13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
2.2.3.5 Построение зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от
сопротивления нагрузки
Для построения зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника (PН = I2 RH), от сопротивления нагрузки необходимо в окне «Transient Analysis Limits» (вызывается нажатием клавиши
«F9» на клавиатуре) в поле «Y Expression» ввести «I(R2)*I(R2)*R(R2)» и
нажать кнопку «Run» или клавишу «Enter» на клавиатуре. Получившийся график приведён ниже (рисунок 17). С данного графика необходимо снять значения мощности, выделяемой на нагрузке, при тех же разных значениях сопротивления нагрузки, что и при теоретическом расчёте. Данные, снятые с графика, представлены в таблице 1 (приложение «В»).
Рисунок 17. График зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки.
20
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
2.2.3.6 Построение зависимости КДП цепи от сопротивления нагрузки
Для построения зависимости КПД цепи (η = (PH⁄Pист) 100) от сопротивления нагрузки необходимо в окне «Transient Analysis Limits»
(вызывается нажатием клавиши «F9» на клавиатуре) в поле «Y Expression»
ввести «100*I(R2)*I(R2)*R(R2)/(V(V1)*I(R2))» и нажать кнопку «Run» или клавишу «Enter» на клавиатуре. Получившийся график приведён ниже
(рисунок 18). С данного графика необходимо снять значения мощности,
выделяемой на нагрузке, при тех же разных значениях сопротивления нагрузки, что и при теоретическом расчёте. Данные, снятые с графика,
представлены в таблице 1 (приложение «В»).
Рисунок 18. График зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки.
21
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения работы методами непосредственного расчёта и снятия значения с графиков, построенных в среде эмуляции работы электрических схем Micro-Cap, были получены значения основных внешних характеристик источника напряжения, а так же КПД цепи; получены основные навыки работы в программе Micro-Cap.
По результатам сравнения непосредственно рассчитанных и снятых с графика значений, было установлено почти полное (на уровне погрешности округления) равенство соответствующих величин.
22
|
|
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx» |
|
|
ПРИЛОЖЕНИЯ |
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ «А» |
1 |
Sub lab2_a() |
|
2 |
|
|
3 |
Dim E As Double |
' ЭДС источника |
4 |
Dim r As Integer |
'Внутреннее сопротивление |
5 |
|
|
6E = 2.4
7r = 320
8 |
|
|
9 |
'Расчёт тока в нагрузке |
|
10 |
For j = 3 |
To 13 |
11Cells(j, 2) = 1000 * (E / (r + Cells(j, 1)))
12Next j
13 |
|
|
|
14 |
'Расчёт падения |
напряжения на нагрузке |
|
15 |
For j = 3 |
To |
13 |
16Cells(j, 3) = (Cells(j, 2) / 1000) * Cells(j, 1)
17Next j
18 |
|
|
19 |
'Расчёт мощности источника на нагрузке |
|
20 |
For j = 3 |
To 13 |
21Cells(j, 4) = 2.4 * (Cells(j, 2) / 1000)
22Next j
23 |
|
|
|
24 |
'Расчёт мощности, выделяемой на |
внутреннем сопротивлении |
|
25 |
For j = 3 |
To 13 |
|
26Cells(j, 5) = (Cells(j, 2) / 1000) ^ 2 * r
27Next j
28 |
|
|
29 |
'Расчёт мощности, выделяемой на нагрузке |
|
30 |
For j = 3 |
To 13 |
31Cells(j, 6) = (Cells(j, 2) / 1000) ^ 2 * Cells(j, 1)
32Next j
33 |
|
|
34 |
' Расчёт |
КПД |
35 |
For j = 3 |
To 13 |
36Cells(j, 7) = (Cells(j, 6) / Cells(j, 4)) * 100
37Next j
38
39 End Sub
23
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
ПРИЛОЖЕНИЕ «Б»
ОТВЕТЫ НА ОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Вопрос 1. Какой источник называется источником ЭДС? Примеры
независимых и зависимых источников.
Источник ЭДС (идеальный источник напряжения)– это такой источник напряжения, напряжение которого постоянно (не зависит от тока в цепи). В
таком источнике отсутствует внутреннее сопротивление источника Самый простой условный пример – химическая батарейка.
Независимый источник напряжения – это элемент питания с заданной ЭДС, не зависящей от параметров цепи, нагрузки, но неопределённым зависящим от нагрузки током. Примеры: генератор, аккумулятор.
Зависимый источник напряжения – это элемент питания, ЭДС которого
«управляется» какой-либо характеристикой источника (напряжением или током). Существуют два вида: источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН) и сточник напряжения управляемый током (ИНУТ).
Примеры: трансформатор или любой другой нестабилизированный преобразователь (ИНУН); сварочный трансформатор (ИНУТ).
Вопрос 2. Режимы работы источника ЭДС.
Номинальный режим – режим работы источника ЭДС, при котором параметры источника соответствуют заявленным значениям.
Режим холостого хода – режим работы источника ЭДС, при котором ток равен нулю (сопротивление нагрузки примерно равно бесконечности).
