Метод еквівалентного генератора

Цей метод доцільно застосовувати, коли необхідно визначити струм лише в одній гілці складного електричного кола і особливо тоді, коли треба визначити струм для декількох значень опору цієї гілки. Сутність методу полягає в тому, що гілку з резистором R₂₁ розглядають як окрему зовнішню гілку складного кола, а всю іншу частину кола, в якій містяться всі джерела живлення та резистивні опори розглядають по відношенню до гілки cd, як еквівалентний всій решті кола генератор з ЕРС Е_екв та внутрішнім опором R_екв (рис. 2.3,а).

Якщо знайти ЕРС еквівалентного генератора та його внутрішній опір, струм у гілці cd з опором R₂₁ можна визначити за виразом

. (2.7)

На першому етапі слід відокремити гілку cd від еквівалентного генератора і знайти напругу на його виводах cd при відсутності навантаження, тобто напругу холостого ходу U_{cd х.х.}. Напруга холостого ходу U_{cd х.х.}, як це видно з схеми (рис. 2.3,б), дорівнює ЕРС генератора Е_екв, оскільки спад напруги на внутрішнім опорі генератора R_екв при відсутності

Рис.2.3. Схема заміщення мостової схеми схема за методом еквівалентного генератора.

струму дорівнює нулю, тобто Е_екв= U_{cd х.х}.

Внаслідок відокремлення від цілого кола гілки з опором R₂₁, отримуємо коло, яке показано на рис. 2.4,а, для якого визначаємо U_{cd х.х} , одним з раніш засвоєних методів.

На другому етапі слід знайти внутрішній опір еквівалентного генератора R_екв. Для цього слід замінити усі джерела живлення всередині еквівалентного генератора їх внутрішніми опорами (для ідеальних джерел ЕРС ці опори дорівнюють нулю, а для ідеальних джерел струму – нескінченності), прийнявши їх параметри E та J рівними нулю, і визначити еквівалентний опір всього складного кола на затискачах cd (R_екв =R_вх) при відсутності опору зовнішньої гілки R₂₁ рис. 2.4,б.

Струм у резисторі R₂₁ (рис 2.3 ) визначається за виразом (2.7), а вихідна напруга мостової схеми згідно (2.6).

Рис. 2.4. Розрахункова схема моста за методом еквівалентного генератора.

Дослідне значення вихідної напруги U_вих. мосту постійного струму можна визначити за наступними виразами:

, (2.8)

де U_х.х.= U_cd - напруга холостого ходу при відключеному резисторі R₂₁;

R_к.з. = R_екв - опір щодо точок розірвання моста при закороченому джерелі живлення;

I_кз – струм через амперметр РА1, при закороченому резисторі R₂₁.

Струм в резисторі R₂₁ визначаємо за виразом

(2.9)

а, вихідну напругу мостової схеми згідно (2.6).

Опис лабораторного устаткування

Для виконання лабораторної роботи збирається схема керованого випрямляча (E = U_вх) з фільтром (С₂ = С_{2 max}) (рис. 2.5) і досліджувана мостова схема (рис.2.6 ). За допомогою резистора R₂, по показам вольтметра PV5, установлюється напруга в межах (40…50) В, що забезпечує вхідну напругу мостової схеми U_вх=17 В. Мостова схема включається під напругу перемикачем S13.

Рис. 2.5. Схема керуємого випрямляча

Для дослідження електричного кола з двома джерелами живлення і визначення балансу мостової схеми (рис. 2.6), перемикач S14 повинний знаходитися у нижньому положенні. Величину ЕРС джерела (Е₁) установлюють за допомогою перемикача Е1, де розподіли зазначені у вольтах.

Для дослідження електричного кола з одним джерелом живлення і визначення балансу мостової схеми (рис. 2.6), перемикач S14 повинний знаходитися у верхньому положенні.

Технічні дані вимірювального моста:

R₁₈ = 4,7 кОм;

R₁₉ = 10 кОм;

R₂₀ = 4,7 кОм.

Дослід холостого ходу та дослід короткого замикання для гілки з резистором R₂₁ виконується в такій послідовності :

• перемикачем S15 установлюється режим холостого ходу і вольтметром PV1 вимірюється напруга U_х.х.;

Рис. 2.6. Мостова схема постійного струму.

• перемикачем S15 установлюється режим короткого замикання і амперметром PA1 вимірюється струм I_к.з.;