лабораторная 2

Федеральное агентство связи

Ордена Трудового Красного Знамени

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра «Теория электрических цепей»

Отчет по лабораторной работе №2

по дисциплине «Электротехника» на тему:

«Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения»

Выполнил: студент группы БСТ21

Руководитель: Волков А.С.

Москва, 2022 г.

1.Цель работы

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

2.Результаты машинного и предварительного эксперимента. Для цепи с независимым источником напряжения

Рисунок 1. Схема цепи

Начальные данные:

E=2,4 B – ЭДС источника;

r = 320 Oм – внутреннее сопротивление источника;

R = 0, 10, 20, 40, 80, 320, 1280, 2560 и 5000 Ом – сопротивление нагрузки

I = E/(r + R) – ток в нагрузке от сопротивления R;

Uн = IRн = f(Rн) – падение напряжения на нагрузке от сопротивления Rн;

Pист = EI = f(Rн) – мощность источника тока от сопротивления Rн;

Pr = I²r = f(Rн) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления Rн;

Pн = I²Rн = f(Rн) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления Rн;

η = 100%( Pн/ Pист) = f(Rн) - КПД цепи от сопротивления нагрузки Pн.

Результаты занесем в таблицу.

По результатам письменных расчетов
Rн, Om	I, mA	Uн, B	Рист, Вт	Рr, Вт	Рн, Вт	η, %
0	7,5	0	0,018	0,018	0	0
10	7,273	0,07273	0,017455	0,016922	0,000529	3,03065
20	7,059	0,14116	0,016942	0,015940	0,000997	5,88478
40	6,667	0,26668	0,016001	0,014194	0,001774	11,08681
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	2,1248	0,001992	0,00022	0,001776	89,15663
5000	0,451	2,255	0,001082	0,000065	0,001017	93,9926

График 1. Зависимости тока от сопротивления нагрузки I(R2)

График 2. Зависимость напряжения от сопротивления нагрузки

График 3. Зависимость мощности источника от сопротивления нагрузки

График 4. Зависимость мощности на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

График 5. Зависимость мощности выделяемой от сопротивления нагрузки

График 6. Зависимость КПД цепи от сопротивления нагрузки

Сделаем проверку, используя Micro-Cup и занесем результаты в таблицу.

По результатам машинного расчета
Rн, Om	I, mA	Uн, B	Рист, Вт	Рr, Вт	Рн, Вт	η, %
0	7,5	0	0,018	0,018	0	0
10	7,2	0,072	0,01728	0,017	0,0005184	3
20	7,1	0,142	0,01704	0,016	0,001	5,9
40	7	0,28	0,0168	0,0156	0,00196	12
80	6	0,48	0,0144	0,012	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	0,83	2,1248	0,001992	0,00022	0,0018	90,4
5000	0,45	2,25	0,00108	0,000065	0,001013	93,985

3. Результаты машинного и предварительного эксперимента. Для зависимого источника ИНУТ

Рисунок 2. Схема цепи ИНУТ

Начальные данные:

ИНУТ: γ = 3 Ом – управляющее сопротивление;

i(t) = 2sin(2πft) – управляющий ток, f = 2 кГц – частота;

Rн=100, 200 Ом– значения сопротивления нагрузки

Um = Im * γ – амплитуда напряжения.

Результаты занесем в таблицу.

По предварительному расчету				ЭВМ
Rн, Ом	γ, Ом	Im, A	Um, B	Um, B
100	3	2	6	6
200	3	2	6	6
100	3	3	9	9
200	3	3	9	9

График 7. Сопротивление нагрузки = 100 Ом, амплитуда управляющего напряжения = 2 В

График 8. Сопротивление нагрузки = 200 Ом, амплитуда управляющего напряжения = 2 В

График 9. Сопротивление нагрузки = 100 Ом, амплитуда управляющего напряжения = 3 В

График 10. Сопротивление нагрузки = 200 Ом, амплитуда управляющего напряжения = 3 В

Выводы:

1. Сопротивление нагрузки не влияет на амплитуду тока ИНУТ.

2. С увеличением амплитуды управляющего напряжения растёт и амплитуда тока ИНУТ.

Ответы на вопросы

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

Источник ЭДС - это активный элемент с двумя зажимами, напряжение на которых не зависит от тока, проходящего через источник. Примеры независимых источников: источники-батарея, конденсатор. Примеры зависимых источников: электронные лампы, транзисторы, операционные усилители.

2. Режимы работы источника ЭДС.

Существуют 4 режима работы источника:

Режим, при котором ток равен I = 0, называется режимом холостого хода, в этом случае UH = UX = E. Физически это равносильно отключению нагрузки (RH = ∞).

Режим, при котором напряжение равно UH = 0, называется режимом короткого замыкания (RH = 0). В этом случаи ток достигает своего максимального значения I = IK = E/r.

Номинальный режим – это режим, на который рассчитывается источник (т.е. напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями)

Согласованный режим — это режим, при котором в нагрузку отдается максимальная мощность.

3. Чему равно падение напряжения на нагрузке Uн при Rн = r?

Uн = Ir = E/(r + r) * r = E/2 = 2.4/2 = 1,2 B

4. Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении и источника Р, при Rн = г?

P = (E/(r+r))^2 * r = 0,0045 Вт.

5. Чему равен КПД при Rн = r?

η = 100%( Pн/ Pист) = 100% * ((E/(r+r))^2 * r) / (E/r) = 50%