Федеральное агентство связи Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» Кафедра «Теории электрических цепей» ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 «Исследование на ЭВМ характеристик источников тока» по ТОЭ Выполнила: студентка группы БИН1901 Назмутдинова И.Р. Проверил: Микиртичан А.Г. Москва 2020 г. Оглавление 1. Цель работы ............................................................................................................. 3 2. Индивидуальный вариант ...................................................................................... 3 3. Результат машинного эксперимента ..................................................................... 4 4. Выводы ..................................................................................................................... 8 2 1. Цель работы С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики независимого источника тока. Познакомиться с зависимыми источниками. 2. Индивидуальный вариант J = 7,5 мА – ток источника постоянного тока; r = 318 Ом – внутреннее сопротивление источника постоянного тока; RH = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5515 Ом – сопротивление нагрузки. I = J/(1 + RH/r) = f(RH) – ток в нагрузке от сопротивления нагрузки RH. Зависимости: UH = IRH = f(RH) – падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки RH; PИСТ = JUH = f(RH) – мощность источника от сопротивления нагрузки RH; Pr = UH2/r = f(RH) – мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки RH; PH = I2RH = f(RH) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки RH; η = 100%(PH/PИ) = f(RH) – коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки RH; RH, Ом 0 10 20 40 80 160 320 640 1280 2560 5515 I, мА UH, В 7,5 7,27 7,06 6,66 5,99 4,99 3,74 2,49 1,49 0,83 0,41 0 0,073 0,141 0,266 0,479 0,798 1,197 1,594 1,907 2,125 2,261 По предварительному расчёту PИСТ, Вт Pr, Вт 0 0 0,000545 0,0000166 0,001059 0,0000627 0,001998 0,0002232 0,003594 0,0007221 0,005988 0,0020045 0,008976 0,0045042 0,011952 0,007986 0,014304 0,0114384 0,015936 0,0141974 0,016959 0,016078 Таблица 1 PH, Вт η, % 0 0,0005285 0,0009969 0,0017742 0,0028704 0,003984 0,004476 0,0039681 0,0028417 0,0017636 0,0009271 0 96,9 94,1 88,8 79,9 66,5 49,9 33,2 19,9 11,1 5,5 3 RH, Ом 0 10 20 40 80 160 320 640 1280 2560 5515 I, мА 7,5 7,27 7,06 6,66 5,99 4,99 3,74 2,49 1,49 0,83 0,41 UH, В 0 0,073 0,141 0,266 0,479 0,798 1,196 1,593 1,91 2,121 2,255 Получено экспериментально Pист, Вт Pr, Вт PH, Вт 0 0 0,000545 0,0000167 0,001058 0,0000627 0,001999 0,0002233 0,003595 0,0007227 0,005987 0,002004 0,008972 0,0045 0,01195 0,007983 0,014328 0,011477 0,015911 0,014153 0,016912 0,01599 Таблица 1 η, % 0 0,0005287 0,0009957 0,001775 0,002873 0,003983 0,004472 0,003967 0,002851 0,001758 0,000922 0 96,9 94,1 88,8 79,9 66,5 49,8 33,2 19,9 11,1 5,5 S = 3 A/B; u(t) = 2sin(2πft); f = 2 кГц; RH = 100 и 200 Ом RH, Ом 100 200 По предварительному расчёту S, A/B Um, В 3 2 3 2 Таблица 2 J, A 6 6 ЭВМ J, A 6 6 3. Результат машинного эксперимента Рисунок 1 – Схема 1 4 Рисунок 2 – График зависимости тока от сопротивления нагрузки Рисунок 3 – График зависимости напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки Рисунок 4 – График зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки 5 Рисунок 5 – График зависимости мощности выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки Рисунок 6 – График зависимости мощности выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки Рисунок 7 – График зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки 6 Рисунок 8 – Схема 2 Рисунок 9 – График зависимости тока от времени и управляющего напряжения при RH = 100 Ом 7 Рисунок 10 – График зависимости тока от времени и управляющего напряжения при RH = 200 Ом Рисунок 11 – График зависимости тока от времени и управляющего напряжения при Um = 3 В 4. Выводы Данные, полученные в результате вычислений в программе Micro-Cap по графикам, совпадают с данными, полученными в результате предварительных вычислений. Сопротивления нагрузки никак не влияют на амплитуду тока 8 ИТУН. При увеличении амплитуды управляющего напряжения увеличивается амплитуда тока ИТУН. 9 Вопросы 1) Какой источник называется источником тока. Приведите примеры независимых источников. 2) Режимы работы источников тока 3) Чему равно падение напряжения на нагрузке UH при RH = r? 4) Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Pr при RH = r? 5) Чему равен КПД при RH = r? Ответы на вопросы 1) Источник электрической энергии представляет собой прибор, преобразующий какой-либо вид энергии в электрическую энергию. В проводящей среде создается электрическое поле, которое и вызывает упорядоченное, направленное движение носителей электрических зарядов, то есть электрический ток. Происхождение электрического тока сопровождается непрерывным расходованием энергии на преодоление сопротивления. Важными разновидностями источников ЭДС и тока являются зависимый источник ЭДС и зависимый источник тока. Зависимым источником электродвижущей силы называют такой источник, в котором ЭДС зависит от тока или напряжения в некотором участке цепи. Часто такие источники также называют управляемыми. Если значение ЭДС источника зависит от тока (или напряжения), то говорят, что такой источник управляем током (или напряжением). 2) 1. Режим холостого хода – это режим, при котором сопротивление приемника стремится к бесконечности – на практике это соответствует разрыву электрической цепи. Соответствует разомкнутым зажимам источника, при этом ток в нагрузке отсутствует I = 0. Используется для измерения ЭДС источника. 2. Режим короткого замыкания характеризуется тем, что сопротивление приёмка становится равным нулю. Создается при замыкании зажимов источника накоротко, т.е. напряжение на нагрузке равно нулю, т. к. ее сопротивление равно нулю RH = 0, следовательно, UH = 0. 3. Согласованный режим – это режим, при котором источник отдает в приемник максимальную мощность. Когда RBH = RH и характеризуется максимально возможной мощностью передачи от источника к приемнику. 10 4. Номинальный режим – работа источника и приемника при номинальных значениях токов и напряжений, на которые они рассчитаны. Характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями. 3) 1,20 В 4) 4,5 Вт 5) 50% 11
