Московский Технический Университет Связи и Информатики Кафедра Электрических Цепей Лабораторная работа № 2 «Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения» Выполнил студент группы БСТ1901 Шокиров Бехрузджон. Проверил доц. кафедры ТЭЦ Москва 2020 Микиртичан А.Г. Цель работы: С помощью программы получить внешние характеристики источника напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками. Схема 1: Предварительный расчёт: а) Зависимость тока I от сопротивления нагрузки Rn в цепи. Е = 2.6 В – ЭДС источника r = 330 Ом – внутреннее сопротивление источника Rn = 0, 10, 50, 100, 500, 1000, 2500, 5000, 7500, 9000, 10000 Ом I = E/ (r + Rn) – ток в нагрузке от сопротивления нагрузки Rn Расчёты: I1 = E / (r + Rn1) = 2.6/ (330 + 0) = 0,0078 A = 7,8 мА I2 = E / (r + Rn2) = 2.6/ (330 + 10) = 0,0076 A = 7,6 мА I3 = E / (r + Rn3) = 2.6/ (330 + 50) = 0,0068 A = 6,8 мА I4 = E / (r + Rn4) = 2.6/ (330 + 100) = 0,0060 A = 6 мА I5 = E / (r + Rn5) = 2.6/ (330 + 500) = 0,0031 A = 3,1 мА I6 = E / (r + Rn6) = 2.6/ (330 + 1000) = 0,0019 A = 1,6 мА I7 = E / (r + Rn7) = 2.6/ (330 + 2500) = 0,0009 A = 0,9 мА I8 = E / (r + Rn8) = 2.6/ (330 + 5000) = 0,0005 A = 0,5 мА I9 = E / (r + Rn9) = 2.6/ (330 + 7500) = 0,0003 A = 0,3 мА I10 = E / (r + Rn10) = 2.6/ (330 + 9000) = 0,00027 A = 0,27 мА I11 = E / (r + Rn11) = 2.6/ (330 + 10000) = 0,00025 A = 0,25 мА Un = IRn = f(Rn) – падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки Rn: Un1 = I1Rn1 = 0,0078 * 0 = 0 В Un2 = I2Rn2 = 0,0076 * 10 = 0,076 В Un3 = I3Rn3 = 0,0068 * 50 = 0,342 В Un4 = I4Rn4 = 0,0060 * 100 = 0,604 В Un5 = I5Rn5 = 0,0031 * 500 = 1,566 В Un6 = I6Rn6 = 0,0019 * 1000 = 1,954 В Un7 = I7Rn7 = 0,0009 * 2500 = 2,296 В Un8 = I8Rn8 = 0,0005 * 5000 = 2,439 В Un9 = I9Rn9 = 0,0003 * 7500 = 2,490 В Un10 = I10Rn10 = 0,00027 * 9000 = 2,508 В Un11 = I11Rn11 = 0,00025 * 10000 = 2,516 В Рист = EI = f(Rn) – мощность источника от сопротивления нагрузки Rn: Pист1 = EI1 = 2,6 * 0,0078 = 0,0205 Вт Pист2 = EI2 = 2,6 * 0,0076 = 0,0199 Вт Pист3 = EI3 = 2,6 * 0,0068 = 0,0178 Вт Pист4 = EI4 = 2,6 * 0,0060 = 0,0157 Вт Pист5 = EI5 = 2,6 * 0,0031 = 0,0081 Вт Pист6 = EI6 = 2,6 * 0,0019 = 0,0051 Вт Pист7 = EI7 = 2,6 * 0,0009 = 0,0024 Вт Pист8 = EI8 = 2,6 * 0,0005 = 0,0013 Вт Pист9 = EI9 = 2,6 * 0,0003 = 0,0009 Вт Pист10 = EI10 = 2,6 * 0,00027 = 0,0007 Вт Pист11= EI11 = 2,6 * 0,00025 = 0,0007 Вт Pr = I^2r = f(Rn) – мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки Rn: Pr1 = I1^2r = 0,0078 ^2 * 330 = 0,02048 Вт Pr2 = I2^2r = 0,0076 ^2 * 330 = 0,01930 Вт Pr3 = I3^2r = 0,0068 ^2 * 330 = 0,01545 Вт Pr4 = I4^2r = 0,0060 ^2 * 330 = 0,01206 Вт Pr5 = I5^2r = 0,0031 ^2 * 330 = 0,00324 Вт Pr6 = I6^2r = 0,0019 ^2 * 330 = 0,00126 Вт Pr7 = I7^2r = 0,0009 ^2 * 330 = 0,00028 Вт Pr8 = I8^2r = 0,0005 ^2 * 330 = 0,00008 Вт Pr9 = I9^2r = 0,0003 ^2 * 330 = 0,00004 Вт Pr10 = I10^2r = 0,00027 ^2 * 330 = 0,00003 Вт Pr11 = I11^2r = 0,00025 ^2 * 330 = 0,00002 Вт Pn = I^2Rn = f(Rn) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки Rn: Pn1 = I1^2Rn1 = 0,0078 ^2 * 0 = 0 Pn2 = I2^2Rn2 = 0,0076 ^2 * 10 = 0,00058 Pn3 = I3^2Rn3 = 0,0068 ^2 * 50 = 0,00234 Pn4 = I4^2Rn4 = 0,0060 ^2 * 100 = 0,00366 Pn5 = I5^2Rn5 = 0,0031 ^2 * 500 = 0,00491 Pn6 = I6^2Rn6 = 0,0019 ^2 * 1000 = 0,00382 Pn7 = I7^2Rn7 = 0,0009 ^2 * 2500 = 0,00211 Pn8 = I8^2Rn8 = 0,0005 ^2 * 5000 = 0,00119 Pn9 = I9^2Rn9 = 0,0003 ^2 * 7500 = 0,00083 Pn10 = I10^2Rn10 = 0,00027 ^2 * 9000 = 0,00070 Pn11 = I11^2Rn11 = 0,00025 ^2 * 10000 = 0,00063 Mu = 100%(Pn/Pист) = f(Rn) – коэффицент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки