Determinarea Experimentală a Impedanțelor Electrice

În lucrare sunt prezentate metoda voltampermetrică, metoda celor trei volmetre, a măsurării lui U, I şi P, precum şi punţii de c.a. pentru măsurarea impedanţelor.

Consideraţii generale

Impedanţa Z se defineşte ca raportul dinte tensiunea aplicată şi curentul ce trece prin circuit, între punctele considerate. Circuitele de c.c. conţin rezistoare, caracterizate prin rezistenţă electrică R; cele de c.a. conţin rezistoare, bobine, condensatoare, ce sunt caracterizate global prin impedanţă.

Modulul impedanţei este relaţie în care U este valoarea efectivă a tensiunii, I valoarea efectivă a curentului, R este rezistenţa (componenta activă a impedanţei) iar X este reactanţa (componenta reactivă a impedanţei). Totodată reactanţa este: , relaţie în care XL=ωL reprezintă reactanţa inductivă a unei bobine de inductivitate L, iar reprezintă reactanţa capacitivă a unui condensator de capacitate C, în ambele expresii ω reprezentând pulsaţia curentului alternativ (ω=2πf). Din relaţia de definiţie a impedanţei rezultă unitatea ei de măsură: ohmul [V/A].

Argumentul (unghiul de fază) al impedanţei este:

În complex, expresia impedanţei este Z=R+jX.

O bobină fizică este caracterizată prin inductivitate L şi rezistenţă RB, iar global, prin impedanţa Z. Inductivitatea (inductanţa) bobinei se măsoară în henry (H). Măsurarea impedanţei Z a bobinei se face indirect, prin metoda voltampermetrică (fig.1),

Dacă alimentăm acelaşi circuit în c.c., putem determina rezistenţa RB a bobinei din legea lui Ohm. Ne va rezulta valoarea inductivităţii:.

În laborator, frecvenţa f a curentului alternativ este 50 Hz.

Inductivitatea bobinei se mai poate determina indirect, măsurând tensiunea, curentul şi puterea activă din circuit (fig.2)

Pentru a determina parametrii unei bobine se poate folosi şi metoda celor trei voltmetre, măsurând căderile de tensiune pe un rezistor (UR) şi bobină (UZ), precum şi tensiunea la borne U (fig.3). Din teorema a doua a lui Kirchoff se obţine (suma geometrică). Construind grafic triunghiul tensiunilor (fig.4), ne rezultă căderea de tensiune rezistivă pe bobină URB, respectiv inductivă UXB, iar parametrii bobinei se determină prin calcul.

In cadrul facultati de electrotehnica si electroenergetica