 = Y11 U1 + Y12 U2 (3)

I2 = Y21 U1 + Y22 U2



U1 = A U2 + B I2 U2 = a U1 + b I1 (4)

I1 = C U2 + D I2 I2 = c U1 + d I1




U1 = h11 I1 + h12 U2 U2 = m11 I2 + m12 U1 (5)

I2 = h21 I1 + h22 U2 I1 = m21 I2 + m22 U1





38





I

UZ

10

1011

I

UZ

10

2021 (6)


Woacutewczas

I

UZ

20

2022

I

UZ

20

1012 (7)





rozwarciowymi




własna ndash L






1rsquo

U1 U2

I2 I1 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12=M21

39






wzajemnej ndash M










21

21

10

1011 LR

I

UZ )( (8)

21

10

2021 M

I

UZ (9)

22

22

20

2022 LR

I

UZ )( (10)

12

20

1012 M

I

UZ (11)




I

UL

10

101

(12)

I

UL

20

202

(13)

I

UM

10

2021

(14)

I

UM

20

1012

(15)

40





rodzaje nawinięcia


zwrocie


zwrocie



tych cewek


szeregowo






)M2LL(jRR2121

Z

ZI

UZ (18)

)M2LL(jRR2121

P

PI

UZ (19)

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IZ R1

L1

UL2

L2

U

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IP R1

L1

UL2

L2

U

41


M4j PZ ZZ (20)




M4jjXjX PZ (21)



4ω

XXM PZ

(22)

gdzie I

UX

Z

Z

oraz I

UX

P

P

3 Badania i pomiary














rysunkach 161 i 162

42




M = M21 = M12

ATr

N L

V V

1rsquo

U10 U20

I20 asymp 0 I10 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

A

V

1rsquo

U10 U20

I20 I10 asymp 0 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

V

A

V

A

1rsquo

U

IP 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

43


M = M21 = M12









120V 140V 160V 180V 200V 220V 240V)


Tabela 11



X X



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 14



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 15

Wyniki

obliczeń do

układoacutew z

rys 1612


rysunku 14


rysunku 15

V

A

1rsquo

U

IZ 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

ATr

N L

M12 = M21

44



układu






w tabeli 11
























45








transformatora




i wzajemnej

5 Sprawozdanie












stanowiskach itp)

46


1 Cel ćwiczenia






2Wprowadzenie

21 Moc chwilowa





dt

dWi(t)u(t)p(t) (1)




indukcyjnego


t

p u i

u

i

p

P=UIcos

S=UI

47







tωsinUu(t)m

(2)




)tωsin(Ii(t)m

(3)





)]tωcos(2[cosIU2


mmmm (4)


oraz 2IIm







22 Moc czynna




T

0

T

0

dttpT

1dttitu

T

1P )()()( (6)



48


cosIUP (7)




23 Moc bierna



sinIUQ (8)





24 Moc pozorna


i określamy wzorem

IUS (9)








222 QPS (10)


49



S

Pcos (11)






















Q

P

S

50




KNUCωQQ


pojemności

2

NN

Uω

tgPC

(12)

3 Badania i pomiary











R L C R L M M C

K

IC

IN

U

N

IK

51





zasilenia układu



Tabela 11

Napięcie

zasilające

Moc

czynna

Natężenie

prądu

Wspoacuteł-

czynnik

mocy

Kąt

przesu-

nięcia

fazowego

Moc

bierna

Moc

pozorna

Impe-

dancja

Rezy-

stancja

Reak-

tancja

U P I cos Q S Z R X

Lp

Rodzaj

odbior-

nika


1 L || R

2 L

3 R

4 L || R

5 L

6 R

7 M || C

8 M

9 C





ATr

N L

V

A W

U

I

OD

BIO

RN

IK

52








1 Moc pozorną IUS



S

Parccos



UZ





5 Sprawozdanie













53


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie










na zastosowanie



pojemnościowe








54
























UF

IF

Ge Si

05 V 1 V

100 V 200 V

200 mA

20 μA

IR

UR

55















1

kT

qUexpII

satF (1)




nkT

qUexpII

SF (2)








rysunku 12


RS D

IF

UF

UF ndash IFRS IFRS

56



nkT

RIUqexpII SFF

SF (3)


ΔU)(UnU

1lnIRIU

nkT

qlnIlnI

F

T

SSFFSF (4)


( 26mVC1016

300KJK10138

q

TkU

19

23

T

)



na rysunku 13









[μA]

IF

1

10000

1000

100

01

001

10

02 04 06 08 10 12 14 [V]

UF IS przy U = 0

ΔU = IFmiddotRS

K 300 T przy

mV

1

n26

1

57

























UF

IF

05 V 1 V

10 V 20 V

200 mA

400 mA Pmax = const


admisyjnej

ΔUZ

Z

Z

Z U

I

r

1

ΔIZ

UZ

IZmin

IZmax

Napięcie

stabilizacji

UR

IR

58


















3 Badania i pomiary











59






prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 11

Kierunek

przewodzenia



Lp IF UF IF UF

mA mV mA mV

1

2

3

4

5

itd






ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

mV DZ

IF

UF

mA

R

D

60








prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 12

Kierunek

zaporowy



Lp IR UR IR UR

μA V mA V

1

2

3

4

5

itd

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

μA

R

D

DZ

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

mA

R

61














5 Sprawozdanie









elektronicznych





62


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie














UCE

UBE

IB

IC

IE

B

NPN C

E

UCE

UBE

IB

IC

IE

B

PNP C

E

63



























zależnościami





64










U1 = UBE

I2 = IC

U2 = UCE

I1 = IB 2

2rsquo 1rsquo

1

IE

E

B

C

UCE = 20V

UCE = 20V

UCE = 10V

UCE = 10V

IB = 1A

IB = 300A

IB = 100A

IB = 100A

IB = 300A

IB = 200A

IB = 0A IB

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

06

04

02

1

300 200 100

40

30

20

10

30V 20V 10V



V

65




UBE = h11 IB + h12 UCE (1)










zwrotnego










U2=

Uw

y=

UC

E

I1 = Iwe = IB

EB

U1

2

2rsquo 1rsquo

1

EC

RB RC

I2 = Iwy

h11

h12 U2

h21I1

h22

66


BJT







w układzie OE

3 Badania i pomiary







IB

UBE

IC

IB UCE

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

04

02

300 100

40

20

30

B

C

21ΔI

ΔIh

200 20 10 V

06

30

10

CE

C

22ΔU

ΔIh

B

BE

11ΔI

ΔUh

CE

BE

12ΔU

ΔUh

67















Ptot









100 V)


RC RB

C

IC IB

V UCE

UBE IE

B

E

V

A A

Zas

ilac

z

Zas

ilac

z

68

Tabela 11

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd









UBE = 02 V 03 V 04 V 05 V 06 V 07 V 08 V 09 V 10 V)


Tabela 12

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd








69

















położeniu



A



MAINS

k

S

VV

AA 30001000

300

300

30 100

10010

10

30

10 30

3010 100 300

300

100

UCE IB

UCE

IC

10

30

10-4 10-210-3310-4 310-3

310-2

01 03

1

1

3

3

3

3 10

103 30 100

V

E S

B C

3003 100 NPN PNP

mA

h11

h12

h21

h22

ICE0

ICB0

IEB0

mAA17

9 0

3260 011

05

5

11

024

1

1

nA

70


3 V


100 mA












klawisz IC






skokowa (zgrubna)













71


tranzystora



końcu h12


















i 40 mA)


Tabela 13




1

2

3

4

itd


tranzystora

72


















5 Sprawozdanie











itp)

73


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie







blokowania


tyrystoroacutew












Thyristor)


74





















G G

K

A

K

A P

+

N

P

N+

K ndash katoda

A ndash anoda

G ndash bramka

p

p

n

n

j1

j2

j3

a) c) b)

75





stan blokowania






j1 j3














UAK

IA Stan włączenia

Stan blokowania



Prąd podtrzymania

Napięcie przeskoku


IG0 IG1

IG2 IG3

UP3 UP2 UP1 UP0

IH

76











3 Badania i pomiary













R IG IA

V UAK

W1

V

A A

Zas

ilac

z

regu

low

any

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

UGK

W2

77






















Tabela 11

Kierunek

przewodzenia


IG UP IA UAK

Lp A V A V

1

2

3

4

itd




78




331 Opis stanowiska












przeskok)







Tabela 12

Kierunek

przewodzenia


IG UGK IA UAK

Lp A V mA V

1

2

3

4

5

itd

79















Tabela 13

Kierunek

zaporowy


IA UKA

Lp mA V

1

2

3

4

5

itd

R IA

UKA V

A

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

80







charakterystycznych









5 Sprawozdanie













81


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie




















82

21 Układy cyfrowe
















unipolarne

















83

















0aa

1aa



babba babba









AND





84

































85





jeden z n 1 z n)




w innym kodzie)


adresowych)


adresowych)










EN 60617-12




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

gt1 a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L L

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

86











14




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L L

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol stosowany

dawniej

aY

aY

aY a

a

a Y

L H

H L

a 1

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

cbaY

cbaY

cbaY a b c Y

H H H L

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L H

c

c

b

a

gt1 a

a

b

b c

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

87


rysunku 15










rysunku 17


c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H L

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L H

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

abbaY

abbaY

abbaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H L

L H H

H L H

L L L

e

Symbol stosowany

w USA

Symbol stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

babaY

babaY

babaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H H

L H L

H L L

L L H

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

e

88
















funkcjonalne


roacutewnoległe)



pamięci typu RAM













89



















S

R Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



S

R Q

Q

gt1

gt1

S

R

T

Q

Q

S

C

R

Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



amp

amp

amp

amp

90









NNNN1N

QKQJQ








L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany


Q

Q

J

K

T

S

R

S

C

R

Q

Q

J

K

amp

amp

amp amp amp

amp

amp amp amp amp

amp

91


rysunku 22















C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 1

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 0

Oddziaływanie

zboczem

narastającym

Oddziaływanie

zboczem

opadającym

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

T


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

D


H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

1

92
























rejestroacutew

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

impulsy

zliczane

zerowanie


przeniesienie


93














S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

QA QB QC QD


wpis

A B C D


S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

wyjście szeregowe

wpis

wejście szeregowe

H

H

L

H

1

2

3

4

H

L

H

H

94

3 Badania i pomiary







16 i zawiera









1

3

2

16

4

5

9

7

8

18

17

15

13

14

12

11

10

6

95





w podzakresach



























świecących LED 17

96









Tabela 11



Y1 Y2 Y3 Y4 Y5

1 0 0 0 0

2 0 0 0 1

3 0 0 1 0

4 0 0 1 1




















97









Tabela 12

Lp


(UCY7474)


1 0 0 0 0 0

2 0 1 0 1 0

3 1 0 0 0 1

4 1 1 0 1 1











Tabela 13


5V wy

we C

R

Q

Q

J

K

Lp

Licznik modulo 2

(UCY74107)

we QN QN+1

1 0 0

2 1 0

3 0 1

4 1 1

98






Tabela 14












Lp

Licznik modulo 4

(UCY74107)

we wy1 wy2

1 0

2 1

3 0

4 1

5 0

6 1

7 0

8 1

5V

we C

R

Q

Q

J

K

wy2

C

R

Q

Q

J

K

wy1

5V

C

R

Q

Q

J

K

C

C

R

Q

Q

J

K

B A

Generator

1kHz

99













Tabela 15

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 9

1 10

2 11

3 12

4 13

5 14

6 15

7 16

8 17

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

100















Tabela 16

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 7

1 8

2 9

3 10

4 11

5 12

6 13

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

101













UCY7400N






15 16 14 13 12 11 10

3 1 4 5 6 7 8

Masa

UCC

C D C C C

Q

D

Q

Q3 Q4 C12 Q1 Q2

D4 Q4 C34 Q1 D1 D2

Wejście

szeregowe

D B C

Q3

A

+5V

LSB MSB

9

2

Q

D

Q Q

D

Q

Q Q Q Q

D3

Q2

Wejście

taktujące


102

Tabela 17


dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4








5 Sprawozdanie









103


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie





podstawowe operacje


napięcia)


kodowanie sygnału




przetwarzania AC

A Metody pośrednie






prosta



104




kompensacji wagowej
















ST

AR

T

ST

OP

ST

OP

ST

AR

T

UIW

UNL UX

NX

UIW

UNL

STOP

G I W

G N L

K Licznik

ST

AR

T

UX t

t

t

K





amp

105
















całkowaniem





START

UN

ST

AR

T

1111 1

111 1

111

0000 0

000 0

000

0000 0

000 0

000

UI


UN sngUX

ST

AR

T

ST

OP

NX

UX

NX

UIW G I W

K Licznik

ST

AR

T

UX

t

t

t

Oznaczenia




UI

UIW

Udx amp

106





















miejscach układu


t

fX

UW

fX

NX

UTW

UX

NX

UTW GOTW

K Licznik

UX

t

t

UW

START ROZŁADOWANIA

GIR

Oznaczenia






Udx amp

107






















Oznaczenia



ST

OP

ST

AR

T

NX

t

UX

UK

t

Wpis

UX

NX

UIW

UK

STOP Licznik


START

Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

an

alo

go

wy

)

K

G I W

amp

108
























Oznaczenia

K ndash komparator


UX US

Wp

is

Układ

proacutebkująco-

pamiętający

Układ

sterujący

NX

UK


Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

anal

og

ow

y)

K

1

2

2

4

8 4 6

8

10 12 14

U

t

UX

UK

109



































110















UX

sygnał

cyfrowy

L

H

R

Komparator - 1

Źroacutedło

napięcia

wzorcowego

Komparator - 2

Komparator - 3

Komparator - k1

Komparator - k

Komparator - k+1

Komparator - n1

Komparator - n

T R

A N

S K

O D

E R

L

L

L

H

H

H

R

R

R

R

R

R

R

sygnał analogowy

111









3 Badania i pomiary









UX UK


NX

UK


np bezpośredniego


Układ


operacyjny

Rejestr buforowy

Przetwornik

CA (cyfrowo-

-analogowy)


np bezpośredniego


112

















UK

Licznik P

rzet

wo

rnik

CA

(cy

fro

wo

-

-an

alo

go

wy

)


taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

Źroacutedło

napięcia

odniesienia

Bramka

UX

V

Komparator

Przetwornik AC

amp

113

Tabela 11




1

2

3

itd









Oscyloskop

f

fX

Licznik

Generator

impulsoacutew

taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

UX V


częstotliwość)

GMC-018

114





ćwiczenia)







Tabela 12


Lp UX fX

V kHz

1

2

3

itd






Oscyloskop

Opornica

dekadowa

Przetwornik R t


czasu)

115












Tabela 13


Lp R Δt

Ω ms

1

2

3

itd







jednym wykresie)



jednym wykresie)



116

5 Sprawozdanie









itp)

117


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie
















2

3 1

118





























Φ

I0

U1 U2

Φ1R

119



μ001X1R11 IIIEUUU

jXjXRR11

(1)




WHFe1

2

00ΔPΔPΔPRIP (2)

gdzie







fBkΔP 2

mHH (3)

22

mWWfBkΔP (4)

gdzie




fkkBf

RIPWH2

m

1

2

00

(5)

UR1 = I0middotR1

I0

I

Φ

E1

U1

IFe

R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

UX1 = I0middotjX1R

I

X

UR1 UX1

120




00 IU

Pcos

(6)