Режим короткого замыкания – режим работы источника ЭДС, при котором значение напряжения равно нулю (сопротивления нагрузки равно нулю).
24
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx»
Вопрос 3. Чему равно падение напряжения на нагрузке UH при RH = r?
Падение напряжения на нагрузке равно половине ЭДС источника.
Формульное доказательство:
IH = |
E |
= [RH = r] = |
E |
; UH = IH RH = [RH = r] = |
E r |
= |
E |
|
(r + RH) |
2r |
2r |
2 |
|||||
|
|
|
|
Вопрос 4. Чему равна мощность, выделяемая, на внутреннем
сопротивлении источника Pr, при RH = r?
P = I2 |
r; I2 |
= |
E2 |
= [R |
|
= r] = |
E2 |
; P = |
E2 |
r = |
E2 |
|
|
H |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|||||||||
r |
H |
H |
|
(r + RH)2 |
|
|
4r2 |
r |
4r2 |
|
4r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вопрос 5. Чему равен КПД при RH = r?
КПД равен 50-ти процентам. Формульное доказательство:
|
P |
|
|
I2 |
R |
H |
|
|
I |
H |
R |
H |
|
|
|
|
|||
η = |
Н |
100% = |
H |
|
|
|
100% = |
|
|
|
100% = |
|
|||||||
P |
E I |
2 |
|
|
E |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
= [IH = |
|
E |
|
|
; RH = r] = |
E r |
100% = |
1 |
100% = 50% |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
(r + RH) |
|
E 2r |
2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
25
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx» Велит А.И. БИК2205
ПРИЛОЖЕНИЕ «В»
Таблица 1. Результаты расчётов и измерений различных характеристик источника.
ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМУ РАСЧЁТУ |
ПОЛУЧЕНО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО |
R |
Н |
, Ом |
I, мА |
U |
н |
, В |
P |
и с т |
, Вт |
P |
, Вт |
P |
Н |
, Вт |
η, % |
R |
Н |
, Ом |
I, мА |
U |
н |
, В |
P |
и с т. |
, Вт |
P |
, Вт |
P |
Н |
, Вт |
η, % |
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
||||||||
|
|
0 |
7,500000 |
0,000000 |
0,018000 |
0,018000 |
0,000000 |
0,000000 |
|
|
0 |
7,364000 |
0,000000 |
0,179390 |
0,018044 |
0,000000 |
0,000000 |
||||||||||||||
|
|
10 |
7,272727 |
0,072727 |
0,017455 |
0,016926 |
0,000529 |
3,030303 |
|
|
10 |
7,273000 |
0,727220 |
0,174550 |
0,016926 |
0,000529 |
3,030000 |
||||||||||||||
|
|
20 |
7,058824 |
0,141176 |
0,016941 |
0,015945 |
0,000997 |
5,882353 |
|
|
20 |
7,059000 |
0,141172 |
0,169410 |
0,015945 |
0,000996 |
5,882000 |
||||||||||||||
|
|
40 |
6,666667 |
0,266667 |
0,016000 |
0,014222 |
0,001778 |
11,111111 |
|
|
40 |
6,667000 |
0,266663 |
0,160000 |
0,014222 |
0,001778 |
11,111000 |
||||||||||||||
|
|
80 |
6,000000 |
0,480000 |
0,014400 |
0,011520 |
0,002880 |
20,000000 |
|
|
80 |
6,000000 |
0,479997 |
0,144000 |
0,011520 |
0,002880 |
20,000000 |
||||||||||||||
|
|
160 |
5,000000 |
0,800000 |
0,012000 |
0,008000 |
0,004000 |
33,333333 |
|
|
160 |
5,000000 |
0,799998 |
0,120000 |
0,008000 |
0,004500 |
33,333333 |
||||||||||||||
|
|
320 |
3,750000 |
1,200000 |
0,009000 |
0,004500 |
0,004500 |
50,000000 |
|
|
320 |
3,750000 |
1,200000 |
0,900000 |
0,004500 |
0,004500 |
50,000000 |
||||||||||||||
|
|
640 |
2,500000 |
1,600000 |
0,006000 |
0,002000 |
0,004000 |
66,666667 |
|
|
640 |
2,500000 |
1,600000 |
0,600000 |
0,002000 |
0,004000 |
66,667000 |
||||||||||||||
|
1280 |
1,500000 |
1,920000 |
0,003600 |
0,000720 |
0,002880 |
80,000000 |
|
1280 |
1,500000 |
1,920000 |
0,360000 |
0,000720 |
0,002880 |
80,000000 |
||||||||||||||||
|
2560 |
0,833333 |
2,133333 |
0,002000 |
0,000222 |
0,001778 |
88,888889 |
|
2560 |
0,833330 |
2,133000 |
0,200000 |
0,000222 |
0,001778 |
88,889000 |
||||||||||||||||
|
5000 |
0,451128 |
2,255639 |
0,001083 |
0,000065 |
0,001018 |
93,984962 |
|
5000 |
0,451130 |
2,256000 |
0,108300 |
0,000065 |
0,001018 |
93,985000 |
||||||||||||||||
26
13.02.2023 «Отчёт_лабораторная_2.docx» Велит А.И. БИК2205
0