3.5. Лабораторная работа №5 Передача мощности от активного двухполюсника к нагрузке
3.5.1. Общие сведения
Двухполюсник это любая, сколь угодно сложная цепь, имеющая два зажима для подключения внешних цепей. Активный двухполюсник имеет внутри себя источники питания. При расчёте электрических цепей, согласно теореме об эквивалентном генераторе, он может быть заменён эквивалентной ЭДС, равной напряжению холостого хода двухполюсника и внутренним сопротивлением, равным входному сопротивлению двухполюсника (рисунок 3.9).
а) б)
Рисунок 3.9 – Схемы двухполюсника: а) – обобщенная; б) - эквивалентная
После такой замены могут быть найдены ток, напряжение, и мощность, потребляемая в нагрузке по формулам:
Согласно этим выражениям ток, напряжение, и мощность изменяются при увеличении сопротивления нагрузки, как показано на графике (рисунок 3.10). В нагрузке выделяется максимальная мощность при RH = RГ. Такой режим называется согласованным.
Рисунок 3.10 – Зависимости тока, напряжения и мощности от сопротивления нагрузки
Параметры эквивалентного генератора могут быть определены экспериментально из опытов холостого хода и короткого замыкания. При холостом ходе непосредственно измеряется UXX = EГ, а при коротком замыкании измеряется ток короткого замыкания IКЗ и вычисляется RГ = UXX / IКЗ.
3.5.2. Экспериментальная часть
3.5.2.1. Задание
Экспериментально определить параметры эквивалентного генератора, снять зависимости IH(RН), UH(RН) и РH(RН) и построить графики. определить параметры эквивалентного генератора расчётом по известной схеме и номинальным параметрам элементов, рассчитать те же зависимости и сравнить с экспериментальными.
3.5.2.2. Порядок выполнения эксперимента
- Соберите цепь согласно принципиальной схеме (рисунок 3.11) и монтажной схеме (рисунок 3.12). Включите питание и, вращая ручку переменного резистора, убедитесь, что ток и напряжение на нагрузке изменяются.
Рисунок 3.11 – Упрощенная принципиальная схема для исследования передачи мощности в нагрузку
Рисунок 3.12 - Монтажная схема принципиальной схемы электрической цепи рисунка 3.11.
- Выньте из гнёзд наборного поля переменный резистор 1 кОм и измерьте напряжение холостого хода. Запишите его значение в верхнюю строку таблицы 3.5.
- Вставьте на место резистора перемычку и измерьте ток короткого замыкания, вычислите RГ и запишите их значения также в верхнюю строку таблицы 3.5.
- Вставьте на своё место переменный резистор и, изменяя значение сопротивления нагрузки, записывайте в таблице 3.5 значения тока и напряжения на нагрузке.
- Вычислите по закону Ома значения сопротивлений нагрузки RН, мощности РH и на рисунке 3.13 постройте графики IH(RН), UH(RН) и РH(RН).
- Сделайте расчёт параметров эквивалентного генератора, рассчитайте зависимости IH(RН), UH(RН) и РH(RН) при RH = 0…1 кОм (табл.3.6) и на одном рисунке с опытными графиками постройте расчётные.
Сравните результаты и сделайте выводы.
Таблица 3.5
Опытные значения: Uxx = ……B, Iкз = …..мА, RГ = …..Ом, |
||||||||||
U, B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РН , мВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RH , Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.6
Расчетные значения: Uxx = ……B, Iкз = …..мА, RГ = …..Ом, |
||||||||||
U, B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РН , мВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RH , Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.13 - Экспериментальные графики