1

U

U (7)


1

2

00

1

1

2

00Fe

U

RIP

E

RIPI

(8)


Fe

2

0μIII (9)


0

1

μ

1

μ

1

μ I

U

I

U

I

EX (10)

0

2

1

1

2

00

2

1

Fe

2

1

Fe P

U

RIP

U

ΔP

ER

(11)










Φ

I1

U1 U2

Φ1R Φ2R

I2

Z

121













1X1R11 EUUU (12)


2R2X22 UUUE (13)






2

1

2

1

N N

N

E

E (14)

gdzie



R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1 E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

Transformator

idealny I0

122




EE ponieważ 1

2

1

22E

E

EEE czyli

ogoacutelnie N22

UU (15)

sprowadzony prąd N

22

1II

(16)


N22RR (17)

ponieważ 2

N2

N

2

N2

2

2

2R

1I

U

I

UR


N22XX (18)


XjR 2Z (19)

sprowadzona moc 22

SS (20)


SUIUIS


(21)


2

2

2

2

N2

2

N2

2

2

2 R

Xarctg

R

Xarctg

R

Xarctg






R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

I

X

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

I0

123




















I0

1 I2 I1

2

UR2 = I2middotR2

I0

I Φ

U1

IFe

UX2 = I2middotjX2R

U2

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

124




















rysunku 18






R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

E1=E2

I0 = 0

U2 = 0

I1 = I2

Z

UR2 = I2middotR2

Φ

U1

UX2 = I2middotjX2R

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

125

gdzie









PΔP (24)


Z

Z IU

Pcos

(25)


Z

Z I

UZ (26)


N

Z2

N

Cu

Z I

P

I

ΔPR (27)


Z

2

ZZRZX (28)



przy założeniu 21

RR i 2R1R

XX [4]

2

RR Z

1 (29)

2

N

1

2

RR

(30)

2

XX Z

1R (31)

2

N

1R

2R

XX

(32)



transformatora

126

3 Badania i pomiary






















ATr

N L

V

A W

U1

I0

P0

V U2

127





Tabela 11

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd

UWAGA




zasilającej






ATr

N L

V

A W

U1

IZ

PZ

U2 = 0

128












i od (31) do (32)

Tabela 12

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd




cos





cos Z

RZ




129





(punkt 322)








5 Sprawozdanie









parametroacutew





130


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












znamionowej












131

Tabela 11


prądu

stałego

asynchro-

niczna

synchro-

niczna

Oględziny x x x








silnikoacutew x x














mocy x



czasowych x






132













elektrycznych [11]

Tabela 12


1 2 3

Pomiar rezystancji




Pomiar nie jest


II III IV grupy

Pomiar rezystancji

izolacji uzwojeń





znamionowego










5 MΩ




Pomiar rezystancji



o napięciu 500 V

i niższym


o napięciu 1000 V

dla uzwojeń

o napięciu 500 V

i wyższym do

1000 V


o napięciu 2500 V

dla uzwojeń


niż 1000 V

133

cd tabeli 12

1 2 3

Pomiar rezystancji

pozostałych

elementoacutew




znamionowego


uzwojeń










Pomiar rezystancji

izolacji łożysk




Pomiar drgań

łożysk




Sprawdzenie

układoacutew

zabezpieczeń

pomiaroacutew

i sygnalizacji





Sprawdzenie

sprawności

działania układu

energo-

elektronicznego




a użytkownikiem

Rozruch i ruch

proacutebny


podczas





minimum 1 godziny




znamionowym




znamionowego

134

cd tabeli 12

1 2 3

Sprawdzenie

stanu ochrony

przeciwporaże-

niowej







Na placach budowy

należy stosować

dodatkowe wymagania


przepisach


jeżeli [11]



pomiaroacutew








uzwojenia)










3 Badania i pomiary




135























ndash

+ Zasilacz

prądu

stałego

I

U

A U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

136









0t235

R310

75R

(1)



Tabela 13




ćwiartce tabeli 13




U1 U2)

Lp U I R R75

Lp U I R R75

V A Ω Ω V A Ω Ω

Dane maszyny

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

137









maszyny











15)(60

(60)

R

Rk

(2)


Tabela 14

Dane maszyny

Grupa


R(60) Ω

R(60+15) Ω

k mdash

Stan izolacji


138












Tabela 15

Dane maszyny

Grupa









ndash

+ Źroacutedło

prądu

stałego

W

U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

ndash

+

139










Tabela 16

Dane maszyny

Grupa







(prądnice)







N

L1 stojan wirnik ()

140


w tabelę 17

Tabela 17

Dane maszyny

Grupa





















n

M

U1 ATr

L1

L3

L2

V

141













Tabela 18

Dane maszyny


Lp U1 n

Lp U1 n

V obrmin V obrmin

1 1

2 2

3 3

itd itd










142

5 Sprawozdanie














143


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












1 2 3 6 4 5

144
























min

obrp

f60

s

1

p

fn 11

S

(1)

145

gdzie






1500 obrmin itd)













S

S

n

nns

(2)








s1p

fn 1 (3)



pnnfS2

(4)


sff12 (5)

146








głoacutewnym Φ


w stojanie Φ1R


w wirniku Φ2R













R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

I0

f1 = const f2 = var


147














Po uwzględnieniu

(5) zapiszemy

sEE202 (6)



2

2R

2

2

2

2XR

EI

(7)





2

20R

2

2

20

22

20R

2

2

20

2

Xs

R

E

sXR

sEI

(9)






s1RR

s

R22

2



148






oraz



U22

U11

20

1

U kN

kN

E

E

(10)

2

1

U

2U22

1U11

I m

m

mkN

mkN

(11)

gdzie






parametry



UU (12)

sprowadzony prąd

I

22

1II

(13)


RR albo

2

12

U22 m

mRR (14)


XX albo

2

12

U22 m

mXX (15)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E20

R2 X20R I2

UR2 UX2

I0



s

s1R 2

149
















011Cu0IRmΔP (16)


2

1

1Fe0 R

UmΔP (17)





R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

0

I

X

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

U2

I0

s

s1R2

150


na rysunku 17



jałowym 0201IU3

Pcos

01

0

0


indukcyjnych











Cu2Cu1ZΔPΔPP (19)




R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

151


3 Badania i pomiary

















R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

E1=E20

0I 0

152












O

U1

U2

V1

V2

W1

W2

A

A

A

W

1U1 1U2 1V1 1V2 1W1 1W2 N 2V1 2W1 2U1

var

V

A V W

440V 550V 5A 10A

220V 110V 100A 25A 50A

U - W V - W

U - V U - N

0 O

n

ATr

L1

L3

L2 M

153






Tabela 11


Pomiary Obliczenia





1

2

3

itd









Tabela 12

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd


154





3

UUUU VWUWUV

0

(20)

3

IIII WVU

0

(21)

3

UUUU VWzUWzUVz

Z

(22)

3

IIII WzVzUz

Z

(23)


00

0

0IU3

Pcos

(24)

ZZ

Z

ZIU3

Pcos

(25)


S

0S

0 n

nns

(26)


2

Z

Z

Z I3

PR

(27)

Z

Z

ZI3

UZ

(28)

2

Z

2

ZZRZX (29)



01Cu0IR3ΔP (30)


Z1Cu1IR3ΔP (31)


ΔPPΔP (32)


ΔPΔPPΔP (33)

155


00



0U


cos



i opisem)


cos



i opisem)





2

RR Z

1 (34)




0

2

0

1

2

00

2

0

m1

2

00

2

101

Fe

2

1

Fe P

U

RI3P

U

ΔPRI3P

RIU3

ΔP

E3R

(35)

0

0

2

Fe

2

0

101

μ

1

μI3

U

II

RIU

I

EX

(36)


12

Z

Z

12

Z

Cu

1Z2R

I3

PR

I3

ΔPRRR

(37)



Z1

Z

Z

2

11RtgR

cos

cos1RX

(39)

1RZ20RXXX (40)

156


ZU oraz 100

U

Uu

N

Z

Z i zapisać je


5 Sprawozdanie
















157


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie



wirnikoacutew

n = nS = const (1)







U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

158



















U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

159







60

npf

(2)

gdzie




rysunku 13





L1

L3

L2

G

Wzbudnica


twornik

stojan


uzwojenie twornika

wirnik

szczotki


U1

N

S

U2

V1

V2

W1

W2

wzbudnica

160






















wzrost kąta L



Kąt L










161




cos i momentem M





















) lub P = f (L

) przy



wzbudzenia IF

3 Badania i pomiary





162











M

~

SYN-

-CHRO-

-NO-

-SKOP

U

f

ATr L1

L3

L2

G

=

G

=

M

=

G

~

A

A

V

A

W

V

V

Układ

napędowy

Leonarda


Prądnica badana

(synchroniczna

maszyna prądu

troacutejfazowego)

Układ do

synchronizacji

z przełącznikiem

rodzaju pracy


163












wymienionych maszyn























164





części tabeli 11

Tabela 11


Lp IF U n

Lp IF IZ

A V obrmin A A


1 1

2 2

3 3

itd itd


prądnicę






wirującymrdquo





sieci



zatrzyma

165




jednym wykresie)



wykresie)





5 Sprawozdanie













166


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie










twornik

jarzmo

stojana

biegun

głoacutewny

nabiegunnik

uzwojenie

wzbudzenia

uzwojenie

twornika

szczotki

komutator

167












nΦcEE

(1)

AMIΦcM (2)

gdzie








N

S

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

168

















3 9 5 10 12 7 2

6

4 8 3 1 6 11

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

S

N

169






















I

IF

E A2 A1

F2

F1

Twornik

Wzbudzenie

obce

170













3 Badania i pomiary




I

IA

IF

E A2 A1

E2

E1

Twornik

Wzbudzenie

bocznikowe

I

E A2 A1

D2

D1

Twornik

Wzbudzenie

szeregowe

I

IA E A1

D2

D1

Twornik

E1

E2

Wzbudzenie

bocznikowo-

szeregowe

IF

A2

171




















n

A

A

G

= M

U

=

RODB

ATr

L1 L3 L2

I

IF

V

172























Tabela 11


Lp U I IF n

Lp U I IF n



1

1

2 2

itd itd


1

1

2 2

itd

itd


1

1

2 2

itd

itd

173




jednym wykresie)



jednym wykresie)



jednym wykresie)



5 Sprawozdanie













174

LITERATURA


Warszawa 1995








1998


1980



1998



6

7














wirnika



















transformatora


8





tranzystora



wzbudzenia






















L ndash kąt mocy






9





logicznego





do rekombinacyjnej

















przerzutnika


stojana








10







wyłączenia



zwarciowa

S ndash moc pozorna


s ndash poślizg



t ndash czas










transformatora








przewodzenia



11





liniowej

















W ndash energia

X ndash reaktancja














12






zwarciowa

















13


1 Cel ćwiczenia








2 Wprowadzenie








IREUW (1)





RW

U

E

Robc

I

I

E U

E IZ =

RW

14








jako

FAV

T

0

f(t)dtT

1 (2)




IAV∙ T

0

i(t)dt







definiujemy jako

FAV2

T2

0

f(t)dtT

2 (4)




z prostownikiem)

15



jako

F

T

0

2 (t)dtfT

1 (5)




T

0

22 dttiRTIR )( (6)







tego przebiegu (5)

F

Fk m

a (7)




AV2

k F

Fs (8)






16

















Tabela 11

Kształt

przebiegu

Wartość

średnia

Wartość

średnia

poacutełokresowa

Wartość

skuteczna

Wspoacutełczynnik

amplitudy

(szczytu)

Wspoacutełczynnik

kształtu

Sinusoidalny

0

mA2

2

Am 2 11122

Prostokątny

0 Am Am 01 01

Troacutejkątny

0

2

Am 3

Am 3 3

2

17

3 Badania i pomiary

















Tabela 12

R Ω

I A

U V

P W

Zasilacz

napięciowy

stabilizowany

A

Robc

V

18
























A

Robc

V 230 V

50 Hz

RW

19



Tabela 13

R Ω

I A

U V

P W








zależnościami (2) (4) (5) (7) (8)















20





f






Tabela 14

UAm f Pomiary


V Hz V V V V V --- ---

Obliczenia

4 Sprawozdanie







V1

Wzmacniacz

mocy f

Układ

pomiaru

amplitudy

Generator

napięcia

sinusoidalnego VAm

V2 V3 V4 V5

21




napięcia



22


1 Cel ćwiczenia







2 Wprowadzenie







elementy obwodu







dwie)





23







n

1ii 0I (1)


IIIII 51432







n

1j

m

1i

0iZiIjE (2)


I2

I3 I4

I5 I1

24



3 Badania i pomiary









UL UC UR

V

A

V V V

U

I

R L C

ATr

N L

U5

E1

E5

E4

U1 U2

U3

U6

U4

I5

I4

I3 I2

I1

Z6 Z5

Z4

Z3

Z2

Z1

25











Tabela 11

Lp

Natężenie

prądu

Napięcie

zasilania

Napięcie na

rezystancji

Napięcie na

indukcyjności

Napięcie na

pojemności

Napięcie

obliczone

I U UR UL UC U

A V V V V V

1

2

3

4

itd








)UU(UU2

CL

2

R

26





I IR IL oraz IC







prądoacutew

Tabela 12

Lp

Prąd ze


zasilania

Natężenie prądu

płynącego przez

rezystancję

Natężenie prądu

płynącego przez

indukcyjność

Natężenie prądu

płynącego przez

pojemność

Natężenie

prądu

obliczonego

I U IR IL IC I

A V A A A A

1

2

3

4

itd

IL

IC

IR

V

A

A

A

A

U

I

R

L

C

ATr

N L

)II(II2

CL

2

R

27





















I

UL

ReU I

UC

UR

U

ImU I

φ

28


5 Sprawozdanie












U

I

IC

ReU I

IL

IR

I

ImU I

φ

29


1 Cel ćwiczenia



2 Wprowadzenie







tgαkI

UR S (1)


w tym punkcie

tgβkdI

dUr D (2)



rysunku 11


I 0

U

I

β

α

U

P

30






c) żaroacutewki











I

RL RN

UN U

UL

IL IN I RL

RN UN

U

UL

)I(fU

URIU

N

NL

(1)

)U(I

III

N

NL

(2)

06

04

02

A I

0 150 100 200 V

U

150W

100W

60W

c )

60

40

20

mA I

0 60 40 V

U

a )

20

60

40

20

mA I

0 12 08 V

U

b )

04 50

31

















I0 RL

RN UN

E

UL

UL

IZ

RN

I0

UN

E

I

U

U = E ImiddotRL

UN=f(IN)

UN=U2

I1 RL1

RL2

E

U1

RN

I2 IN

U1

IZ IN

U2

E

I

U

UN=U2=EImiddotRL1

I2 I1

RNRL2

UN=f(IN)

UN=U2=f(IN+I2)

