RC-krets hjälp!

[andjoh88]

...


Min första tråd på detta forum, så var snälla mot mig nu!

Jag har en RC krets mot en AC källa i min labbredovisning och kan inte komma för mig vissa saker. kretsen ser ut på följande sätt:

____R1________(A)________R2____________(B)
.|..................|.........| ...................|...........|
V1...............C1......R3................ C2........R4
.|..................|.........|....................|...........|
PE

V = Spänningskälla AC
R = Resistor
C = Kondensator
PE = Jord
(A) = nod A
(B) = nod B


Nu till det konstiga, när jag kör kretsen i OrCAD och beräknar i Matlab så får jag liknande/samma strömvärden över kondensatorerna. Men när jag sedan plockar fram multimetern och mäter så är (för det första) strömmarna olika i hela kretsen samt att det INTE är någon ström genom kondensatorn.
Det roliga är att KCL med resistorerna i kretsen är helt enligt lag vid denna mätning.

Men varför får jag helt mongo värden när jag mäter praktiskt?

Detta är jag:

...

[danielr112]

Vilka värden får du och hur kopplade du in när du mätte strömmen?

[sodjan]

Förrutom daniels helt korrekta fråga.

> ...liknande/samma strömvärden över kondensatorn.

Det finns två. "kondensatorn" är singular.

[andjoh88]

Krets:

Värden:
V1 = 3sin(2pi*50t) (dvs. 3 amplitud, 50hz)
R1 = 4.7k
R2 = 2.2k
R3 & R4 = 10k
C1 & C2 & = 1uF

Detta är vad mitt program i Matlab ger mig:

Kod: Markera allt

Matrix solution for A:
(real):0.673196
(imag):-0.6575091

Voltage solution for Node A:
0.941016 [Volt] -44.324571 [deg]

Matrix solution for B:
 (real):-0.186595
(imag):0.644651

Voltage solution for Node B:
0.671113 [Volt] -73.856849 [deg]

Current R1:0.000438 [A]
Current R2:0.000123 [A]
Current R3:0.000094 [A]
Current R4:0.000067 [A]
Current c1:0.000296 [A]
Current c2:0.000211 [A]

Strömmarna är beräknade efter dess reaktans.

Detta är vad OrCAD ger:

R1 = 0.000512 A
R2 = 0.000221 A
R3 = 0.000093 A
R4 = 0.000066 A
C1 = 0.000292 A
C2 = 0.000210 A

Oscilloscopet ger i noderna:

V1 = 3.14 V där 2.12 Vrms
Va = 1.06 V där 0.64 Vrms
Vb = 0.75 V där 0.48 Vrms

Det är här det ballar ur!!!
Nu tar jag fram multimetern och mäter strömmar genom (dvs. nod - multimeter - komponent - jord) komponenter:

R1 = 0.0000163 A
R2 = 0.0000074 A
R3 = 0.0000090 A
R4 = R2

C1 = C2 = 0 A

EXTRA! Definition av noder:

[andjoh88]

sodjan

Jag hade nu precis ändrat ett flera problemet som du upplysa mig om!!

* Vill uppmärksammar om ironin i ovannämnda mening!

[ghu]

Du har förmodligen multimetern inställd på likströmsmätning

[andjoh88]

ghu- Tack!

Då mina vänner tror jag med största sannolikhet att "ghu" har löst problemet!

Tack så jättemycket! Nästa gång ska jag nog vända mig hit istället för att sitta i timtal och gå igenom en hel rapport för att leta efter ett litet/stort FAIL!

Slutsats:
Personer med mätinstrumentet "UNI-T UT61D", vid ström mätning, tryck in den blå knappen för att växla mellan DC och AC!

För fullständighetens skuld, multimeterns nya värden (OBS RMS värden!)

R1 = 355.4 uA rms
R2 = 152.4 uA rms
R3 = 67.4 uA rms
R4 = 48.3 uA rms

C1 = 203.2 uA rms
C2 = 143.7 uA rms

[jesse]

Spontant tänker jag att du gör ett mätfel på något sätt. För visst ska det gå ström genom kondensatorerna! Vad är multimetern/amperemetern inställd på när du mäter?

EDIT: jaja, ghu hann med ett inlägg under tiden, och det var som jag misstänkte.

Här kommer min beräkning:

Det är ju så att reaktansen (= impedansen i en idealisk kondensator) är

och jag tänker mig att vid ren växelström med en given frekvens så kan man sätta dessa reaktanser som "motstånd" i kretsen?

Så 1µF vid 50 Hz ger Xc = 3.183 kohm.
C1 (som heter C3 i ditt schema) parallelt med R3 blir 1/(1/3.183 + 1/10) = 2.414 kohm. (samma för C2//R4).
R2 i serie med C2//R4 blir 4.61 kohm.
(C3//R3)//(R2+C2//R4) blir då 1.585 kohm.

