МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ СВЯЗИ И МАССОВЫХ
КОММУНИКАЦИЙ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»
ФАКУЛЬТЕТ
«РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
КАФЕДРА
«РАДИОТЕХНИСЕСКИЕ СИСТЕМЫ»
ОТЧЁТ по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
на тему: «Выполнение лабораторной работы №2: исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения»
Выполнил |
|
|
Студент группы БИК 2205 |
_________________ |
|
Проверил |
|
|
Кандидат технических наук |
________________ |
Мосичёв А.В. |
Москва 2023
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
РЕФЕРАТ
Отчёт 26 страниц; 3 приложения.
MICRO-CAP, ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ, ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, СИЛА ТОКА, НАПРЯЖЕНИЕ, МОЩНОСТЬ,
СОПРОТИВЛЕНИЕ.
Цель работы – получить внешние характеристики источника напряжения с помощью программы Micro-Cap. Сравнить полученные с помощью Micro-Cap значения, с непосредственно рассчитанными значениями.
В процессе работы проводилось ознакомление с инструментами,
предоставляемыми программой Micro-Cap, изучение и расчёт внешних характеристик источника напряжения.
По итогу работы: были изучены базовые инструменты построения схем;
графиков различных характеристик построенной цепи в программе Micro-Cap;
проведён сравнительный анализ непосредственно рассчитанных и программно-полученных значений внешних характеристик источника напряжения.
1
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ.............................................................................................................. |
1 |
СОДЕРЖАНИЕ .................................................................................................... |
2 |
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... |
4 |
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ................................................................................... |
5 |
1 ПОСТОНОВКА ВОПРОСА .......................................................................... |
5 |
2 ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ................................................................... |
5 |
2.1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ............................................................ |
5 |
2.1.1 РАСЧЁТ ЗНАЧЕНИЙ ТОКА В НАГРУЗКЕ..................................... |
5 |
2.1.2 РАСЧЁТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, МОЩНОСТЕЙ И КПД ..... |
7 |
2.2 ПОСТРОЕНИЕ И РАСЧЁТ С ПОМОЩЬЮ СИМУЛЯТОРА |
|
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ MICRO–CAP ................................................ |
12 |
2.2.1 ТЕОРИТИЧЕСКАЯ СПРАВКА ...................................................... |
12 |
2.2.2 СБОРКА СХЕМЫ ЦЕПИ С НЕОБХОДИМЫМИ |
|
ПАРАМЕТРАМИ...................................................................................... |
13 |
2.2.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКА ................ |
15 |
2.2.3.3 Построение зависимости мощности источника от сопротивления |
|
нагрузки ..................................................................................................... |
17 |
2.2.3.4 Построение зависимости мощности, выделяемой на внутреннем |
|
сопротивлении источника от сопротивления нагрузки .......................... |
18 |
2.2.3.5 Построение зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от |
|
сопротивления нагрузки ........................................................................... |
20 |
2.2.3.6 Построение зависимости КДП цепи от сопротивления нагрузки |
|
.................................................................................................................... |
21 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................. |
22 |
ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................. |
23 |
ПРИЛОЖЕНИЕ «А» ....................................................................................... |
23 |
ПРИЛОЖЕНИЕ «Б»........................................................................................ |
24 |
ОТВЕТЫ НА ОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ..................................... |
24 |
Вопрос 1. Какой источник называется источником ЭДС? Примеры |
|
независимых и зависимых источников.................................................... |
24 |
|
2 |
|
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx» |
|
Вопрос 2. |
Режимы работы источника ЭДС. ............................................ |
24 |
Вопрос 3. |
Чему равно падение напряжения на нагрузке UH при RH=r?. 25 |
|
Вопрос 4. |
Чему равна мощность, выделяемая, на внутреннем |
|
сопротивлении источника Pr, при RH=r?.................................................. |
25 |
|
Вопрос 5. |
Чему равен КПД при RH=r? ..................................................... |
25 |
ПРИЛОЖЕНИЕ «В» ....................................................................................... |
26 |
|
3
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
ВВЕДЕНИЕ
Micro-Cap – программа для цифровой эмуляции электрических схем, со встроенным графическим редактором.