RL2 RN

32







rysunku 17



3 Badania i pomiary





I0

RN1

RN2 UN2

E

UN1

UN1

RN1

E

I

U

I0

RN2

UN2

RN1+RN2

I

E

RN1

IN1

UN1=UN2

RN2

IN2

E

I

U

IN1 I=IN1+IN2

RN1 RN1RN2

RN2

IN2

33














Tabela 11

Lp


UN1 IN1 UN2 IN2

V A V A

1

2

3

4

5

itd

Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V Z1 Z2

IN2 IN1

UN1 UN2

34







nieliniowych
















Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V

Z1

Z1 Z2

Z2

INS INR

UNS UNR

35




Tabela 12

Lp


UNS INS UNR INR

V A V A

1

2

3

4

5

itd








4 Sprawozdanie











36


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie







jak na rysunku 11










2rsquo 1rsquo

U1 U2

I2

I2rsquo I1rsquo

I1 1 2

CZWOacuteRNIK

I1 = I1rsquo

I2 = I2rsquo

37








roacuteżne nazwy



U1 = Z11 I1 + Z12 I2 (1)

U2 = Z21 I1 + Z22 I2


czwoacuternika 2

1

2221

1211

2

1

I

I

ZZ

ZZ

U

U (2)



I1 = Y11 U1 + Y12 U2 (3)

I2 = Y21 U1 + Y22 U2



U1 = A U2 + B I2 U2 = a U1 + b I1 (4)

I1 = C U2 + D I2 I2 = c U1 + d I1




U1 = h11 I1 + h12 U2 U2 = m11 I2 + m12 U1 (5)

I2 = h21 I1 + h22 U2 I1 = m21 I2 + m22 U1





38





I

UZ

10

1011

I

UZ

10

2021 (6)


Woacutewczas

I

UZ

20

2022

I

UZ

20

1012 (7)





rozwarciowymi




własna ndash L






1rsquo

U1 U2

I2 I1 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12=M21

39






wzajemnej ndash M










21

21

10

1011 LR

I

UZ )( (8)

21

10

2021 M

I

UZ (9)

22

22

20

2022 LR

I

UZ )( (10)

12

20

1012 M

I

UZ (11)




I

UL

10

101

(12)

I

UL

20

202

(13)

I

UM

10

2021

(14)

I

UM

20

1012

(15)

40





rodzaje nawinięcia


zwrocie


zwrocie



tych cewek


szeregowo






)M2LL(jRR2121

Z

ZI

UZ (18)

)M2LL(jRR2121

P

PI

UZ (19)

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IZ R1

L1

UL2

L2

U

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IP R1

L1

UL2

L2

U

41


M4j PZ ZZ (20)




M4jjXjX PZ (21)



4ω

XXM PZ

(22)

gdzie I

UX

Z

Z

oraz I

UX

P

P

3 Badania i pomiary














rysunkach 161 i 162

42




M = M21 = M12

ATr

N L

V V

1rsquo

U10 U20

I20 asymp 0 I10 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

A

V

1rsquo

U10 U20

I20 I10 asymp 0 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

V

A

V

A

1rsquo

U

IP 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

43


M = M21 = M12









120V 140V 160V 180V 200V 220V 240V)


Tabela 11



X X



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 14



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 15

Wyniki

obliczeń do

układoacutew z

rys 1612


rysunku 14


rysunku 15

V

A

1rsquo

U

IZ 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

ATr

N L

M12 = M21

44



układu






w tabeli 11
























45








transformatora




i wzajemnej

5 Sprawozdanie












stanowiskach itp)

46


1 Cel ćwiczenia






2Wprowadzenie

21 Moc chwilowa





dt

dWi(t)u(t)p(t) (1)




indukcyjnego


t

p u i

u

i

p

P=UIcos

S=UI

47







tωsinUu(t)m

(2)




)tωsin(Ii(t)m

(3)





)]tωcos(2[cosIU2


mmmm (4)


oraz 2IIm







22 Moc czynna




T

0

T

0

dttpT

1dttitu

T

1P )()()( (6)



48


cosIUP (7)




23 Moc bierna



sinIUQ (8)





24 Moc pozorna


i określamy wzorem

IUS (9)








222 QPS (10)


49



S

Pcos (11)






















Q

P

S

50




KNUCωQQ


pojemności

2

NN

Uω

tgPC

(12)

3 Badania i pomiary











R L C R L M M C

K

IC

IN

U

N

IK

51





zasilenia układu



Tabela 11

Napięcie

zasilające

Moc

czynna

Natężenie

prądu

Wspoacuteł-

czynnik

mocy

Kąt

przesu-

nięcia

fazowego

Moc

bierna

Moc

pozorna

Impe-

dancja

Rezy-

stancja

Reak-

tancja

U P I cos Q S Z R X

Lp

Rodzaj

odbior-

nika


1 L || R

2 L

3 R

4 L || R

5 L

6 R

7 M || C

8 M

9 C





ATr

N L

V

A W

U

I

OD

BIO

RN

IK

52








1 Moc pozorną IUS



S

Parccos



UZ





5 Sprawozdanie













53


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie










na zastosowanie



pojemnościowe








54
























UF

IF

Ge Si

05 V 1 V

100 V 200 V

200 mA

20 μA

IR

UR

55















1

kT

qUexpII

satF (1)




nkT

qUexpII

SF (2)








rysunku 12


RS D

IF

UF

UF ndash IFRS IFRS

56



nkT

RIUqexpII SFF

SF (3)


ΔU)(UnU

1lnIRIU

nkT

qlnIlnI

F

T

SSFFSF (4)


( 26mVC1016

300KJK10138

q

TkU

19

23

T

)



na rysunku 13









[μA]

IF

1

10000

1000

100

01

001

10

02 04 06 08 10 12 14 [V]

UF IS przy U = 0

ΔU = IFmiddotRS

K 300 T przy

mV

1

n26

1

57

























UF

IF

05 V 1 V

10 V 20 V

200 mA

400 mA Pmax = const


admisyjnej

ΔUZ

Z

Z

Z U

I

r

1

ΔIZ

UZ

IZmin

IZmax

Napięcie

stabilizacji

UR

IR

58


















3 Badania i pomiary











59






prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 11

Kierunek

przewodzenia



Lp IF UF IF UF

mA mV mA mV

1

2

3

4

5

itd






ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

mV DZ

IF

UF

mA

R

D

60








prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 12

Kierunek

zaporowy



Lp IR UR IR UR

μA V mA V

1

2

3

4

5

itd

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

μA

R

D

DZ

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

mA

R

61














5 Sprawozdanie









elektronicznych





62


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie














UCE

UBE

IB

IC

IE

B

NPN C

E

UCE

UBE

IB

IC

IE

B

PNP C

E

63



























zależnościami





64










U1 = UBE

I2 = IC

U2 = UCE

I1 = IB 2

2rsquo 1rsquo

1

IE

E

B

C

UCE = 20V

UCE = 20V

UCE = 10V

UCE = 10V

IB = 1A

IB = 300A

IB = 100A

IB = 100A

IB = 300A

IB = 200A

IB = 0A IB

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

06

04

02

1

300 200 100

40

30

20

10

30V 20V 10V



V

65




UBE = h11 IB + h12 UCE (1)










zwrotnego










U2=

Uw

y=

UC

E

I1 = Iwe = IB

EB

U1

2

2rsquo 1rsquo

1

EC

RB RC

I2 = Iwy

h11

h12 U2

h21I1

h22

66


BJT







w układzie OE

3 Badania i pomiary







IB

UBE

IC

IB UCE

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

04

02

300 100

40

20

30

B

C

21ΔI

ΔIh

200 20 10 V

06

30

10

CE

C

22ΔU

ΔIh

B

BE

11ΔI

ΔUh

CE

BE

12ΔU

ΔUh

67















Ptot









100 V)


RC RB

C

IC IB

V UCE

UBE IE

B

E

V

A A

Zas

ilac

z

Zas

ilac

z

68

Tabela 11

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd









UBE = 02 V 03 V 04 V 05 V 06 V 07 V 08 V 09 V 10 V)


Tabela 12

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd








69

















położeniu



A



MAINS

k

S

VV

AA 30001000

300

300

30 100

10010

10

30

10 30

3010 100 300

300

100

UCE IB

UCE

IC

10

30

10-4 10-210-3310-4 310-3

310-2

01 03

1

1

3

3

3

3 10

103 30 100

V

E S

B C

3003 100 NPN PNP

mA

h11

h12

h21

h22

ICE0

ICB0

IEB0

mAA17

9 0

3260 011

05

5

11

024

1

1

nA

70


3 V


100 mA












klawisz IC






skokowa (zgrubna)













71


tranzystora



końcu h12


















i 40 mA)


Tabela 13




1

2

3

4

itd


tranzystora

72


















5 Sprawozdanie











itp)

73


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie







blokowania


tyrystoroacutew












Thyristor)


74





















G G

K

A

K

A P

+

N

P

N+

K ndash katoda

A ndash anoda

G ndash bramka

p

p

n

n

j1

j2

j3

a) c) b)

75





stan blokowania






j1 j3














UAK

IA Stan włączenia

Stan blokowania



Prąd podtrzymania

Napięcie przeskoku


IG0 IG1

IG2 IG3

UP3 UP2 UP1 UP0

IH

76











3 Badania i pomiary













R IG IA

V UAK

W1

V

A A

Zas

ilac

z

regu

low

any

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

UGK

W2

77






















Tabela 11

Kierunek

przewodzenia


IG UP IA UAK

Lp A V A V

1

2

3

4

itd




78




331 Opis stanowiska












przeskok)







Tabela 12

Kierunek

przewodzenia


IG UGK IA UAK

Lp A V mA V

1

2

3

4

5

itd

79















Tabela 13

Kierunek

zaporowy


IA UKA

Lp mA V

1

2

3

4

5

itd

R IA

UKA V

A

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

80







charakterystycznych









5 Sprawozdanie













81


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie




















82

21 Układy cyfrowe
















unipolarne

















83

















0aa

1aa



babba babba









AND





84

































85





jeden z n 1 z n)




w innym kodzie)


adresowych)


adresowych)










EN 60617-12




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

gt1 a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L L

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

86











14




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L L

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol stosowany

dawniej

aY

aY

aY a

a

a Y

L H

H L

a 1

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

cbaY

cbaY

cbaY a b c Y

H H H L

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L H

c

c

b

a

gt1 a

a

b

b c

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

87


rysunku 15










rysunku 17


c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H L

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L H

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

abbaY

abbaY

abbaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H L

L H H

H L H

L L L

e

Symbol stosowany

w USA

Symbol stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

babaY

babaY

babaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H H

L H L

H L L

L L H

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

e

88
















funkcjonalne


roacutewnoległe)



pamięci typu RAM













89



















S

R Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



S

R Q

Q

gt1

gt1

S

R

T

Q

Q

S

C

R

Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



amp

amp

amp

amp

90









NNNN1N

QKQJQ








L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany


Q

Q

J

K

T

S

R

S

C

R

Q

Q

J

K

amp

amp

amp amp amp

amp

amp amp amp amp

amp

91


rysunku 22















C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 1

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 0

Oddziaływanie

zboczem

narastającym

Oddziaływanie

zboczem

opadającym

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

T


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

D


H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

1

92
























rejestroacutew

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

impulsy

zliczane

zerowanie


przeniesienie


93














S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

QA QB QC QD


wpis

A B C D


S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

wyjście szeregowe

wpis

wejście szeregowe

H

H

L

H

1

2

3

4

H

L

H

H

94

3 Badania i pomiary







16 i zawiera









1

3

2

16

4

5

9

7

8

18

17

15

13

14

12

11

10

6

95





w podzakresach



























świecących LED 17

96









Tabela 11



Y1 Y2 Y3 Y4 Y5

1 0 0 0 0

2 0 0 0 1

3 0 0 1 0

4 0 0 1 1




















97









Tabela 12

Lp


(UCY7474)


1 0 0 0 0 0

2 0 1 0 1 0

3 1 0 0 0 1

4 1 1 0 1 1











Tabela 13


5V wy

we C

R

Q

Q

J

K

Lp

Licznik modulo 2

(UCY74107)

we QN QN+1

1 0 0

2 1 0

3 0 1

4 1 1

98






Tabela 14












Lp

Licznik modulo 4

(UCY74107)

we wy1 wy2

1 0

2 1

3 0

4 1

5 0

6 1

7 0

8 1

5V

we C

R

Q

Q

J

K

wy2

C

R

Q

Q

J

K

wy1

5V

C

R

Q

Q

J

K

C

C

R

Q

Q

J

K

B A

Generator

1kHz

99













Tabela 15

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 9

1 10

2 11

3 12

4 13

5 14

6 15

7 16

8 17

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

100















Tabela 16

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 7

1 8

2 9

3 10

4 11

5 12

6 13

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

101













UCY7400N






15 16 14 13 12 11 10

3 1 4 5 6 7 8

Masa

UCC

C D C C C

Q

D

Q

Q3 Q4 C12 Q1 Q2

D4 Q4 C34 Q1 D1 D2

Wejście

szeregowe

D B C

Q3

A

+5V

LSB MSB

9

2

Q

D

Q Q

D

Q

Q Q Q Q

D3

Q2

Wejście

taktujące


102

Tabela 17


dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4








5 Sprawozdanie









103


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie





podstawowe operacje


napięcia)


kodowanie sygnału




przetwarzania AC

A Metody pośrednie






prosta



104




kompensacji wagowej
















ST

AR

T

ST

OP

ST

OP

ST

AR

T

UIW

UNL UX

NX

UIW

UNL

STOP

G I W

G N L

K Licznik

ST

AR

T

UX t

t

t

K





amp

105
















całkowaniem





START

UN

ST

AR

T

1111 1

111 1

111

0000 0

000 0

000

0000 0

000 0

000

UI


UN sngUX

ST

AR

T

ST

OP

NX

UX

NX

UIW G I W

K Licznik

ST

AR

T

UX

t

t

t

Oznaczenia




UI

UIW

Udx amp

106





















miejscach układu


t

fX

UW

fX

NX

UTW

UX

NX

UTW GOTW

K Licznik

UX

t

t

UW

START ROZŁADOWANIA

GIR

Oznaczenia






Udx amp

107






















Oznaczenia



ST

OP

ST

AR

T

NX

t

UX

UK

t

Wpis

UX

NX

UIW

UK

STOP Licznik


START

Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

an

alo

go

wy

)

K

G I W

amp

108
























Oznaczenia

K ndash komparator


UX US

Wp

is

Układ

proacutebkująco-

pamiętający

Układ

sterujący

NX

UK


Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

anal

og

ow

y)

K

1

2

2

4

8 4 6

8

10 12 14

U

t

UX

UK

109



































110















UX

sygnał

cyfrowy

L

H

R

Komparator - 1

Źroacutedło

napięcia

wzorcowego

Komparator - 2

Komparator - 3

Komparator - k1

Komparator - k

Komparator - k+1

Komparator - n1

Komparator - n

T R

A N

S K

O D

E R

L

L

L

H

H

H

R

R

R

R

R

R

R

sygnał analogowy

111









3 Badania i pomiary









UX UK


NX

UK


np bezpośredniego


Układ


operacyjny

Rejestr buforowy

Przetwornik

CA (cyfrowo-

-analogowy)


np bezpośredniego


112

















UK

Licznik P

rzet

wo

rnik

CA

(cy

fro

wo

-

-an

alo

go

wy

)


taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

Źroacutedło

napięcia

odniesienia

Bramka

UX

V

Komparator

Przetwornik AC

amp

113

Tabela 11




1

2

3

itd









Oscyloskop

f

fX

Licznik

Generator

impulsoacutew

taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

UX V


częstotliwość)

GMC-018

114





ćwiczenia)







Tabela 12


Lp UX fX

V kHz

1

2

3

itd






Oscyloskop

Opornica

dekadowa

Przetwornik R t


czasu)

