Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Ордена трудового красного знамени федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра

Теория электрических цепей

Лабораторная работа №2

«Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения»

Выполнил студент

Проверил доц. Микиртичан А.Г.

1. Цель работы

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

2. Задание для лабораторной работы

Изучить основные положения теории цепей об источниках стр. 16-20, 83-83 [1] и стр. 18-24 [2]. Выполнить предварительный расчёт, письменно ответить на вопросы для самопроверки.

3. Предварительный расчет

Рассчитать и построить зависимость тока I от сопротивления нагрузки R_н в цепи (рис. 1а).

Принять:

Е =2,4 В – ЭДС источника;

R = 360 Ом – внутреннее сопротивление источника;

R_н = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 8000 Ом – сопротивление нагрузки;

I = E/(r + R_н) – ток в нагрузке от сопротивления нагрузки R_н.

Данный график занести в соответствующий раздел отчёта. Полученные запишите в табл. 1.

Для той же цепи рассчитать и построить следующие зависимости:

U_н = IR_н = f(R_н) – падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки R_н;

Р_ИСТ = EI = f(R_н) – мощность источника от сопротивления нагрузки R_н;

Р_r = I²r = f(R_н) – мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки R_н;

Р_н = I²R_н = f(R_н) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки R_н.

Ƞ = 100%(Р_н/Р_и) = f(R_н) – коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки R_н.

Данные графики занести в соответствующие разделы отчёта. Полученные данные записать в табл. 1.

Таблица 1

По предварительному расчёту							Получено экспериментально
Rн, Ом	I, мА	Uн, В	Рист, ВТ	Рr, ВТ	Рн, ВТ	Ƞ, %	I, мА	Uн, В	Рист, ВТ	Рr, ВТ	Рн, ВТ	Ƞ, %
0	6,7	0	16,1	16	0	0	6,7	0	16,1	16	0,0	0,0
10	6,5	0,1	15,6	15,2	0,4	2,7	6,5	0,1	15,6	15,2	0,4	2,7
20	6,3	0,1	15,1	14,4	0,8	5,3	6,3	0,1	15,1	14,4	0,8	5,3
40	6	0,2	14,4	13	1,4	10	6	0,2	14,4	13	1,4	10
80	5,5	0,4	13,2	10,7	2,4	18,2	5,5	0,4	13,2	10,7	2,4	18,2
320	3,5	1,1	8,4	4,5	4	47,1	3,5	1,1	8,4	4,5	4,0	47,1
1280	1,5	1,9	3,6	0,8	2,7	78	1,5	1,9	3,6	0,8	2,7	78,0
2560	0,8	2,1	1,9	0,2	1,7	87,7	0,8	2,1	1,9	0,2	1,7	87,7
8000	0,3	2,3	0,7	0,0	0,7	95,7	0,3	2,3	0,7	0	0,7	95,7

3.3. Для цепи (рис. 1б) с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИНУТ) рассчитать амплитуду напряжения U_m на нагрузке, если управляющее сопротивление Ƴ = 3 Ом, управляющий ток i(t) = 2sin(πft), f = 2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки R_н 100 Ом и 200 Ом.

Полученные данные записать в табл. 2.

Таблица 2

По предварительному расчёту				ЭВМ
Rн, Ом	Ƴ, Ом	Im, А	Um, B	Um, B
100	3	1,8	5,4	5,4
200	3	1,8	5,4	5,4

4. Графики теоретических зависимостей.

Зависимость тока от сопротивления нагрузки

Зависимость напряжения от сопротивления нагрузки

Зависимость мощности источника от сопротивления нагрузки

Зависимость мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Зависимость мощности выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки

Зависимость КПД цепи от сопротивления нагрузки

4. Сборка схемы

Эксперимент №1

Исследование характеристик источника:

Построение зависимости тока от сопротивления нагрузки

Построение зависимости напряжения от сопротивления нагрузки

Построение зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки

Построение зависимости мощности выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Построение зависимости мощности, выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки

Построение зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки

Эксперимент №2

Исследование характеристик ИНУТ

100 Oм

200 Ом

Вывод: сопротивление нагрузки не влияет на амплитуду тока ИНУТ.

Выводы:

Данные и графики, полученные в программе Micro-Cap, совпадают с данными и графиками, полученными в результате предварительного расчёта.

Ответы на контрольные вопросы:

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

-Идеальным источником ЭДС (графическое изображение рис.6) называется активный элемент с двумя выводами (активный двухполюсник), напряжение на которых не зависит от величины тока, проходящего через источник. 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). (операционный усилитель)

Режимы работы ЭДС.

-А) Режим холостого хода – это режим, при котором сопротивление приемника стремится к бесконечности – на практике это соответствует разрыву электрической цепи.

-Б) Номинальный режим источника характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями.

-В) Согласованный режим – это режим, при котором источник отдает в приемник максимальную мощность.

-Г) Режим короткого замыкания характеризуется тем, что сопротивление приёмка становится равным нулю.

Чему равно падение напряжения на нагрузке UH при RH = r?

- UH = 1,1 В

50%

Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Pr, при RH = r?

- 4,48

Чему равен КПД при RH = r?

- 47,1

Москва 2021