Detta bildar alltså en spänningsdelare med R1, så i nod A får vi VA = V1 * (1585 / (4700 + 1585)) = 0.756 volt (topp) = 0.535 volt RMS.
(jaha, det stämde ju inte alls med dina Matlab-svar... Då är det väl jag som tänkt fel )

Nåja... jag låter mig inte hejdas, så jag fortsätter...

Då får vi lätt strömmen genom C1 och R3:
I C1 = U/X = 0.168 mA (utgår från RMS 0.535 volt)
I R2 = U/R = 0.053 mA

och I R2 = 0.535/4614 = 0.116 mA
Spänningsfallet över C2//R4 blir då U=R*I = 2414*0.116E-3 = 0.28 volt.

har jag tänkte tokfel nu?

[ghu]

andjoh88

Nu blir ju nästa fråga varför multimetern visar att det går likström i kretsen överhuvudtaget?
Borde inte likströmmen vara noll?

Svaret finns förmodligen i den typ av spänningskälla du använder för att generera växelspänningen!

[andjoh88]

jesse
Tack du också för att du lade ner värdefull tid! Verkligen tack!

Jag ska försöka jämföra med Matlab få se!

jesse:
"Så 1µF vid 50 Hz ger Xc = 3.183 kohm."

Matlab:
xc1=(1/(100*pi*10^(-6)*1i))
Output:
0.0000e+00 - 3.1831e+03i

jesse:
"C1 (som heter C3 i ditt schema) parallelt med R3 blir 1/(1/3.183 + 1/10) = 2.414 kohm. (samma för C2//R4)."

"Allmän formel" för parrallellkoppling (hypotetiskt):
x1//x2 = (x1*x2)/(x1+x2)

Matlab (impedans i Rektangulär form):
z1_3=((z3*xc1)/(z3+xc1))
Output:
9.2000e+02 - 2.8903e+03i

Matlab (impedans vektorn):
z_vector_z1_3=sqrt(real(z1_3)^2+imag(z1_3)^2)
z_vector_z1_3_deg=(180/pi)*(z_vector_z1_3_rad)
Output:
3.0331e+03
-72.3432

jesse:
"R2 i serie med C2//R4 blir 4.61 kohm.
(C3//R3)//(R2+C2//R4) blir då 1.585 kohm."

Matlab:
c2/r4
Output:
3.0331e+03

Matlab:
(c1/r3)/((r2+c2)/r4)
Output:
4.5455e-10

Jag:
Här har jag inte slagit ihop till en seriekoppling. Jag utgår från en nod B enligt nod schemat ovanför.

jesse:
"Detta bildar alltså en spänningsdelare med R1, så i nod A får vi VA = V1 * (1585 / (4700 + 1585)) = 0.756 volt (topp) = 0.535 volt RMS."

Jag:
Här har vi inte tänkt lika...

Resten är skrivet sedan tidigare.

Jag behöver spänningspotentialerna i de BÅDA nodpunkterna. Men vad tror du om matlabs värden och dina? Det kan vara så att jag/matlab räknat fel.....

[andjoh88]

ghu

Jag använder Velleman PCSU200, en "allt i allo" box för simulering och mätning via USB. så något "hejko pejko" är det säkert.

Som jag skrev så fick jag värden över resistorerna och inte kondensatorerna, så troligtvis genereras det kanske något volt värde "ish" som ger mig dessa små värden på 16.0 och 7.0 uA. Jag har ingen aning...

[Klas-Kenny]

Jag vill inte vara negativ eller så, men baserat på vad hela den här uppgiften handlar om så gissar jag att det är högskolenivå på det här.
Dessutom rätt så avancerat att göra massa simuleringar i Matlab etc.

Men, till detta så gör man ett typiskt nybörjarmisstag att mäta likström istället för växelström. Och slänger sig med uttryck som "volt värde" mm.
Känns som att man missat en del grundläggande innan man gick vidare.

[jesse]

Jag testade att simulera kretsen i LTspice, och där får jag (ungefär) dessa värden:

nod A RMS 652.25mV
nod B RMS 463.64mV

I(R1) = RMS 358.7µA
I(C1) = RMS 205.9µA
I(C2) = RMS 147µA

Så jag antar att man inte riktigt kan förenkla beräkningen som jag försökte göra. Man behöver nog ta med fasförskjutning och sånt, men det är inget jag kan utantill hur man gör. Antagligen räknar du rätt.

[prototypen]

Man måste ta med fasvridningen, om resistansen är 1 kOhm och kondensatorn har impedansen 1kohm så blir ju resultatet 1,414 kOhm.

Protte

[jesse]

Jo, jag misstänkte väl att jag hade glömt något...