115












Tabela 13


Lp R Δt

Ω ms

1

2

3

itd







jednym wykresie)



jednym wykresie)



116

5 Sprawozdanie









itp)

117


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie
















2

3 1

118





























Φ

I0

U1 U2

Φ1R

119



μ001X1R11 IIIEUUU

jXjXRR11

(1)




WHFe1

2

00ΔPΔPΔPRIP (2)

gdzie







fBkΔP 2

mHH (3)

22

mWWfBkΔP (4)

gdzie




fkkBf

RIPWH2

m

1

2

00

(5)

UR1 = I0middotR1

I0

I

Φ

E1

U1

IFe

R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

UX1 = I0middotjX1R

I

X

UR1 UX1

120




00 IU

Pcos

(6)


1

U

U (7)


1

2

00

1

1

2

00Fe

U

RIP

E

RIPI

(8)


Fe

2

0μIII (9)


0

1

μ

1

μ

1

μ I

U

I

U

I

EX (10)

0

2

1

1

2

00

2

1

Fe

2

1

Fe P

U

RIP

U

ΔP

ER

(11)










Φ

I1

U1 U2

Φ1R Φ2R

I2

Z

121













1X1R11 EUUU (12)


2R2X22 UUUE (13)






2

1

2

1

N N

N

E

E (14)

gdzie



R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1 E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

Transformator

idealny I0

122




EE ponieważ 1

2

1

22E

E

EEE czyli

ogoacutelnie N22

UU (15)

sprowadzony prąd N

22

1II

(16)


N22RR (17)

ponieważ 2

N2

N

2

N2

2

2

2R

1I

U

I

UR


N22XX (18)


XjR 2Z (19)

sprowadzona moc 22

SS (20)


SUIUIS


(21)


2

2

2

2

N2

2

N2

2

2

2 R

Xarctg

R

Xarctg

R

Xarctg






R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

I

X

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

I0

123




















I0

1 I2 I1

2

UR2 = I2middotR2

I0

I Φ

U1

IFe

UX2 = I2middotjX2R

U2

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

124




















rysunku 18






R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

E1=E2

I0 = 0

U2 = 0

I1 = I2

Z

UR2 = I2middotR2

Φ

U1

UX2 = I2middotjX2R

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

125

gdzie









PΔP (24)


Z

Z IU

Pcos

(25)


Z

Z I

UZ (26)


N

Z2

N

Cu

Z I

P

I

ΔPR (27)


Z

2

ZZRZX (28)



przy założeniu 21

RR i 2R1R

XX [4]

2

RR Z

1 (29)

2

N

1

2

RR

(30)

2

XX Z

1R (31)

2

N

1R

2R

XX

(32)



transformatora

126

3 Badania i pomiary






















ATr

N L

V

A W

U1

I0

P0

V U2

127





Tabela 11

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd

UWAGA




zasilającej






ATr

N L

V

A W

U1

IZ

PZ

U2 = 0

128












i od (31) do (32)

Tabela 12

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd




cos





cos Z

RZ




129





(punkt 322)








5 Sprawozdanie









parametroacutew





130


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












znamionowej












131

Tabela 11


prądu

stałego

asynchro-

niczna

synchro-

niczna

Oględziny x x x








silnikoacutew x x














mocy x



czasowych x






132













elektrycznych [11]

Tabela 12


1 2 3

Pomiar rezystancji




Pomiar nie jest


II III IV grupy

Pomiar rezystancji

izolacji uzwojeń





znamionowego










5 MΩ




Pomiar rezystancji



o napięciu 500 V

i niższym


o napięciu 1000 V

dla uzwojeń

o napięciu 500 V

i wyższym do

1000 V


o napięciu 2500 V

dla uzwojeń


niż 1000 V

133

cd tabeli 12

1 2 3

Pomiar rezystancji

pozostałych

elementoacutew




znamionowego


uzwojeń










Pomiar rezystancji

izolacji łożysk




Pomiar drgań

łożysk




Sprawdzenie

układoacutew

zabezpieczeń

pomiaroacutew

i sygnalizacji





Sprawdzenie

sprawności

działania układu

energo-

elektronicznego




a użytkownikiem

Rozruch i ruch

proacutebny


podczas





minimum 1 godziny




znamionowym




znamionowego

134

cd tabeli 12

1 2 3

Sprawdzenie

stanu ochrony

przeciwporaże-

niowej







Na placach budowy

należy stosować

dodatkowe wymagania


przepisach


jeżeli [11]



pomiaroacutew








uzwojenia)










3 Badania i pomiary




135























ndash

+ Zasilacz

prądu

stałego

I

U

A U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

136









0t235

R310

75R

(1)



Tabela 13




ćwiartce tabeli 13




U1 U2)

Lp U I R R75

Lp U I R R75

V A Ω Ω V A Ω Ω

Dane maszyny

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

137









maszyny











15)(60

(60)

R

Rk

(2)


Tabela 14

Dane maszyny

Grupa


R(60) Ω

R(60+15) Ω

k mdash

Stan izolacji


138












Tabela 15

Dane maszyny

Grupa









ndash

+ Źroacutedło

prądu

stałego

W

U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

ndash

+

139










Tabela 16

Dane maszyny

Grupa







(prądnice)







N

L1 stojan wirnik ()

140


w tabelę 17

Tabela 17

Dane maszyny

Grupa





















n

M

U1 ATr

L1

L3

L2

V

141













Tabela 18

Dane maszyny


Lp U1 n

Lp U1 n

V obrmin V obrmin

1 1

2 2

3 3

itd itd










142

5 Sprawozdanie














143


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












1 2 3 6 4 5

144
























min

obrp

f60

s

1

p

fn 11

S

(1)

145

gdzie






1500 obrmin itd)













S

S

n

nns

(2)








s1p

fn 1 (3)



pnnfS2

(4)


sff12 (5)

146








głoacutewnym Φ


w stojanie Φ1R


w wirniku Φ2R













R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

I0

f1 = const f2 = var


147














Po uwzględnieniu

(5) zapiszemy

sEE202 (6)



2

2R

2

2

2

2XR

EI

(7)





2

20R

2

2

20

22

20R

2

2

20

2

Xs

R

E

sXR

sEI

(9)






s1RR

s

R22

2



148






oraz



U22

U11

20

1

U kN

kN

E

E

(10)

2

1

U

2U22

1U11

I m

m

mkN

mkN

(11)

gdzie






parametry



UU (12)

sprowadzony prąd

I

22

1II

(13)


RR albo

2

12

U22 m

mRR (14)


XX albo

2

12

U22 m

mXX (15)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E20

R2 X20R I2

UR2 UX2

I0



s

s1R 2

149
















011Cu0IRmΔP (16)


2

1

1Fe0 R

UmΔP (17)





R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

0

I

X

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

U2

I0

s

s1R2

150


na rysunku 17



jałowym 0201IU3

Pcos

01

0

0


indukcyjnych











Cu2Cu1ZΔPΔPP (19)




R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

151


3 Badania i pomiary

















R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

E1=E20

0I 0

152












O

U1

U2

V1

V2

W1

W2

A

A

A

W

1U1 1U2 1V1 1V2 1W1 1W2 N 2V1 2W1 2U1

var

V

A V W

440V 550V 5A 10A

220V 110V 100A 25A 50A

U - W V - W

U - V U - N

0 O

n

ATr

L1

L3

L2 M

153






Tabela 11


Pomiary Obliczenia





1

2

3

itd









Tabela 12

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd


154





3

UUUU VWUWUV

0

(20)

3

IIII WVU

0

(21)

3

UUUU VWzUWzUVz

Z

(22)

3

IIII WzVzUz

Z

(23)


00

0

0IU3

Pcos

(24)

ZZ

Z

ZIU3

Pcos

(25)


S

0S

0 n

nns

(26)


2

Z

Z

Z I3

PR

(27)

Z

Z

ZI3

UZ

(28)

2

Z

2

ZZRZX (29)



01Cu0IR3ΔP (30)


Z1Cu1IR3ΔP (31)


ΔPPΔP (32)


ΔPΔPPΔP (33)

155


00



0U


cos



i opisem)


cos



i opisem)





2

RR Z

1 (34)




0

2

0

1

2

00

2

0

m1

2

00

2

101

Fe

2

1

Fe P

U

RI3P

U

ΔPRI3P

RIU3

ΔP

E3R

(35)

0

0

2

Fe

2

0

101

μ

1

μI3

U

II

RIU

I

EX

(36)


12

Z

Z

12

Z

Cu

1Z2R

I3

PR

I3

ΔPRRR

(37)



Z1

Z

Z

2

11RtgR

cos

cos1RX

(39)

1RZ20RXXX (40)

156


ZU oraz 100

U

Uu

N

Z

Z i zapisać je


5 Sprawozdanie
















157


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie



wirnikoacutew

n = nS = const (1)







U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

158



















U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

159







60

npf

(2)

gdzie




rysunku 13





L1

L3

L2

G

Wzbudnica


twornik

stojan


uzwojenie twornika

wirnik

szczotki


U1

N

S

U2

V1

V2

W1

W2

wzbudnica

160






















wzrost kąta L



Kąt L










161




cos i momentem M





















) lub P = f (L

) przy



wzbudzenia IF

3 Badania i pomiary





162











M

~

SYN-

-CHRO-

-NO-

-SKOP

U

f

ATr L1

L3

L2

G

=

G

=

M

=

G

~

A

A

V

A

W

V

V

Układ

napędowy

Leonarda


Prądnica badana

(synchroniczna

maszyna prądu

troacutejfazowego)

Układ do

synchronizacji

z przełącznikiem

rodzaju pracy


163












wymienionych maszyn























164





części tabeli 11

Tabela 11


Lp IF U n

Lp IF IZ

A V obrmin A A


1 1

2 2

3 3

itd itd


prądnicę






wirującymrdquo





sieci



zatrzyma

165




jednym wykresie)



wykresie)





5 Sprawozdanie













166


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie










twornik

jarzmo

stojana

biegun

głoacutewny

nabiegunnik

uzwojenie

wzbudzenia

uzwojenie

twornika

szczotki

komutator

167












nΦcEE

(1)

AMIΦcM (2)

gdzie








N

S

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

168

















3 9 5 10 12 7 2

6

4 8 3 1 6 11

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

S

N

169






















I

IF

E A2 A1

F2

F1

Twornik

Wzbudzenie

obce

170













3 Badania i pomiary




I

IA

IF

E A2 A1

E2

E1

Twornik

Wzbudzenie

bocznikowe

I

E A2 A1

D2

D1

Twornik

Wzbudzenie

szeregowe

I

IA E A1

D2

D1

Twornik

E1

E2

Wzbudzenie

bocznikowo-

szeregowe

IF

A2

171




















n

A

A

G

= M

U

=

RODB

ATr

L1 L3 L2

I

IF

V

172























Tabela 11


Lp U I IF n

Lp U I IF n



1

1

2 2

itd itd


1

1

2 2

itd

itd


1

1

2 2

itd

itd

173




jednym wykresie)



jednym wykresie)



jednym wykresie)



5 Sprawozdanie













174

LITERATURA


Warszawa 1995








1998


1980



1998



7














wirnika



















transformatora


8





tranzystora



wzbudzenia






















L ndash kąt mocy






9





logicznego





do rekombinacyjnej

















przerzutnika


stojana








10







wyłączenia



zwarciowa

S ndash moc pozorna


s ndash poślizg



t ndash czas










transformatora








przewodzenia



11





liniowej

















W ndash energia

X ndash reaktancja














12






zwarciowa

















13


1 Cel ćwiczenia








2 Wprowadzenie








IREUW (1)





RW

U

E

Robc

I

I

E U

E IZ =

RW

14








jako

FAV

T

0

f(t)dtT

1 (2)




IAV∙ T

0

i(t)dt







definiujemy jako

FAV2

T2

0

f(t)dtT

2 (4)




z prostownikiem)

15



jako

F

T

0

2 (t)dtfT

1 (5)




T

0

22 dttiRTIR )( (6)







tego przebiegu (5)

F

Fk m

a (7)




AV2

k F

Fs (8)






16

















Tabela 11

Kształt

przebiegu

Wartość

średnia

Wartość

średnia

poacutełokresowa

Wartość

skuteczna

Wspoacutełczynnik

amplitudy

(szczytu)

Wspoacutełczynnik

kształtu

Sinusoidalny

0

mA2

2

Am 2 11122

Prostokątny

0 Am Am 01 01

Troacutejkątny

0

2

Am 3

Am 3 3

2

17

3 Badania i pomiary

















Tabela 12

R Ω

I A

U V

P W

Zasilacz

napięciowy

stabilizowany

A

Robc

V

18
























A

Robc

V 230 V

50 Hz

RW

19



Tabela 13

R Ω

I A

U V

P W








zależnościami (2) (4) (5) (7) (8)















20





f






Tabela 14

UAm f Pomiary


V Hz V V V V V --- ---

Obliczenia

4 Sprawozdanie







V1

Wzmacniacz

mocy f

Układ

pomiaru

amplitudy

Generator

napięcia

sinusoidalnego VAm

V2 V3 V4 V5

21




napięcia



22


1 Cel ćwiczenia







2 Wprowadzenie







elementy obwodu







dwie)





23







n

1ii 0I (1)


IIIII 51432







n

1j

m

1i

0iZiIjE (2)


I2

I3 I4

I5 I1

24



3 Badania i pomiary









UL UC UR

V

A

V V V

U

I

R L C

ATr

N L

U5

E1

E5

E4

U1 U2

U3

U6

U4

I5

I4

I3 I2

I1

Z6 Z5

Z4

Z3

Z2

Z1

25











Tabela 11

Lp

Natężenie

prądu

Napięcie

zasilania

Napięcie na

rezystancji

Napięcie na

indukcyjności

Napięcie na

pojemności

Napięcie

obliczone

I U UR UL UC U

A V V V V V

1

2

3

4

itd








)UU(UU2

CL

2

R

26





I IR IL oraz IC







prądoacutew

Tabela 12

Lp

Prąd ze


zasilania

Natężenie prądu

płynącego przez

rezystancję

Natężenie prądu

płynącego przez

indukcyjność

Natężenie prądu

płynącego przez

pojemność

Natężenie

prądu

obliczonego

I U IR IL IC I

A V A A A A

1

2

3

4

itd

IL

IC

IR

V

A

A

A

A

U

I

R

L

C

ATr

N L

)II(II2

CL

2

R

27





















I

UL

ReU I

UC

UR

U

ImU I

φ

28


5 Sprawozdanie












U

I

IC

ReU I

IL

IR

I

ImU I

φ

29


1 Cel ćwiczenia



2 Wprowadzenie







tgαkI

UR S (1)


w tym punkcie

tgβkdI

dUr D (2)



rysunku 11


I 0

U

I

β

α

U

P

30






c) żaroacutewki











I

RL RN

UN U

UL

IL IN I RL

RN UN

U

UL

)I(fU

URIU

N

NL

(1)

)U(I

III

N

NL

(2)

06

04

02

A I

0 150 100 200 V

U

150W

100W

60W

c )

60

40

20

mA I

0 60 40 V

U

a )

20

60

40

20

mA I

0 12 08 V

U

b )

04 50

31

















I0 RL

RN UN

E

UL

UL

IZ

RN

I0

UN

E

I

U

U = E ImiddotRL

UN=f(IN)