Цель этой работы – освоение программы Micro-Cap и получение значений внешних характеристик источника напряжения.
Задачи работы заключаются в следующем:
1.Построить схему, моделирующую реальный источник напряжения;
2.Произвести предварительный непосредственный расчёт внешних характеристик источника напряжения;
3.Получить значения внешних характеристик источника напряжения с помощью программы Micro-Cap;
4.Ответить на вопросы для самопроверки.
4
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1 ПОСТОНОВКА ВОПРОСА
В лабораторной работе №2 необходимо рассчитать и построить зависимости различных величин (тока, напряжения, мощности, КПД) от сопротивления нагрузки для идеального источника постоянного напряжения. Произвести расчёты сначала любым удобным способом (с помощью программ, математических пакетов, калькулятора), потом с использованием программы симуляции электрических цепей Micro-cap.
2 ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.1ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ
2.1.1РАСЧЁТ ЗНАЧЕНИЙ ТОКА В НАГРУЗКЕ
Необходимо рассчитать и построить зависимость тока I от сопротивления нагрузки RН в цепи, состоящей из модели идеального источника напряжения (состоит из источника ЭДС (V1) и внутреннего сопротивления R1) и резистора нагрузки (R2). Схема исследуемой цепи построена с помощью программы Micro-cap и изображена на рисунке 1.
5
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
Рисунок 1. Схема исследуемой цепи
Принять:
V = E = 2.4 В – ЭДС источника;
R1 = r = 320 Ом – внутреннее сопротивление источника;
RН = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560, 5000 Ом –
сопротивление нагрузки;
Расчёт тока в нагрузке осуществляется по формуле
I = |
E |
(1) |
(r + RН) |
Где, I [A] – ток в нагрузке от сопротивления нагрузки RН.
Вычисление значения тока в нагрузке производилось с использованием формулы (1) посредством программы, написанной на языке VBA (тело программы находится в приложении «А»). Результаты расчёта представлены в таблице 1 (приложение «В»); график зависимости тока в нагрузке от сопротивления нагрузки представлен ниже.
6
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
Ток в нагрузки (I)
8,000000
7,000000
6,000000
5,000000
4,000000
3,000000
2,000000
1,000000
0,000000
0 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
Сопротивление нагрузки (RН)
Рисунок 2. График зависимости тока в нагрузке от сопротивления нагрузки
2.1.2 РАСЧЁТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, МОЩНОСТЕЙ И КПД
Для этой же цепи расчёт и построение зависимости падения напряжения на нагрузке производится по следующим формулам:
UН = I RН = f(RН) Pист = E I = f(RН) Pr = I2 r = f(RН) PН = I2 RН = f(RН)
η = PН
Pист
Где, UН [В] – падение напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки
Pист [Вт] – мощность источника от сопротивления нагрузки RН;
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
RН;
7
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
Pr [Вт] – мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении от сопротивления нагрузки RН;
PН [Вт] – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления RН;
η [%] – коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки RН.
Вычисление значений падения напряжения, мощностей и КПД производилось с использованием формул (2), (3), (4), (5), (6) посредством программы,
написанной на языке VBA (тело программы находится в приложении «А»).
Результаты расчёта представлены в приложении «В» (таблица 1); графики зависимости падения напряжения, мощностей и КПД от сопротивления нагрузки представлены ниже.
Падение напряжения (U ) Н
2,500000
2,000000
1,500000
1,000000
0,500000
0,000000
0 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
Сопротивление нагрузки (RН)
Рисунок 3. График зависимости падения напряжения от сопротивления нагрузки
8
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
Мощность источника (Pист)
0,020000
0,018000
0,016000
0,014000
0,012000
0,010000
0,008000
0,006000
0,004000
0,002000
0,000000
0 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
Сопротивление нагрузки (RН)
Рисунок 4. График зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки
9