Rn: Mu1 = 100 * (0/0,0205) = 0% Mu2 = 100 * (0,00058/0,0199) = 2,94% Mu3 = 100 * (0,00234/0,0178) = 13,16% Mu4 = 100 * (0,00366/0,0157) = 23,26% Mu5 = 100 * (0,00491/0,0081) = 60,24% Mu6 = 100 * (0,00382/0,0051) = 75,19% Mu7 = 100 * (0,00211/0,0024) = 88,34% Mu8 = 100 * (0,00119/0,0013) = 93,81% Mu9 = 100 * (0,00083/0,0009) = 95,79% Mu10 = 100 * (0,00070/= 0,0007) = 96,46 % Mu11= 100 * (0,00063/0,0007) = 96,81% По предварительному расчёту Rn, Ом I, мА Un, В Рист, Вт Pr, Вт Pn, Вт Mu, % 0 7,8 0 0,0205 0,02048 0 0 10 7,6 0,076 0,0199 0,01930 0,00058 2,94 50 6,8 0,342 0,0178 0,01545 0,00234 13,16 100 6 0,604 0,0157 0,01206 0,00366 23,26 500 3,1 1,566 0,0081 0,00324 0,00491 60,24 1000 1,6 1,954 0,0051 0,00126 0,00382 75,19 2500 0,9 2,296 0,0024 0,00028 0,00211 88,34 5000 0,5 2,439 0,0013 0,00008 0,00119 93,81 7500 0,3 2,490 0,0009 0,00004 0,00083 95,79 9000 0,27 2,508 0,0007 0,00003 0,00070 96,46 10000 0,25 2,516 0,0007 0,00002 0,00063 96,81 Графики зависимостей для 1 схемы: По эксперементальным данным: Rn, Ом I, мА Un, В Рист, Вт Pr, Вт Pn, Вт Mu, % 0 7,8 0 0,0205 0,02048 0 0 10 7,6 0,076 0,0199 0,01930 0,00058 2,94 50 6,8 0,342 0,0178 0,01545 0,00234 13,16 100 6 0,604 0,0157 0,01206 0,00366 23,26 500 3,1 1,566 0,0081 0,00324 0,00491 60,24 1000 1,6 1,954 0,0051 0,00126 0,00382 75,19 2500 0,9 2,296 0,0024 0,00028 0,00211 88,34 5000 0,5 2,439 0,0013 0,00008 0,00119 93,81 7500 0,3 2,490 0,0009 0,00004 0,00083 95,79 9000 0,27 2,508 0,0007 0,00003 0,00070 96,46 10000 0,25 2,516 0,0007 0,00002 0,00063 96,81 Схема 2: Графики зависимостей для схемы 2: Вопросы для самопроверки: 1. Какой источник называется источником ЭДС. Приведите примеры независимых и зависимых источников. Источники ЭДС - это такие элементы электрической цепи, у которых разность потенциалов на выходе не зависит от величины и направления протекания тока, т.е. их вольтамперные характеристики (ВАХ) представляют собой прямые линии параллельные оси I. Источник ЭДС обозначается кружком со стрелкой, указывающей направление ЭДС. Независимый источник ЭДС – двухполюсный элемент с заданной величиной ЭДС, не зависящей от параметров цепи, подключенной к нему и с неопределенным зависящим от нагрузки током. В ТЭЦ реальные источники заменяют некоторой идеализированной моделью, состоящей из комбинации идеального источника ЭДС Е и его внутреннего сопротивления r. Зависимые источники содержат идеальный источник ЭДС, ЭДС которых зависит от напряжения в каком-либо другом месте электрической цепи. Существует два типа зависимых источников ЭДС: источник напряжения, управляемый напряжением и источник напряжения, управляемый током. 2. Режимы работы источника ЭДС. Режим, при котором ток равен нулю I=0, называется режимом холостого хода, в этом случае UH=UX=E. Физически это равносильно отключению нагрузки (RH=). Режим, при котором напряжение равно нулю UH=0, называется режимом короткого замыкания (RH=0). В этом случаи ток достигает своего максимального значения I=IK=E/r. Если положить внутреннее сопротивление источника равным нулю r = 0, то нагрузочная характеристика не будет зависеть от тока UH=E. В этом случае источник называется идеальным. 3. Чему равно падение напряжения на нагрузке UH при RH = r? Падение напряжения на нагрузке при RH=r равно половине ЭДС. 4. Чему равна мощность выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Pr при RH=r? Мощность выделяемая на внутреннем сопротивлении источника при R H=r равна Половине мощности источника. 5. Чему равен КПД при RH=r? КПД равен 50%.