UN=U2

I1 RL1

RL2

E

U1

RN

I2 IN

U1

IZ IN

U2

E

I

U

UN=U2=EImiddotRL1

I2 I1

RNRL2

UN=f(IN)

UN=U2=f(IN+I2)

RL2 RN

32







rysunku 17



3 Badania i pomiary





I0

RN1

RN2 UN2

E

UN1

UN1

RN1

E

I

U

I0

RN2

UN2

RN1+RN2

I

E

RN1

IN1

UN1=UN2

RN2

IN2

E

I

U

IN1 I=IN1+IN2

RN1 RN1RN2

RN2

IN2

33














Tabela 11

Lp


UN1 IN1 UN2 IN2

V A V A

1

2

3

4

5

itd

Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V Z1 Z2

IN2 IN1

UN1 UN2

34







nieliniowych
















Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V

Z1

Z1 Z2

Z2

INS INR

UNS UNR

35




Tabela 12

Lp


UNS INS UNR INR

V A V A

1

2

3

4

5

itd








4 Sprawozdanie











36


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie







jak na rysunku 11










2rsquo 1rsquo

U1 U2

I2

I2rsquo I1rsquo

I1 1 2

CZWOacuteRNIK

I1 = I1rsquo

I2 = I2rsquo

37








roacuteżne nazwy



U1 = Z11 I1 + Z12 I2 (1)

U2 = Z21 I1 + Z22 I2


czwoacuternika 2

1

2221

1211

2

1

I

I

ZZ

ZZ

U

U (2)



I1 = Y11 U1 + Y12 U2 (3)

I2 = Y21 U1 + Y22 U2



U1 = A U2 + B I2 U2 = a U1 + b I1 (4)

I1 = C U2 + D I2 I2 = c U1 + d I1




U1 = h11 I1 + h12 U2 U2 = m11 I2 + m12 U1 (5)

I2 = h21 I1 + h22 U2 I1 = m21 I2 + m22 U1





38





I

UZ

10

1011

I

UZ

10

2021 (6)


Woacutewczas

I

UZ

20

2022

I

UZ

20

1012 (7)





rozwarciowymi




własna ndash L






1rsquo

U1 U2

I2 I1 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12=M21

39






wzajemnej ndash M










21

21

10

1011 LR

I

UZ )( (8)

21

10

2021 M

I

UZ (9)

22

22

20

2022 LR

I

UZ )( (10)

12

20

1012 M

I

UZ (11)




I

UL

10

101

(12)

I

UL

20

202

(13)

I

UM

10

2021

(14)

I

UM

20

1012

(15)

40





rodzaje nawinięcia


zwrocie


zwrocie



tych cewek


szeregowo






)M2LL(jRR2121

Z

ZI

UZ (18)

)M2LL(jRR2121

P

PI

UZ (19)

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IZ R1

L1

UL2

L2

U

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IP R1

L1

UL2

L2

U

41


M4j PZ ZZ (20)




M4jjXjX PZ (21)



4ω

XXM PZ

(22)

gdzie I

UX

Z

Z

oraz I

UX

P

P

3 Badania i pomiary














rysunkach 161 i 162

42




M = M21 = M12

ATr

N L

V V

1rsquo

U10 U20

I20 asymp 0 I10 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

A

V

1rsquo

U10 U20

I20 I10 asymp 0 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

V

A

V

A

1rsquo

U

IP 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

43


M = M21 = M12









120V 140V 160V 180V 200V 220V 240V)


Tabela 11



X X



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 14



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 15

Wyniki

obliczeń do

układoacutew z

rys 1612


rysunku 14


rysunku 15

V

A

1rsquo

U

IZ 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

ATr

N L

M12 = M21

44



układu






w tabeli 11
























45








transformatora




i wzajemnej

5 Sprawozdanie












stanowiskach itp)

46


1 Cel ćwiczenia






2Wprowadzenie

21 Moc chwilowa





dt

dWi(t)u(t)p(t) (1)




indukcyjnego


t

p u i

u

i

p

P=UIcos

S=UI

47







tωsinUu(t)m

(2)




)tωsin(Ii(t)m

(3)





)]tωcos(2[cosIU2


mmmm (4)


oraz 2IIm







22 Moc czynna




T

0

T

0

dttpT

1dttitu

T

1P )()()( (6)



48


cosIUP (7)




23 Moc bierna



sinIUQ (8)





24 Moc pozorna


i określamy wzorem

IUS (9)








222 QPS (10)


49



S

Pcos (11)






















Q

P

S

50




KNUCωQQ


pojemności

2

NN

Uω

tgPC

(12)

3 Badania i pomiary











R L C R L M M C

K

IC

IN

U

N

IK

51





zasilenia układu



Tabela 11

Napięcie

zasilające

Moc

czynna

Natężenie

prądu

Wspoacuteł-

czynnik

mocy

Kąt

przesu-

nięcia

fazowego

Moc

bierna

Moc

pozorna

Impe-

dancja

Rezy-

stancja

Reak-

tancja

U P I cos Q S Z R X

Lp

Rodzaj

odbior-

nika


1 L || R

2 L

3 R

4 L || R

5 L

6 R

7 M || C

8 M

9 C





ATr

N L

V

A W

U

I

OD

BIO

RN

IK

52








1 Moc pozorną IUS



S

Parccos



UZ





5 Sprawozdanie













53


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie










na zastosowanie



pojemnościowe








54
























UF

IF

Ge Si

05 V 1 V

100 V 200 V

200 mA

20 μA

IR

UR

55















1

kT

qUexpII

satF (1)




nkT

qUexpII

SF (2)








rysunku 12


RS D

IF

UF

UF ndash IFRS IFRS

56



nkT

RIUqexpII SFF

SF (3)


ΔU)(UnU

1lnIRIU

nkT

qlnIlnI

F

T

SSFFSF (4)


( 26mVC1016

300KJK10138

q

TkU

19

23

T

)



na rysunku 13









[μA]

IF

1

10000

1000

100

01

001

10

02 04 06 08 10 12 14 [V]

UF IS przy U = 0

ΔU = IFmiddotRS

K 300 T przy

mV

1

n26

1

57

























UF

IF

05 V 1 V

10 V 20 V

200 mA

400 mA Pmax = const


admisyjnej

ΔUZ

Z

Z

Z U

I

r

1

ΔIZ

UZ

IZmin

IZmax

Napięcie

stabilizacji

UR

IR

58


















3 Badania i pomiary











59






prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 11

Kierunek

przewodzenia



Lp IF UF IF UF

mA mV mA mV

1

2

3

4

5

itd






ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

mV DZ

IF

UF

mA

R

D

60








prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 12

Kierunek

zaporowy



Lp IR UR IR UR

μA V mA V

1

2

3

4

5

itd

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

μA

R

D

DZ

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

mA

R

61














5 Sprawozdanie









elektronicznych





62


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie














UCE

UBE

IB

IC

IE

B

NPN C

E

UCE

UBE

IB

IC

IE

B

PNP C

E

63



























zależnościami





64










U1 = UBE

I2 = IC

U2 = UCE

I1 = IB 2

2rsquo 1rsquo

1

IE

E

B

C

UCE = 20V

UCE = 20V

UCE = 10V

UCE = 10V

IB = 1A

IB = 300A

IB = 100A

IB = 100A

IB = 300A

IB = 200A

IB = 0A IB

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

06

04

02

1

300 200 100

40

30

20

10

30V 20V 10V



V

65




UBE = h11 IB + h12 UCE (1)










zwrotnego










U2=

Uw

y=

UC

E

I1 = Iwe = IB

EB

U1

2

2rsquo 1rsquo

1

EC

RB RC

I2 = Iwy

h11

h12 U2

h21I1

h22

66


BJT







w układzie OE

3 Badania i pomiary







IB

UBE

IC

IB UCE

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

04

02

300 100

40

20

30

B

C

21ΔI

ΔIh

200 20 10 V

06

30

10

CE

C

22ΔU

ΔIh

B

BE

11ΔI

ΔUh

CE

BE

12ΔU

ΔUh

67















Ptot









100 V)


RC RB

C

IC IB

V UCE

UBE IE

B

E

V

A A

Zas

ilac

z

Zas

ilac

z

68

Tabela 11

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd









UBE = 02 V 03 V 04 V 05 V 06 V 07 V 08 V 09 V 10 V)


Tabela 12

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd








69

















położeniu



A



MAINS

k

S

VV

AA 30001000

300

300

30 100

10010

10

30

10 30

3010 100 300

300

100

UCE IB

UCE

IC

10

30

10-4 10-210-3310-4 310-3

310-2

01 03

1

1

3

3

3

3 10

103 30 100

V

E S

B C

3003 100 NPN PNP

mA

h11

h12

h21

h22

ICE0

ICB0

IEB0

mAA17

9 0

3260 011

05

5

11

024

1

1

nA

70


3 V


100 mA












klawisz IC






skokowa (zgrubna)













71


tranzystora



końcu h12


















i 40 mA)


Tabela 13




1

2

3

4

itd


tranzystora

72


















5 Sprawozdanie











itp)

73


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie







blokowania


tyrystoroacutew












Thyristor)


74





















G G

K

A

K

A P

+

N

P

N+

K ndash katoda

A ndash anoda

G ndash bramka

p

p

n

n

j1

j2

j3

a) c) b)

75





stan blokowania






j1 j3














UAK

IA Stan włączenia

Stan blokowania



Prąd podtrzymania

Napięcie przeskoku


IG0 IG1

IG2 IG3

UP3 UP2 UP1 UP0

IH

76











3 Badania i pomiary













R IG IA

V UAK

W1

V

A A

Zas

ilac

z

regu

low

any

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

UGK

W2

77






















Tabela 11

Kierunek

przewodzenia


IG UP IA UAK

Lp A V A V

1

2

3

4

itd




78




331 Opis stanowiska












przeskok)







Tabela 12

Kierunek

przewodzenia


IG UGK IA UAK

Lp A V mA V

1

2

3

4

5

itd

79















Tabela 13

Kierunek

zaporowy


IA UKA

Lp mA V

1

2

3

4

5

itd

R IA

UKA V

A

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

80







charakterystycznych









5 Sprawozdanie













81


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie




















82

21 Układy cyfrowe
















unipolarne

















83

















0aa

1aa



babba babba









AND





84

































85





jeden z n 1 z n)




w innym kodzie)


adresowych)


adresowych)










EN 60617-12




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

gt1 a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L L

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

86











14




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L L

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol stosowany

dawniej

aY

aY

aY a

a

a Y

L H

H L

a 1

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

cbaY

cbaY

cbaY a b c Y

H H H L

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L H

c

c

b

a

gt1 a

a

b

b c

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

87


rysunku 15










rysunku 17


c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H L

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L H

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

abbaY

abbaY

abbaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H L

L H H

H L H

L L L

e

Symbol stosowany

w USA

Symbol stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

babaY

babaY

babaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H H

L H L

H L L

L L H

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

e

88
















funkcjonalne


roacutewnoległe)



pamięci typu RAM













89



















S

R Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



S

R Q

Q

gt1

gt1

S

R

T

Q

Q

S

C

R

Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



amp

amp

amp

amp

90









NNNN1N

QKQJQ








L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany


Q

Q

J

K

T

S

R

S

C

R

Q

Q

J

K

amp

amp

amp amp amp

amp

amp amp amp amp

amp

91


rysunku 22















C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 1

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 0

Oddziaływanie

zboczem

narastającym

Oddziaływanie

zboczem

opadającym

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

T


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

D


H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

1

92
























rejestroacutew

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

impulsy

zliczane

zerowanie


przeniesienie


93














S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

QA QB QC QD


wpis

A B C D


S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

wyjście szeregowe

wpis

wejście szeregowe

H

H

L

H

1

2

3

4

H

L

H

H

94

3 Badania i pomiary







16 i zawiera









1

3

2

16

4

5

9

7

8

18

17

15

13

14

12

11

10

6

95





w podzakresach



























świecących LED 17

96









Tabela 11



Y1 Y2 Y3 Y4 Y5

1 0 0 0 0

2 0 0 0 1

3 0 0 1 0

4 0 0 1 1




















97









Tabela 12

Lp


(UCY7474)


1 0 0 0 0 0

2 0 1 0 1 0

3 1 0 0 0 1

4 1 1 0 1 1











Tabela 13


5V wy

we C

R

Q

Q

J

K

Lp

Licznik modulo 2

(UCY74107)

we QN QN+1

1 0 0

2 1 0

3 0 1

4 1 1

98






Tabela 14












Lp

Licznik modulo 4

(UCY74107)

we wy1 wy2

1 0

2 1

3 0

4 1

5 0

6 1

7 0

8 1

5V

we C

R

Q

Q

J

K

wy2

C

R

Q

Q

J

K

wy1

5V

C

R

Q

Q

J

K

C

C

R

Q

Q

J

K

B A

Generator

1kHz

99













Tabela 15

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 9

1 10

2 11

3 12

4 13

5 14

6 15

7 16

8 17

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

100















Tabela 16

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 7

1 8

2 9

3 10

4 11

5 12

6 13

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

101













UCY7400N






15 16 14 13 12 11 10

3 1 4 5 6 7 8

Masa

UCC

C D C C C

Q

D

Q

Q3 Q4 C12 Q1 Q2

D4 Q4 C34 Q1 D1 D2

Wejście

szeregowe

D B C

Q3

A

+5V

LSB MSB

9

2

Q

D

Q Q

D

Q

Q Q Q Q

D3

Q2

Wejście

taktujące


102

Tabela 17


dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4








5 Sprawozdanie









103


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie





podstawowe operacje


napięcia)


kodowanie sygnału




przetwarzania AC

A Metody pośrednie






prosta



104




kompensacji wagowej
















ST

AR

T

ST

OP

ST

OP

ST

AR

T

UIW

UNL UX

NX

UIW

UNL

STOP

G I W

G N L

K Licznik

ST

AR

T

UX t

t

t

K





amp

105
















całkowaniem





START

UN

ST

AR

T

1111 1

111 1

111

0000 0

000 0

000

0000 0

000 0

000

UI


UN sngUX

ST

AR

T

ST

OP

NX

UX

NX

UIW G I W

K Licznik

ST

AR

T

UX

t

t

t

Oznaczenia




UI

UIW

Udx amp

106





















miejscach układu


t

fX

UW

fX

NX

UTW

UX

NX

UTW GOTW

K Licznik

UX

t

t

UW

START ROZŁADOWANIA

GIR

Oznaczenia






Udx amp

107






















Oznaczenia



ST

OP

ST

AR

T

NX

t

UX

UK

t

Wpis

UX

NX

UIW

UK

STOP Licznik


START

Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

an

alo

go

wy

)

K

G I W

amp

108
























Oznaczenia

K ndash komparator


UX US

Wp

is

Układ

proacutebkująco-

pamiętający

Układ

sterujący

NX

UK


Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

anal

og

ow

y)

K

1

2

2

4

8 4 6

8

10 12 14

U

t

UX

UK

109



































110















UX

sygnał

cyfrowy

L

H

R

Komparator - 1

Źroacutedło

napięcia

wzorcowego

Komparator - 2

Komparator - 3

Komparator - k1

Komparator - k

Komparator - k+1

Komparator - n1

Komparator - n

T R

A N

S K

O D

E R

L

L

L

H

H

H

R

R

R

R

R

R

R

sygnał analogowy

111









3 Badania i pomiary









UX UK


NX

UK


np bezpośredniego


Układ


operacyjny

Rejestr buforowy

Przetwornik

CA (cyfrowo-

-analogowy)


np bezpośredniego


112

















UK

Licznik P

rzet

wo

rnik

CA

(cy

fro

wo

-

-an

alo

go

wy

)


taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

Źroacutedło

napięcia

odniesienia

Bramka

UX

V

Komparator

Przetwornik AC

amp

113

Tabela 11




1

2

3

itd









Oscyloskop

f

fX

Licznik

Generator

impulsoacutew

taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

UX V


częstotliwość)

