Федеральное Агентство Связи Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

Центр заочного обучения по программам бакалавриата

Кафедра ТЭЦ

Отчет

Лабораторная работа № 2

«Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения»

Выполнил: Иванов Иван, студент группы БСТ17хх

Цель работы

С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики источников напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками.

Результаты предварительного расчёта и машинного эксперимента

Для цепи с независимым источником напряжения

Схема цепи представлена на Рисунок 1.

Рисунок 1

По предварительному расчёту
Rн, Ом	I, мА	Uн, В	Pист, Вт	Pr, Вт	Pн, Вт	η, %
0	7.5	0	0.018	0.018	0	0
10	7.273	0.073	0.017	0.01693	0.00053	3.03
20	7.059	0.141	0.017	0.01594	0.001	5.882
40	6.667	0.267	0.016	0.01422	0.00178	11.111
80	6	0.48	0.014	0.01152	0.00288	20
320	3.75	1.2	0.009	0.0045	0.0045	50
1280	1.5	1.92	0.004	0.00072	0.0288	80
2560	0.833	2.133	0.002	0.00022	0.00178	88.889
5000	0.451	2.256	0.001	0.00007	0.00102	93.985

Получено экспериментально
Rн, Ом	I, мА	Uн, В	Pист, Вт	Pr, Вт	Pн, Вт	η, %
0	7.5	7.5*10-9	0.018	0.018	56*10-12	313*10-9
10	7.273	0.072	0.01746	0.01693	0.000529	3.03
20	7.059	0.141	0.01694	0.01595	0.000996	5.882
40	6.667	0.267	0.016	0.01422	0.001778	11.111
80	6	0.48	0.0144	0.01152	0.00288	20
320	3.75	1.2	0.009	0.0045	0.0045	50
1280	1.5	1.92	0.0036	0.00072	0.00288	80
2560	0.833	2.133	0.002	0.000222	0.001778	88.889
5000	0.451	2.256	0.00108	0.000065	0.001018	93.985

Графики зависимостей параметров от сопротивления нагрузки:

Рисунок 2 - График зависимости тока от сопротивления нагрузки

Рисунок 3 - График зависимости напряжения от сопротивления нагрузки

Рисунок 4 - График зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки

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

Для цепи с источником напряжения, управляемым током

Схема цепи представлена на Рисунок 8.

Рисунок 8

По предварительному расчёту				ЭВМ
Rн, Ом	γ, Ом	Im, А	Um, В		Um, В
100	3	2	6		6
200	3	2	6		6
100	3	3	-		9
200	3	3	-		9

Осциллограммы напряжения источника и управляющего тока:

Рисунок 9 - Сопротивление нагрузки = 100 Ом, амплитуда управляющего напряжения = 2 В

Рисунок 10 - Сопротивление нагрузки = 200 Ом, амплитуда управляющего напряжения = 2 В

Рисунок 11 - Сопротивление нагрузки = 100 Ом, амплитуда управляющего напряжения = 3 В

Рисунок 12 - Сопротивление нагрузки = 200 Ом, амплитуда управляющего напряжения = 3 В

Выводы

1. Для цепи с независимым источником напряжения и для цепи с ИНУТ данные, полученные в предварительном расчёте, совпадают с данными, полученными в результате машинного эксперимента. Это говорит о том, что для расчёта этих цепей на практике можно применять те же законы и правила, которые были использованы для предварительного расчёта.

2. В цепи с ИНУТ изменение сопротивления нагрузки не влияет на амплитуду тока ИНУТ. С увеличением амплитуды управляющего напряжения растёт и амплитуда тока ИНУТ.

Вопросы для самопроверки

1. Какой источник называется источником ЭДС? Приведите примеры зависимых и независимых источников.

Источник ЭДС (он же источник напряжения) - идеализированный элемент, напряжение на зажимах которого не зависит от тока, протекающего через источник, и равно его ЭДС.

Примеры: гальванические элементы (независимые источники ЭДС), операционный усилитель (зависимый источник ЭДС), транзистор (зависимый источник тока)

2. Режимы работы источника ЭДС.

Режим холостого хода: ток равен 0, следовательно, внешнее напряжение источника равно ЭДС источника. Физически это равносильно отключению нагрузки.

Режим короткого замыкания: внешнее сопротивление равно 0, ток достигает максимального значения, равного E/r.

3. Чему равно падение напряжения на нагрузке U_н при R_н = r?

U_н = I*R_н = E*R_н/(r + R_н) = E/2

4. Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника, P_r при R_н = r?

P_r = I²r = E²/4r

5. Чему равен КПД при R_н = r?

КПД = 100%*P_н/ P_ист = 100%*I²* R_н/E*I = 100%*I*r/E =100%*E*r/E*2r 50%

Москва, 2019