Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабы (Мосичев) / Лабораторная работа №2

.docx
Скачиваний:
2
Добавлен:
04.09.2024
Размер:
1.81 Mб
Скачать

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»

(МТУСИ)

Кафедра теории электрических цепей

Лабораторная работа №2

по дисциплине

«Электротехника»

на тему

Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения

Выполнил: студент группы БББ0000 факультета ИТ Фамилия И.О.

Проверил: к.т.н. Мосичев А.В.

Москва 2023г.

Цель работы:

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

Исходные данные:

Е = 2.4 В – ЭДС источника;

r = 320 Ом – внутреннее сопротивление источника;

= 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 1280, 2560 и 5000 Ом – сопротивление нагрузки;

Расчётные формулы:

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

= I = f( ) – падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки Rн;

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

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

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

η =100% * ( ) = f( ) – коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузке .

  1. Предварительный расчёт

Проведём предварительный расчёт и построим графики в программе Scilab.

Рисунок 1 – Расчёт зависимости тока в нагрузки от сопротивления нагрузки

Рисунок 2 – График зависимости тока в нагрузки от сопротивления нагрузки

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

Рисунок 4 – График зависимости падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки

Рисунок 5 – Расчёт зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 6 – График зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 7 – Расчёт зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 8 – График зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 9 – Расчёт зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки

Рисунок 10 – График зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки

Рисунок 11 – Расчёт зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки

Рисунок 12 – График зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки

2 Экспериментальный расчёт

В программе Micro-Cap воссоздадим схему цепи, построим графики функций и найдём искомые значения, чтобы сравнить их с предварительными расчётами.

Рисунок 13 – Схема цепи

Рисунок 14 – Экспериментально полученный график зависимости тока в нагрузки от сопротивления нагрузки

Рисунок 15 – Экспериментально полученный график зависимости падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки

Рисунок 16 – Экспериментально полученный график зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 17 – Экспериментально полученный график зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 18 – Экспериментально полученный график зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки

Рисунок 19 – Экспериментально полученный график зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки

Все значения, найденные по точкам на графиках, внесём в единую таблицу вместе с результатами предварительного расчёта (таблица 1).

Таблица 1 – Полученные данные

По предварительному расчёту

Rн, Ом

I,мА

Uн, В

Pист, Вт

Pr, Вт

Pн, Вт

n, %

0

7,500

0

0.018

0.018

0

0

10

7,272

0.0727

0.0174

0.0169

0.0005

3.03

20

7,058

0.1411

0.0169

0.0159

0.0009

5.88

40

6,666

0.2666

0.016

0.0142

0.0017

11.11

80

6

0.48

0.0144

0.0115

0.0028

20

320

3,75

1.2

0.009

0.0045

0.0045

50

1280

1,5

1.92

0.0036

0.0007

0.0028

80

2560

0,833

2.1333

0.002

0.0002

0.0017

88.89

5000

0,451

2.2556

0.0011

0.0001

0.001

93.98

Получено экспериментально

I,мА

Uн, В

Pист, Вт

Pr, Вт

Pн, Вт

n, %

7,5000

0

0,018

0,018

0

0

7,2730

0,0727

0,0174

0,0169

0,0005

3,03

7,0590

0,1412

0,0169

0,0159

0,001

5,88

6,6670

0,2667

0,0402

0,0142

0,0018

11,11

6,0000

0,4799

0,0144

0,0115

0,0029

20

3,7500

1,2

0,009

0,0045

0,0045

50

1,5000

1,92

0,0036

0,0007

0,0029

80

0,8333

2,133

0,002

0,0002

0,0018

88,88

0,4511

2,256

0,0011

0,0001

0,0001

93,98

Выводы

В данной работе с помощью программы Micro-Cap мы получили внешние характеристики источников напряжения, познакомились с зависимыми источниками.

Значения и графики, полученные в ходе эксперимента в Micro-Cap, совпадают с данными, полученными в ходе предварительного расчёта в программе Scilab. Это подтверждает корректность проведённого эксперимента и расчётов.

Вопросы для самопроверки

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

Источником ЭДС называется независимый источник напряжения – двухполюсный элемент с заданной величиной ЭДС (разностью потенциалов), не зависящей от параметров цепи, подключенной к нему (не зависящей от нагрузки), и с неопределенным зависящим от нагрузки током.

Независимые источники ЭДС – батарея (аккумулятор); генератор.

Зависимые источники ЭДС – источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН); источник напряжения, управляемый током (ИНУТ);

  1. Режимы работы источника ЭДС.

  1. Режим холостого хода (I = 0, Uхх = E) – когда к источнику не подключена нагрузка.

  2. Режим нагрузки – когда к источнику подключён потребитель и в цепи протекает ток.

  3. Режим короткого замыкания (U = 0, = 0) – режим, при котором ток достигает максимального значения (I= =E/r).

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

= I ; I = E/(r + ); Rн = r => = (E/2r)*r = E/2.

= E/2 = (2,4)/2 = 1,2 В.

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

= r; I = E/(r + ); Rн = r => = *r = /4r.

= /4r = /4*320 = 0,0045 Вт.

  1. Чему равен КПД при Rn = r?

η =100% * ( ); = ; = EI; I = E/(r + ) =>

η =100% * ( /(EI) = 100% * /E = 100% * r/E) = 100% * 1/2 =

= 50%.