GMC-018

114





ćwiczenia)







Tabela 12


Lp UX fX

V kHz

1

2

3

itd






Oscyloskop

Opornica

dekadowa

Przetwornik R t


czasu)

115












Tabela 13


Lp R Δt

Ω ms

1

2

3

itd







jednym wykresie)



jednym wykresie)



116

5 Sprawozdanie









itp)

117


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie
















2

3 1

118





























Φ

I0

U1 U2

Φ1R

119



μ001X1R11 IIIEUUU

jXjXRR11

(1)




WHFe1

2

00ΔPΔPΔPRIP (2)

gdzie







fBkΔP 2

mHH (3)

22

mWWfBkΔP (4)

gdzie




fkkBf

RIPWH2

m

1

2

00

(5)

UR1 = I0middotR1

I0

I

Φ

E1

U1

IFe

R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

UX1 = I0middotjX1R

I

X

UR1 UX1

120




00 IU

Pcos

(6)


1

U

U (7)


1

2

00

1

1

2

00Fe

U

RIP

E

RIPI

(8)


Fe

2

0μIII (9)


0

1

μ

1

μ

1

μ I

U

I

U

I

EX (10)

0

2

1

1

2

00

2

1

Fe

2

1

Fe P

U

RIP

U

ΔP

ER

(11)










Φ

I1

U1 U2

Φ1R Φ2R

I2

Z

121













1X1R11 EUUU (12)


2R2X22 UUUE (13)






2

1

2

1

N N

N

E

E (14)

gdzie



R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1 E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

Transformator

idealny I0

122




EE ponieważ 1

2

1

22E

E

EEE czyli

ogoacutelnie N22

UU (15)

sprowadzony prąd N

22

1II

(16)


N22RR (17)

ponieważ 2

N2

N

2

N2

2

2

2R

1I

U

I

UR


N22XX (18)


XjR 2Z (19)

sprowadzona moc 22

SS (20)


SUIUIS


(21)


2

2

2

2

N2

2

N2

2

2

2 R

Xarctg

R

Xarctg

R

Xarctg






R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

I

X

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

I0

123




















I0

1 I2 I1

2

UR2 = I2middotR2

I0

I Φ

U1

IFe

UX2 = I2middotjX2R

U2

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

124




















rysunku 18






R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

E1=E2

I0 = 0

U2 = 0

I1 = I2

Z

UR2 = I2middotR2

Φ

U1

UX2 = I2middotjX2R

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

125

gdzie









PΔP (24)


Z

Z IU

Pcos

(25)


Z

Z I

UZ (26)


N

Z2

N

Cu

Z I

P

I

ΔPR (27)


Z

2

ZZRZX (28)



przy założeniu 21

RR i 2R1R

XX [4]

2

RR Z

1 (29)

2

N

1

2

RR

(30)

2

XX Z

1R (31)

2

N

1R

2R

XX

(32)



transformatora

126

3 Badania i pomiary






















ATr

N L

V

A W

U1

I0

P0

V U2

127





Tabela 11

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd

UWAGA




zasilającej






ATr

N L

V

A W

U1

IZ

PZ

U2 = 0

128












i od (31) do (32)

Tabela 12

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd




cos





cos Z

RZ




129





(punkt 322)








5 Sprawozdanie









parametroacutew





130


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












znamionowej












131

Tabela 11


prądu

stałego

asynchro-

niczna

synchro-

niczna

Oględziny x x x








silnikoacutew x x














mocy x



czasowych x






132













elektrycznych [11]

Tabela 12


1 2 3

Pomiar rezystancji




Pomiar nie jest


II III IV grupy

Pomiar rezystancji

izolacji uzwojeń





znamionowego










5 MΩ




Pomiar rezystancji



o napięciu 500 V

i niższym


o napięciu 1000 V

dla uzwojeń

o napięciu 500 V

i wyższym do

1000 V


o napięciu 2500 V

dla uzwojeń


niż 1000 V

133

cd tabeli 12

1 2 3

Pomiar rezystancji

pozostałych

elementoacutew




znamionowego


uzwojeń










Pomiar rezystancji

izolacji łożysk




Pomiar drgań

łożysk




Sprawdzenie

układoacutew

zabezpieczeń

pomiaroacutew

i sygnalizacji





Sprawdzenie

sprawności

działania układu

energo-

elektronicznego




a użytkownikiem

Rozruch i ruch

proacutebny


podczas





minimum 1 godziny




znamionowym




znamionowego

134

cd tabeli 12

1 2 3

Sprawdzenie

stanu ochrony

przeciwporaże-

niowej







Na placach budowy

należy stosować

dodatkowe wymagania


przepisach


jeżeli [11]



pomiaroacutew








uzwojenia)










3 Badania i pomiary




135























ndash

+ Zasilacz

prądu

stałego

I

U

A U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

136









0t235

R310

75R

(1)



Tabela 13




ćwiartce tabeli 13




U1 U2)

Lp U I R R75

Lp U I R R75

V A Ω Ω V A Ω Ω

Dane maszyny

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

137









maszyny











15)(60

(60)

R

Rk

(2)


Tabela 14

Dane maszyny

Grupa


R(60) Ω

R(60+15) Ω

k mdash

Stan izolacji


138












Tabela 15

Dane maszyny

Grupa









ndash

+ Źroacutedło

prądu

stałego

W

U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

ndash

+

139










Tabela 16

Dane maszyny

Grupa







(prądnice)







N

L1 stojan wirnik ()

140


w tabelę 17

Tabela 17

Dane maszyny

Grupa





















n

M

U1 ATr

L1

L3

L2

V

141













Tabela 18

Dane maszyny


Lp U1 n

Lp U1 n

V obrmin V obrmin

1 1

2 2

3 3

itd itd










142

5 Sprawozdanie














143


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












1 2 3 6 4 5

144
























min

obrp

f60

s

1

p

fn 11

S

(1)

145

gdzie






1500 obrmin itd)













S

S

n

nns

(2)








s1p

fn 1 (3)



pnnfS2

(4)


sff12 (5)

146








głoacutewnym Φ


w stojanie Φ1R


w wirniku Φ2R













R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

I0

f1 = const f2 = var


147














Po uwzględnieniu

(5) zapiszemy

sEE202 (6)



2

2R

2

2

2

2XR

EI

(7)





2

20R

2

2

20

22

20R

2

2

20

2

Xs

R

E

sXR

sEI

(9)






s1RR

s

R22

2



148






oraz



U22

U11

20

1

U kN

kN

E

E

(10)

2

1

U

2U22

1U11

I m

m

mkN

mkN

(11)

gdzie






parametry



UU (12)

sprowadzony prąd

I

22

1II

(13)


RR albo

2

12

U22 m

mRR (14)


XX albo

2

12

U22 m

mXX (15)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E20

R2 X20R I2

UR2 UX2

I0



s

s1R 2

149
















011Cu0IRmΔP (16)


2

1

1Fe0 R

UmΔP (17)





R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

0

I

X

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

U2

I0

s

s1R2

150


na rysunku 17



jałowym 0201IU3

Pcos

01

0

0


indukcyjnych











Cu2Cu1ZΔPΔPP (19)




R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

151


3 Badania i pomiary

















R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

E1=E20

0I 0

152












O

U1

U2

V1

V2

W1

W2

A

A

A

W

1U1 1U2 1V1 1V2 1W1 1W2 N 2V1 2W1 2U1

var

V

A V W

440V 550V 5A 10A

220V 110V 100A 25A 50A

U - W V - W

U - V U - N

0 O

n

ATr

L1

L3

L2 M

153






Tabela 11


Pomiary Obliczenia





1

2

3

itd









Tabela 12

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd


154





3

UUUU VWUWUV

0

(20)

3

IIII WVU

0

(21)

3

UUUU VWzUWzUVz

Z

(22)

3

IIII WzVzUz

Z

(23)


00

0

0IU3

Pcos

(24)

ZZ

Z

ZIU3

Pcos

(25)


S

0S

0 n

nns

(26)


2

Z

Z

Z I3

PR

(27)

Z

Z

ZI3

UZ

(28)

2

Z

2

ZZRZX (29)



01Cu0IR3ΔP (30)


Z1Cu1IR3ΔP (31)


ΔPPΔP (32)


ΔPΔPPΔP (33)

155


00



0U


cos



i opisem)


cos



i opisem)





2

RR Z

1 (34)




0

2

0

1

2

00

2

0

m1

2

00

2

101

Fe

2

1

Fe P

U

RI3P

U

ΔPRI3P

RIU3

ΔP

E3R

(35)

0

0

2

Fe

2

0

101

μ

1

μI3

U

II

RIU

I

EX

(36)


12

Z

Z

12

Z

Cu

1Z2R

I3

PR

I3

ΔPRRR

(37)



Z1

Z

Z

2

11RtgR

cos

cos1RX

(39)

1RZ20RXXX (40)

156


ZU oraz 100

U

Uu

N

Z

Z i zapisać je


5 Sprawozdanie
















157


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie



wirnikoacutew

n = nS = const (1)







U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

158



















U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

159







60

npf

(2)

gdzie




rysunku 13





L1

L3

L2

G

Wzbudnica


twornik

stojan


uzwojenie twornika

wirnik

szczotki


U1

N

S

U2

V1

V2

W1

W2

wzbudnica

160






















wzrost kąta L



Kąt L










161




cos i momentem M





















) lub P = f (L

) przy



wzbudzenia IF

3 Badania i pomiary





162











M

~

SYN-

-CHRO-

-NO-

-SKOP

U

f

ATr L1

L3

L2

G

=

G

=

M

=

G

~

A

A

V

A

W

V

V

Układ

napędowy

Leonarda


Prądnica badana

(synchroniczna

maszyna prądu

troacutejfazowego)

Układ do

synchronizacji

z przełącznikiem

rodzaju pracy


163












wymienionych maszyn























164





części tabeli 11

Tabela 11


Lp IF U n

Lp IF IZ

A V obrmin A A


1 1

2 2

3 3

itd itd


prądnicę






wirującymrdquo





sieci



zatrzyma

165




jednym wykresie)



wykresie)





5 Sprawozdanie













166


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie










twornik

jarzmo

stojana

biegun

głoacutewny

nabiegunnik

uzwojenie

wzbudzenia

uzwojenie

twornika

szczotki

komutator

167












nΦcEE

(1)

AMIΦcM (2)

gdzie








N

S

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

168

















3 9 5 10 12 7 2

6

4 8 3 1 6 11

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

S

N

169






















I

IF

E A2 A1

F2

F1

Twornik

Wzbudzenie

obce

170













3 Badania i pomiary




I

IA

IF

E A2 A1

E2

E1

Twornik

Wzbudzenie

bocznikowe

I

E A2 A1

D2

D1

Twornik

Wzbudzenie

szeregowe

I

IA E A1

D2

D1

Twornik

E1

E2

Wzbudzenie

bocznikowo-

szeregowe

IF

A2

171




















n

A

A

G

= M

U

=

RODB

ATr

L1 L3 L2

I

IF

V

172























Tabela 11


Lp U I IF n

Lp U I IF n



1

1

2 2

itd itd


1

1

2 2

itd

itd


1

1

2 2

itd

itd

173




jednym wykresie)



jednym wykresie)



jednym wykresie)



5 Sprawozdanie













174

LITERATURA


Warszawa 1995








1998


1980



1998



8





tranzystora



wzbudzenia






















L ndash kąt mocy






9





logicznego





do rekombinacyjnej

















przerzutnika


stojana








10







wyłączenia



zwarciowa

S ndash moc pozorna


s ndash poślizg



t ndash czas










transformatora








przewodzenia



11





liniowej

















W ndash energia

X ndash reaktancja














12






zwarciowa

















13


1 Cel ćwiczenia








2 Wprowadzenie








IREUW (1)





RW

U

E

Robc

I

I

E U

E IZ =

RW

14








jako

FAV

T

0

f(t)dtT

1 (2)




IAV∙ T

0

i(t)dt







definiujemy jako

FAV2

T2

0

f(t)dtT

2 (4)




z prostownikiem)

15



jako

F

T

0

2 (t)dtfT

1 (5)




T

0

22 dttiRTIR )( (6)







tego przebiegu (5)

F

Fk m

a (7)




AV2

k F

Fs (8)






16

















Tabela 11

Kształt

przebiegu

Wartość

średnia

Wartość

średnia

poacutełokresowa

Wartość

skuteczna

Wspoacutełczynnik

amplitudy

(szczytu)

Wspoacutełczynnik

kształtu

Sinusoidalny

0

mA2

2

Am 2 11122

Prostokątny

0 Am Am 01 01

Troacutejkątny

0

2

Am 3

Am 3 3

2

17

3 Badania i pomiary

















Tabela 12

R Ω

I A

U V

P W

Zasilacz

napięciowy

stabilizowany

A

Robc

V

18
























A

Robc

V 230 V

50 Hz

RW

19



Tabela 13

R Ω

I A

U V

P W








zależnościami (2) (4) (5) (7) (8)















20





f






Tabela 14

UAm f Pomiary


V Hz V V V V V --- ---

Obliczenia

4 Sprawozdanie







V1

Wzmacniacz

mocy f

Układ

pomiaru

amplitudy

Generator

napięcia

sinusoidalnego VAm

V2 V3 V4 V5

21




napięcia



22


1 Cel ćwiczenia







2 Wprowadzenie







elementy obwodu







dwie)





23







n

1ii 0I (1)


IIIII 51432







n

1j

m

1i

0iZiIjE (2)


I2

I3 I4

I5 I1

24



3 Badania i pomiary









UL UC UR

V

A

V V V

U

I

R L C

ATr

N L

U5

E1

E5

E4

U1 U2

U3

U6

U4

I5

I4

I3 I2

I1

Z6 Z5

Z4

Z3

Z2

Z1

25











Tabela 11

Lp

Natężenie

prądu

Napięcie

zasilania

Napięcie na

rezystancji

Napięcie na

indukcyjności

Napięcie na

pojemności

Napięcie

obliczone

I U UR UL UC U

A V V V V V

1

2

3

4

itd








)UU(UU2

CL

2

R

26





I IR IL oraz IC







prądoacutew

Tabela 12

Lp

Prąd ze


zasilania

Natężenie prądu

płynącego przez

rezystancję

Natężenie prądu

płynącego przez

indukcyjność

Natężenie prądu

płynącego przez

pojemność

Natężenie

prądu

obliczonego

I U IR IL IC I

A V A A A A

1

2

3

4

itd

IL

IC

IR

V

A

A

A

A

U

I

R

L

C

ATr

N L

)II(II2

CL

2

R

27





















I

UL

ReU I

UC

UR

U

ImU I

φ

28


5 Sprawozdanie












U

I

IC

ReU I

IL

IR

I

ImU I

φ

29


1 Cel ćwiczenia



2 Wprowadzenie







tgαkI

UR S (1)


w tym punkcie

tgβkdI

dUr D (2)



rysunku 11


I 0

U

I

β

α

U

P

30






c) żaroacutewki











I

RL RN

UN U

UL

IL IN I RL

RN UN

U

UL

)I(fU

URIU

N

NL

(1)

