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 «Теории электрических цепей»

Лабораторная работа №3

«Исследование на ЭВМ характеристик источников тока»

Москва 2021

Содержание

1. Цель работы 3

2. Первая цепь 3

3. Вторая цепь 9

Вывод 10

Ответы на вопросы 11

1. Цель работы

С помощью программы Micro Cap получить внешние характеристики независимого источника тока. Познакомиться с зависимыми источниками.

2. Первая цепь

Предварительный расчет

Принять:

J = 7,4 мА– ток источника постоянного тока;

r = 316 Ом – внутреннее сопротивление источника постоянного тока;

Rн = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560, 4900 Ом – сопротивление нагрузки;

– ток в нагрузке от сопротивления нагрузки .

– падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки .

– мощность источника от сопротивления нагрузки .

– мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки .

– мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки .

– коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки .

Данные, полученные по предварительному расчету записаны в таблицу 1.

Таблица 1 – Предварительный расчёт

	I, A
0	0,0074	0	0	0	0	-
10	0,0072	0,0717	0,0005	0,000016	0,0005	96,93
20	0,007	0,1392	0,001	0,000061	0,001	94,04
40	0,0066	0,2627	0,0019	0,000218	0,0017	88,76
80	0,0059	0,4724	0,0035	0,000706	0,0028	79,79
160	0,0049	0,786	0,0058	0,001955	0,0039	66,38
320	0,0037	1,1766	0,0087	0,004381	0,0043	49,68
640	0,0024	1,5655	0,0116	0,007755	0,0038	33,05
1280	0,0015	1,8754	0,0139	0,01113	0,0027	19,79
2560	0,0008	2,0815	0,0154	0,01371	0,0017	10,98
4900	0,0004	2,1967	0,0163	0,015271	0,001	6,05

На рисунке 2 изображен график зависимости тока от сопротивления нагрузки

Рисунок 2 – График зависимости тока от сопротивления нагрузки

На рисунке 3 изображен график зависимости падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки

Рисунок 3 – График зависимости падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки

На рисунке 4 изображен график зависимости мощности, отдаваемой источником от сопротивления нагрузки

Рисунок 4 – График зависимости мощности, отдаваемой источником, от сопротивления нагрузки

На рисунке 5 изображен график зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 5 – График зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

На рисунке 6 изображен график зависимости мощности, выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки

Рисунок 6 – График зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки

На рисунке 7 изображен график зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки

Рисунок 7 – График зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки

В таблице 2 представлены значения, полученные экспериментально.

Таблица 2 – Результаты

	I, A
0	0,0074	0	0	0	0	-
10	0,0072	0,0717	0,0005	0,000016	0,0005	96,93
20	0,007	0,1392	0,001	0,000061	0,001	94,04
40	0,0066	0,2627	0,0019	0,000218	0,0017	88,76
80	0,0059	0,4724	0,0035	0,000706	0,0028	79,79
160	0,0049	0,786	0,0058	0,001955	0,0039	66,38
320	0,0037	1,1766	0,0087	0,004381	0,0043	49,68
640	0,0024	1,5655	0,0116	0,007755	0,0038	33,05
1280	0,0015	1,8754	0,0139	0,01113	0,0027	19,79
2560	0,0008	2,0815	0,0154	0,01371	0,0017	10,98
4900	0,0004	2,1967	0,0163	0,015271	0,001	6,05

3. Вторая цепь

На рисунке 8 представлена схема ИТУН

Рисунок 8-Схема ИТУН

Для цепи, изображенной на рисунке , с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИТУН) рассчитать амплитуду тока , если крутизна управления S=3 A/B, управляющее напряжение , f = 2 кГц, для значения сопротивления нагрузки 70 Ом. V1 = 2.6 В. Полученные данные записать в таблицу

Таблица 3 – Предварительный расчёт по цепи ИНУТ и результаты, полученные экспериментально

По предварительному расчету				ЭВМ
	А/В		, А	, А
70	3	2,6	7,8	7,8
140	3	2,6	7,8	7,8

На рисунке изображены графики напряжения ИТУН и силы управляющего тока при сопротивлении 70 Ом

Рисунок 9 – Осциллограммы напряжения ИТУН и силы управляющего тока

На рисунке 10 изображены графики напряжения ИТУН и силы управляющего тока при сопротивлении 140 Ом

Рисунок 10 – Осциллограммы напряжения ИТУН и силы управляющего тока

Вывод

С помощью программы Micro Cap получил внешние характеристики независимого источника тока. Познакомился с зависимыми источниками.

Ответы на вопросы

1. Источник тока – это идеальный элемент, сила тока, проходящая через который не зависит от напряжения на его полюсах и не зависят от сопротивления прочих элементов цепи. Независимые источники тока не зависят от напряжений, возникающих где-то еще в схеме, в то время как зависимые – нет. Зависимые источники тока состоят из пары ветвей. Одна ветвь управления, другая – выходная (источник тока). Свойства зависимых источников: необратимость, нулевая входная мощность, способность генерировать энергию. Пример независимого источника тока – идеальная катушка индуктивности.

2. 1) Режим холостого хода соответствует разомкнутым зажимам источника, при этом ток в нагрузке отсутствует I = 0. Мощность в нагрузке этот режим используется для измерения ЭДС источника.

2) Режим короткого замыкания создается при замыкании зажимов источника накоротко, т.е. напряжение на нагрузке равно нулю, т.к. ее сопротивление равно нулю. Мощность в нагрузке в этом случае равна нулю.

3) Согласованный режим работы источника и нагрузки, когда их сопротивления равны и характеризуется максимально возможной мощностью передачи от источника к приемнику

4) Номинальный режим – работа источника и приемника при номинальных значениях токов и напряжений, на которые они рассчитаны.

3. – падение напряжения на нагрузке равно 0.0037*316=1.16 В.

4. = 0.004 Вт

5. = 0.008 = 50%