)U(I

III

N

NL

(2)

06

04

02

A I

0 150 100 200 V

U

150W

100W

60W

c )

60

40

20

mA I

0 60 40 V

U

a )

20

60

40

20

mA I

0 12 08 V

U

b )

04 50

31

















I0 RL

RN UN

E

UL

UL

IZ

RN

I0

UN

E

I

U

U = E ImiddotRL

UN=f(IN)

UN=U2

I1 RL1

RL2

E

U1

RN

I2 IN

U1

IZ IN

U2

E

I

U

UN=U2=EImiddotRL1

I2 I1

RNRL2

UN=f(IN)

UN=U2=f(IN+I2)

RL2 RN

32







rysunku 17



3 Badania i pomiary





I0

RN1

RN2 UN2

E

UN1

UN1

RN1

E

I

U

I0

RN2

UN2

RN1+RN2

I

E

RN1

IN1

UN1=UN2

RN2

IN2

E

I

U

IN1 I=IN1+IN2

RN1 RN1RN2

RN2

IN2

33














Tabela 11

Lp


UN1 IN1 UN2 IN2

V A V A

1

2

3

4

5

itd

Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V Z1 Z2

IN2 IN1

UN1 UN2

34







nieliniowych
















Regulowany

zasilacz prądu

stałego lub

przemiennego

A

V

Z1

Z1 Z2

Z2

INS INR

UNS UNR

35




Tabela 12

Lp


UNS INS UNR INR

V A V A

1

2

3

4

5

itd








4 Sprawozdanie











36


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie







jak na rysunku 11










2rsquo 1rsquo

U1 U2

I2

I2rsquo I1rsquo

I1 1 2

CZWOacuteRNIK

I1 = I1rsquo

I2 = I2rsquo

37








roacuteżne nazwy



U1 = Z11 I1 + Z12 I2 (1)

U2 = Z21 I1 + Z22 I2


czwoacuternika 2

1

2221

1211

2

1

I

I

ZZ

ZZ

U

U (2)



I1 = Y11 U1 + Y12 U2 (3)

I2 = Y21 U1 + Y22 U2



U1 = A U2 + B I2 U2 = a U1 + b I1 (4)

I1 = C U2 + D I2 I2 = c U1 + d I1




U1 = h11 I1 + h12 U2 U2 = m11 I2 + m12 U1 (5)

I2 = h21 I1 + h22 U2 I1 = m21 I2 + m22 U1





38





I

UZ

10

1011

I

UZ

10

2021 (6)


Woacutewczas

I

UZ

20

2022

I

UZ

20

1012 (7)





rozwarciowymi




własna ndash L






1rsquo

U1 U2

I2 I1 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12=M21

39






wzajemnej ndash M










21

21

10

1011 LR

I

UZ )( (8)

21

10

2021 M

I

UZ (9)

22

22

20

2022 LR

I

UZ )( (10)

12

20

1012 M

I

UZ (11)




I

UL

10

101

(12)

I

UL

20

202

(13)

I

UM

10

2021

(14)

I

UM

20

1012

(15)

40





rodzaje nawinięcia


zwrocie


zwrocie



tych cewek


szeregowo






)M2LL(jRR2121

Z

ZI

UZ (18)

)M2LL(jRR2121

P

PI

UZ (19)

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IZ R1

L1

UL2

L2

U

UR2

UR1

2

1

R2

UL1

IP R1

L1

UL2

L2

U

41


M4j PZ ZZ (20)




M4jjXjX PZ (21)



4ω

XXM PZ

(22)

gdzie I

UX

Z

Z

oraz I

UX

P

P

3 Badania i pomiary














rysunkach 161 i 162

42




M = M21 = M12

ATr

N L

V V

1rsquo

U10 U20

I20 asymp 0 I10 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

A

V

1rsquo

U10 U20

I20 I10 asymp 0 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

V

A

V

A

1rsquo

U

IP 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

M12 = M21

ATr

N L

43


M = M21 = M12









120V 140V 160V 180V 200V 220V 240V)


Tabela 11



X X



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 14



Wyniki obliczeń

do układu z

rysunku 15

Wyniki

obliczeń do

układoacutew z

rys 1612


rysunku 14


rysunku 15

V

A

1rsquo

U

IZ 1

2rsquo

2

R1 R2

L1 L2

ATr

N L

M12 = M21

44



układu






w tabeli 11
























45








transformatora




i wzajemnej

5 Sprawozdanie












stanowiskach itp)

46


1 Cel ćwiczenia






2Wprowadzenie

21 Moc chwilowa





dt

dWi(t)u(t)p(t) (1)




indukcyjnego


t

p u i

u

i

p

P=UIcos

S=UI

47







tωsinUu(t)m

(2)




)tωsin(Ii(t)m

(3)





)]tωcos(2[cosIU2


mmmm (4)


oraz 2IIm







22 Moc czynna




T

0

T

0

dttpT

1dttitu

T

1P )()()( (6)



48


cosIUP (7)




23 Moc bierna



sinIUQ (8)





24 Moc pozorna


i określamy wzorem

IUS (9)








222 QPS (10)


49



S

Pcos (11)






















Q

P

S

50




KNUCωQQ


pojemności

2

NN

Uω

tgPC

(12)

3 Badania i pomiary











R L C R L M M C

K

IC

IN

U

N

IK

51





zasilenia układu



Tabela 11

Napięcie

zasilające

Moc

czynna

Natężenie

prądu

Wspoacuteł-

czynnik

mocy

Kąt

przesu-

nięcia

fazowego

Moc

bierna

Moc

pozorna

Impe-

dancja

Rezy-

stancja

Reak-

tancja

U P I cos Q S Z R X

Lp

Rodzaj

odbior-

nika


1 L || R

2 L

3 R

4 L || R

5 L

6 R

7 M || C

8 M

9 C





ATr

N L

V

A W

U

I

OD

BIO

RN

IK

52








1 Moc pozorną IUS



S

Parccos



UZ





5 Sprawozdanie













53


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie










na zastosowanie



pojemnościowe








54
























UF

IF

Ge Si

05 V 1 V

100 V 200 V

200 mA

20 μA

IR

UR

55















1

kT

qUexpII

satF (1)




nkT

qUexpII

SF (2)








rysunku 12


RS D

IF

UF

UF ndash IFRS IFRS

56



nkT

RIUqexpII SFF

SF (3)


ΔU)(UnU

1lnIRIU

nkT

qlnIlnI

F

T

SSFFSF (4)


( 26mVC1016

300KJK10138

q

TkU

19

23

T

)



na rysunku 13









[μA]

IF

1

10000

1000

100

01

001

10

02 04 06 08 10 12 14 [V]

UF IS przy U = 0

ΔU = IFmiddotRS

K 300 T przy

mV

1

n26

1

57

























UF

IF

05 V 1 V

10 V 20 V

200 mA

400 mA Pmax = const


admisyjnej

ΔUZ

Z

Z

Z U

I

r

1

ΔIZ

UZ

IZmin

IZmax

Napięcie

stabilizacji

UR

IR

58


















3 Badania i pomiary











59






prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 11

Kierunek

przewodzenia



Lp IF UF IF UF

mA mV mA mV

1

2

3

4

5

itd






ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

mV DZ

IF

UF

mA

R

D

60








prostowniczej D


stabilizacyjnej DZ


Tabela 12

Kierunek

zaporowy



Lp IR UR IR UR

μA V mA V

1

2

3

4

5

itd

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

μA

R

D

DZ

ndash

+ Regulowany

zasilacz

prądu stałego

V

IR

UR

mA

R

61














5 Sprawozdanie









elektronicznych





62


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie














UCE

UBE

IB

IC

IE

B

NPN C

E

UCE

UBE

IB

IC

IE

B

PNP C

E

63



























zależnościami





64










U1 = UBE

I2 = IC

U2 = UCE

I1 = IB 2

2rsquo 1rsquo

1

IE

E

B

C

UCE = 20V

UCE = 20V

UCE = 10V

UCE = 10V

IB = 1A

IB = 300A

IB = 100A

IB = 100A

IB = 300A

IB = 200A

IB = 0A IB

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

06

04

02

1

300 200 100

40

30

20

10

30V 20V 10V



V

65




UBE = h11 IB + h12 UCE (1)










zwrotnego










U2=

Uw

y=

UC

E

I1 = Iwe = IB

EB

U1

2

2rsquo 1rsquo

1

EC

RB RC

I2 = Iwy

h11

h12 U2

h21I1

h22

66


BJT







w układzie OE

3 Badania i pomiary







IB

UBE

IC

IB UCE

IC

UBE

UCE

V

A

mA

08

04

02

300 100

40

20

30

B

C

21ΔI

ΔIh

200 20 10 V

06

30

10

CE

C

22ΔU

ΔIh

B

BE

11ΔI

ΔUh

CE

BE

12ΔU

ΔUh

67















Ptot









100 V)


RC RB

C

IC IB

V UCE

UBE IE

B

E

V

A A

Zas

ilac

z

Zas

ilac

z

68

Tabela 11

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd









UBE = 02 V 03 V 04 V 05 V 06 V 07 V 08 V 09 V 10 V)


Tabela 12

Symbol

tranzystora



1

2

3

4

itd








69

















położeniu



A



MAINS

k

S

VV

AA 30001000

300

300

30 100

10010

10

30

10 30

3010 100 300

300

100

UCE IB

UCE

IC

10

30

10-4 10-210-3310-4 310-3

310-2

01 03

1

1

3

3

3

3 10

103 30 100

V

E S

B C

3003 100 NPN PNP

mA

h11

h12

h21

h22

ICE0

ICB0

IEB0

mAA17

9 0

3260 011

05

5

11

024

1

1

nA

70


3 V


100 mA












klawisz IC






skokowa (zgrubna)













71


tranzystora



końcu h12


















i 40 mA)


Tabela 13




1

2

3

4

itd


tranzystora

72


















5 Sprawozdanie











itp)

73


1 Cel ćwiczenia






2 Wprowadzenie







blokowania


tyrystoroacutew












Thyristor)


74





















G G

K

A

K

A P

+

N

P

N+

K ndash katoda

A ndash anoda

G ndash bramka

p

p

n

n

j1

j2

j3

a) c) b)

75





stan blokowania






j1 j3














UAK

IA Stan włączenia

Stan blokowania



Prąd podtrzymania

Napięcie przeskoku


IG0 IG1

IG2 IG3

UP3 UP2 UP1 UP0

IH

76











3 Badania i pomiary













R IG IA

V UAK

W1

V

A A

Zas

ilac

z

regu

low

any

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

UGK

W2

77






















Tabela 11

Kierunek

przewodzenia


IG UP IA UAK

Lp A V A V

1

2

3

4

itd




78




331 Opis stanowiska












przeskok)







Tabela 12

Kierunek

przewodzenia


IG UGK IA UAK

Lp A V mA V

1

2

3

4

5

itd

79















Tabela 13

Kierunek

zaporowy


IA UKA

Lp mA V

1

2

3

4

5

itd

R IA

UKA V

A

Zas

ilac

z

regu

low

any

G

K

A

80







charakterystycznych









5 Sprawozdanie













81


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie




















82

21 Układy cyfrowe
















unipolarne

















83

















0aa

1aa



babba babba









AND





84

































85





jeden z n 1 z n)




w innym kodzie)


adresowych)


adresowych)










EN 60617-12




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

gt1 a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L L

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

86











14




c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H H

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L L

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol stosowany

dawniej

aY

aY

aY a

a

a Y

L H

H L

a 1

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

cbaY

cbaY

cbaY a b c Y

H H H L

L H H L

H L H L

L L H L

H H L L

L H L L

H L L L

L L L H

c

c

b

a

gt1 a

a

b

b c

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

87


rysunku 15










rysunku 17


c

cbaY

cbaY

c

cbaY b

a

a

a

b

b c

a b c Y

H H H L

L H H H

H L H H

L L H H

H H L H

L H L H

H L L H

L L L H

amp

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

abbaY

abbaY

abbaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H L

L H H

H L H

L L L

e

Symbol stosowany

w USA

Symbol stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

babaY

babaY

babaY

b

a

=1 a

a

b

b

a b Y

H H H

L H L

H L L

L L H

Symbol

stosowany

w USA

Symbol

stosowany

w UE

Symbol

stosowany

dawniej

e

88
















funkcjonalne


roacutewnoległe)



pamięci typu RAM













89



















S

R Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



S

R Q

Q

gt1

gt1

S

R

T

Q

Q

S

C

R

Q

Q


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

L H L H wysoki

L H H H wysoki

H L L L niski

H L H L niski



amp

amp

amp

amp

90









NNNN1N

QKQJQ








L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany


Q

Q

J

K

T

S

R

S

C

R

Q

Q

J

K

amp

amp

amp amp amp

amp

amp amp amp amp

amp

91


rysunku 22















C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

C

Q

Q

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 1

Oddziaływanie

poziomem

Aktywny stan 0

Oddziaływanie

zboczem

narastającym

Oddziaływanie

zboczem

opadającym

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

T


L L L L poprzedni

L L H H poprzedni

H H L H zanegowany

H H H L zanegowany

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

D


H L L H wysoki

H L H H wysoki

L H L L niski

L H H L niski

1

92
























rejestroacutew

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

S

C

R

Q

Q

J

K

impulsy

zliczane

zerowanie


przeniesienie


93














S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

QA QB QC QD


wpis

A B C D


S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D S

C

R

Q

Q

D

zerowanie

wyjście szeregowe

wpis

wejście szeregowe

H

H

L

H

1

2

3

4

H

L

H

H

94

3 Badania i pomiary







16 i zawiera









1

3

2

16

4

5

9

7

8

18

17

15

13

14

12

11

10

6

95





w podzakresach



























świecących LED 17

96









Tabela 11



Y1 Y2 Y3 Y4 Y5

1 0 0 0 0

2 0 0 0 1

3 0 0 1 0

4 0 0 1 1




















97









Tabela 12

Lp


(UCY7474)


1 0 0 0 0 0

2 0 1 0 1 0

3 1 0 0 0 1

4 1 1 0 1 1











Tabela 13


5V wy

we C

R

Q

Q

J

K

Lp

Licznik modulo 2

(UCY74107)

we QN QN+1

1 0 0

2 1 0

3 0 1

4 1 1

98






Tabela 14












Lp

Licznik modulo 4

(UCY74107)

we wy1 wy2

1 0

2 1

3 0

4 1

5 0

6 1

7 0

8 1

5V

we C

R

Q

Q

J

K

wy2

C

R

Q

Q

J

K

wy1

5V

C

R

Q

Q

J

K

C

C

R

Q

Q

J

K

B A

Generator

1kHz

99













Tabela 15

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 9

1 10

2 11

3 12

4 13

5 14

6 15

7 16

8 17

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

100















Tabela 16

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba

dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


0 0 0 0 0 0 7

1 8

2 9

3 10

4 11

5 12

6 13

13 14 12 11 10 9 8

2 1 3 4 5 6 7

Masa

UCC

C

R R R R

C C C

Q Q Q Q

UCY7493N

B C A AWE NC


wejście

A B C

D

D

+5V

LSB MSB

amp

101













UCY7400N






15 16 14 13 12 11 10

3 1 4 5 6 7 8

Masa

UCC

C D C C C

Q

D

Q

Q3 Q4 C12 Q1 Q2

D4 Q4 C34 Q1 D1 D2

Wejście

szeregowe

D B C

Q3

A

+5V

LSB MSB

9

2

Q

D

Q Q

D

Q

Q Q Q Q

D3

Q2

Wejście

taktujące


102

Tabela 17


dziesiętna

Numer

taktu

Stan wyjść Liczba


1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4








5 Sprawozdanie









103


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie





podstawowe operacje


napięcia)


kodowanie sygnału




przetwarzania AC

A Metody pośrednie






prosta



104




kompensacji wagowej
















ST

AR

T

ST

OP

ST

OP

ST

AR

T

UIW

UNL UX

NX

UIW

UNL

STOP

G I W

G N L

K Licznik

ST

AR

T

UX t

t

t

K





amp

105
















całkowaniem





START

UN

ST

AR

T

1111 1

111 1

111

0000 0

000 0

000

0000 0

000 0

000

UI


UN sngUX

ST

AR

T

ST

OP

NX

UX

NX

UIW G I W

K Licznik

ST

AR

T

UX

t

t

t

Oznaczenia




UI

UIW

Udx amp

106





















miejscach układu


t

fX

UW

fX

NX

UTW

UX

NX

UTW GOTW

K Licznik

UX

t

t

UW

START ROZŁADOWANIA

GIR

Oznaczenia






Udx amp

107






















Oznaczenia



ST

OP

ST

AR

T

NX

t

UX

UK

t

Wpis

UX

NX

UIW

UK

STOP Licznik


START

Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

an

alo

go

wy

)

K

G I W

amp

108
























Oznaczenia

K ndash komparator


UX US

Wp

is

Układ

proacutebkująco-

pamiętający

Układ

sterujący

NX

UK


Prze

tworn

ik

CA

(cy

fro

wo-

anal

og

ow

y)

K

1

2

2

4

8 4 6

8

10 12 14

U

t

UX

UK

109



































110















UX

sygnał

cyfrowy

L

H

R

Komparator - 1

Źroacutedło

napięcia

wzorcowego

Komparator - 2

Komparator - 3

Komparator - k1

Komparator - k

Komparator - k+1

Komparator - n1

Komparator - n

T R

A N

S K

O D

E R

L

L

L

H

H

H

R

R

R

R

R

R

R

sygnał analogowy

111









3 Badania i pomiary









UX UK


NX

UK


np bezpośredniego


Układ


operacyjny

Rejestr buforowy

Przetwornik

CA (cyfrowo-

-analogowy)


np bezpośredniego


112

















UK

Licznik P

rzet

wo

rnik

CA

(cy

fro

wo

-

-an

alo

go

wy

)


taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

Źroacutedło

napięcia

odniesienia

Bramka

UX

V

Komparator

Przetwornik AC

amp

113

Tabela 11




1

2

3

itd









Oscyloskop

f

fX

Licznik

Generator

impulsoacutew

taktujących

Źroacutedło

napięcia

mierzonego

UX V


częstotliwość)

GMC-018

114





ćwiczenia)







Tabela 12


Lp UX fX

V kHz

1

2

3

itd






Oscyloskop

Opornica

dekadowa

Przetwornik R t


czasu)

115












Tabela 13


Lp R Δt

Ω ms

1

2

3

itd







jednym wykresie)



jednym wykresie)



116

5 Sprawozdanie









itp)

117


1 Cel ćwiczenia





2 Wprowadzenie
















2

3 1

118





























Φ

I0

U1 U2

Φ1R

119



μ001X1R11 IIIEUUU

jXjXRR11

(1)




WHFe1

2

00ΔPΔPΔPRIP (2)

gdzie







fBkΔP 2

mHH (3)

22

mWWfBkΔP (4)

gdzie




fkkBf

RIPWH2

m

1

2

00

(5)

UR1 = I0middotR1

I0

I

Φ

E1

U1

IFe

R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

UX1 = I0middotjX1R

I

X

UR1 UX1

120




00 IU

Pcos

(6)


1

U

U (7)


1

2

00

1

1

2

00Fe

U

RIP

E

RIPI

(8)


Fe

2

0μIII (9)


0

1

μ

1

μ

1

μ I

U

I

U

I

EX (10)

0

2

1

1

2

00

2

1

Fe

2

1

Fe P

U

RIP

U

ΔP

ER

(11)










Φ

I1

U1 U2

Φ1R Φ2R

I2

Z

121













1X1R11 EUUU (12)


2R2X22 UUUE (13)






2

1

2

1

N N

N

E

E (14)

gdzie



R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1 E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

Transformator

idealny I0

122




EE ponieważ 1

2

1

22E

E

EEE czyli

ogoacutelnie N22

UU (15)

sprowadzony prąd N

22

1II

(16)


N22RR (17)

ponieważ 2

N2

N

2

N2

2

2

2R

1I

U

I

UR


N22XX (18)


XjR 2Z (19)

sprowadzona moc 22

SS (20)


SUIUIS


(21)


2

2

2

2

N2

2

N2

2

2

2 R

Xarctg

R

Xarctg

R

Xarctg






R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

I

X

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

Z U2

I0

123




















I0

1 I2 I1

2

UR2 = I2middotR2

I0

I Φ

U1

IFe

UX2 = I2middotjX2R

U2

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

124




















rysunku 18






R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X2R I2

UR2 UX2

E1=E2

I0 = 0

U2 = 0

I1 = I2

Z

UR2 = I2middotR2

Φ

U1

UX2 = I2middotjX2R

E1 = E2

UX1 = I1middotjX1R

UR1 = I1middotR1

125

gdzie









PΔP (24)


Z

Z IU

Pcos

(25)


Z

Z I

UZ (26)


N

Z2

N

Cu

Z I

P

I

ΔPR (27)


Z

2

ZZRZX (28)



przy założeniu 21

RR i 2R1R

XX [4]

2

RR Z

1 (29)

2

N

1

2

RR

(30)

2

XX Z

1R (31)

2

N

1R

2R

XX

(32)



transformatora

126

3 Badania i pomiary






















ATr

N L

V

A W

U1

I0

P0

V U2

127





Tabela 11

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd

UWAGA




zasilającej






ATr

N L

V

A W

U1

IZ

PZ

U2 = 0

128












i od (31) do (32)

Tabela 12

Lp

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd




cos





cos Z

RZ




129





(punkt 322)








5 Sprawozdanie









parametroacutew





130


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












znamionowej












131

Tabela 11


prądu

stałego

asynchro-

niczna

synchro-

niczna

Oględziny x x x








silnikoacutew x x














mocy x



czasowych x






132













elektrycznych [11]

Tabela 12


1 2 3

Pomiar rezystancji




Pomiar nie jest


II III IV grupy

Pomiar rezystancji

izolacji uzwojeń





znamionowego










5 MΩ




Pomiar rezystancji



o napięciu 500 V

i niższym


o napięciu 1000 V

dla uzwojeń

o napięciu 500 V

i wyższym do

1000 V


o napięciu 2500 V

dla uzwojeń


niż 1000 V

133

cd tabeli 12

1 2 3

Pomiar rezystancji

pozostałych

elementoacutew




znamionowego


uzwojeń










Pomiar rezystancji

izolacji łożysk




Pomiar drgań

łożysk




Sprawdzenie

układoacutew

zabezpieczeń

pomiaroacutew

i sygnalizacji





Sprawdzenie

sprawności

działania układu

energo-

elektronicznego




a użytkownikiem

Rozruch i ruch

proacutebny


podczas





minimum 1 godziny




znamionowym




znamionowego

134

cd tabeli 12

1 2 3

Sprawdzenie

stanu ochrony

przeciwporaże-

niowej







Na placach budowy

należy stosować

dodatkowe wymagania


przepisach


jeżeli [11]



pomiaroacutew








uzwojenia)










3 Badania i pomiary




135























ndash

+ Zasilacz

prądu

stałego

I

U

A U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

136









0t235

R310

75R

(1)



Tabela 13




ćwiartce tabeli 13




U1 U2)

Lp U I R R75

Lp U I R R75

V A Ω Ω V A Ω Ω

Dane maszyny

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

Uzwojenie Uzwojenie

1 1

2 2

3 3

śr śr

137









maszyny











15)(60

(60)

R

Rk

(2)


Tabela 14

Dane maszyny

Grupa


R(60) Ω

R(60+15) Ω

k mdash

Stan izolacji


138












Tabela 15

Dane maszyny

Grupa









ndash

+ Źroacutedło

prądu

stałego

W

U1 W1 V1

U2 W2 V2

V

ndash

+

139










Tabela 16

Dane maszyny

Grupa







(prądnice)







N

L1 stojan wirnik ()

140


w tabelę 17

Tabela 17

Dane maszyny

Grupa





















n

M

U1 ATr

L1

L3

L2

V

141













Tabela 18

Dane maszyny


Lp U1 n

Lp U1 n

V obrmin V obrmin

1 1

2 2

3 3

itd itd










142

5 Sprawozdanie














143


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie












1 2 3 6 4 5

144
























min

obrp

f60

s

1

p

fn 11

S

(1)

145

gdzie






1500 obrmin itd)













S

S

n

nns

(2)








s1p

fn 1 (3)



pnnfS2

(4)


sff12 (5)

146








głoacutewnym Φ


w stojanie Φ1R


w wirniku Φ2R













R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E2

R2 X2R I2

UR2 UX2

I0

f1 = const f2 = var


147














Po uwzględnieniu

(5) zapiszemy

sEE202 (6)



2

2R

2

2

2

2XR

EI

(7)





2

20R

2

2

20

22

20R

2

2

20

2

Xs

R

E

sXR

sEI

(9)






s1RR

s

R22

2



148






oraz



U22

U11

20

1

U kN

kN

E

E

(10)

2

1

U

2U22

1U11

I m

m

mkN

mkN

(11)

gdzie






parametry



UU (12)

sprowadzony prąd

I

22

1II

(13)


RR albo

2

12

U22 m

mRR (14)


XX albo

2

12

U22 m

mXX (15)

R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

E1

E20

R2 X20R I2

UR2 UX2

I0



s

s1R 2

149
















011Cu0IRmΔP (16)


2

1

1Fe0 R

UmΔP (17)





R1 X1R I1

U1

RFe

IFe

E1=

E 2

0

I

X

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

U2

I0

s

s1R2

150


na rysunku 17



jałowym 0201IU3

Pcos

01

0

0


indukcyjnych











Cu2Cu1ZΔPΔPP (19)




R1 X1R I0

U1 RFe

IFe

E1

I

X

UR1 UX1

151


3 Badania i pomiary

















R1 X1R I1

U1

UR1 UX1

R2 X20R I2

UR2 UX2

E1=E20

0I 0

152












O

U1

U2

V1

V2

W1

W2

A

A

A

W

1U1 1U2 1V1 1V2 1W1 1W2 N 2V1 2W1 2U1

var

V

A V W

440V 550V 5A 10A

220V 110V 100A 25A 50A

U - W V - W

U - V U - N

0 O

n

ATr

L1

L3

L2 M

153






Tabela 11


Pomiary Obliczenia





1

2

3

itd









Tabela 12

Pomiary Obliczenia



1

2

3

itd


154





3

UUUU VWUWUV

0

(20)

3

IIII WVU

0

(21)

3

UUUU VWzUWzUVz

Z

(22)

3

IIII WzVzUz

Z

(23)


00

0

0IU3

Pcos

(24)

ZZ

Z

ZIU3

Pcos

(25)


S

0S

0 n

nns

(26)


2

Z

Z

Z I3

PR

(27)

Z

Z

ZI3

UZ

(28)

2

Z

2

ZZRZX (29)



01Cu0IR3ΔP (30)


Z1Cu1IR3ΔP (31)


ΔPPΔP (32)


ΔPΔPPΔP (33)

155


00



0U


cos



i opisem)


cos



i opisem)





2

RR Z

1 (34)




0

2

0

1

2

00

2

0

m1

2

00

2

101

Fe

2

1

Fe P

U

RI3P

U

ΔPRI3P

RIU3

ΔP

E3R

(35)

0

0

2

Fe

2

0

101

μ

1

μI3

U

II

RIU

I

EX

(36)


12

Z

Z

12

Z

Cu

1Z2R

I3

PR

I3

ΔPRRR

(37)



Z1

Z

Z

2

11RtgR

cos

cos1RX

(39)

1RZ20RXXX (40)

156


ZU oraz 100

U

Uu

N

Z

Z i zapisać je


5 Sprawozdanie
















157


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie



wirnikoacutew

n = nS = const (1)







U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

158



















U

U

V V1

V

W

W

W1

V2

U2

W2

U1

u

w

v

159







60

npf

(2)

gdzie




rysunku 13





L1

L3

L2

G

Wzbudnica


twornik

stojan


uzwojenie twornika

wirnik

szczotki


U1

N

S

U2

V1

V2

W1

W2

wzbudnica

160






















wzrost kąta L



Kąt L










161




cos i momentem M





















) lub P = f (L

) przy



wzbudzenia IF

3 Badania i pomiary





162











M

~

SYN-

-CHRO-

-NO-

-SKOP

U

f

ATr L1

L3

L2

G

=

G

=

M

=

G

~

A

A

V

A

W

V

V

Układ

napędowy

Leonarda


Prądnica badana

(synchroniczna

maszyna prądu

troacutejfazowego)

Układ do

synchronizacji

z przełącznikiem

rodzaju pracy


163












wymienionych maszyn























164





części tabeli 11

Tabela 11


Lp IF U n

Lp IF IZ

A V obrmin A A


1 1

2 2

3 3

itd itd


prądnicę






wirującymrdquo





sieci



zatrzyma

165




jednym wykresie)



wykresie)





5 Sprawozdanie













166


1 Cel ćwiczenia




2 Wprowadzenie










twornik

jarzmo

stojana

biegun

głoacutewny

nabiegunnik

uzwojenie

wzbudzenia

uzwojenie

twornika

szczotki

komutator

167












nΦcEE

(1)

AMIΦcM (2)

gdzie








N

S

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

168

















3 9 5 10 12 7 2

6

4 8 3 1 6 11

1

2

3

4

5

6 7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

S

N

169






















I

IF

E A2 A1

F2

F1

Twornik

Wzbudzenie

obce

170













3 Badania i pomiary




I

IA

IF

E A2 A1

E2

E1

Twornik

Wzbudzenie

bocznikowe

I

E A2 A1

D2

D1

Twornik

Wzbudzenie

szeregowe

I

IA E A1

D2

D1

Twornik

E1

E2

Wzbudzenie

bocznikowo-

szeregowe

IF

A2

171




















n

A

A

G

= M

U

=

RODB

ATr

L1 L3 L2

I

IF

V

172























Tabela 11


Lp U I IF n

Lp U I IF n



1

1

2 2

itd itd


1

1

2 2

itd

itd


1

1

2 2

itd

itd

173




jednym wykresie)



jednym wykresie)



jednym wykresie)



5 Sprawozdanie













174

LITERATURA


Warszawa 1995








1998


1980



1998



LABORATORIA ELEKTRYCZNEimiue.polsl.pl/download/subject/235_Skrypt lab1.pdfprdu przemiennego wyznacza...

Documents

Transcript of LABORATORIA ELEKTRYCZNEimiue.polsl.pl/download/subject/235_Skrypt lab1.pdfprdu przemiennego wyznacza...