Dawid Lakomski

Roman Kwaśniewski

Małgorzata Bonk

Anna Krupa

Badanie dopasowania odbiornika do źródła

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest dopasowanie odbiornika do źródła energii elektrycznej.

2. Wprowadzenie teoretyczne:
   

Źródła energii elektrycznej są to maszyny i urządzenia przetwarzające inny rodzaj energii na energię elektryczną. Wykorzystywane w technice źródła napięcia można podzielić na:

• Prądnice

• Ogniwa galwaniczne i akumulatory

• Termoogniwa

• Fotoogniwa

Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi źródła napięcia są:

• Siła elektromotoryczna - E

• Prąd znamionowy - In

• Rezystancja wewnętrzna - Rw

SEM , zwana też napięciem źródłowym , jest to różnica potencjałów między biegunami źródła w stanie jałowym

Prąd znamionowy jest to prąd, jaki może w określonym czasie lub długotrwale przez źródło płynąć, nie powodując jego uszkodzenia.

Każde źródło napięcia posiada rezystancję wewnętrzną np. prądnica elektryczna posiada uzwojenia twornika wykonane z przewodów miedzianych.

Całkowita rezystancja tego obwodu jest sumą rezystancji odbiornika Ro i rezystancji wewnętrznej źródła Rw

Wartość prądu wynosi

stąd

gdzie

IRo=U spadek napięcia na odbiorniku

IRw spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej

Napięcie U na zaciskach źródła obciążonego prądem I jest mniejsze od SEM o spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej źródła Rw.

W pracy źródła napięcia wyróżnia się dwa stany graniczne:

• Stan jałowy

• Stan zwarcia

Jeśli rezystancja obciążenia źródła jest nieskończenie wielka Ro= OO wówczas prąd pobierany ze źródła jest równy I=0. Stan taki nazywa się stanem jałowym źródła. W stanie jałowym napięcie na zaciskach źródła U równa się sile elektromotorycznej źródła.

U=E

Stan zwarcia jest to stan , w którym zaciski źródła połączone są bezpośrednio Ro=0, napięcie na zaciskach równe jest zeru Uz=0, zaś w źródle płynie największy możliwy prąd zwany prądem zwarciowym Iż, ograniczony tylko wielkością Rw.

3. Układy pomiarowe i tabele z wynikami:

Lp.	Ro	U1	U2	I	P	Pź	Ps	η	U1-U2
			V	V	A	W	W	W	%	V
1	0	24,5	0,00	0,130	0	3,185	3,185	0	24,50
2	30	24,5	3,50	0,1125	393,75	2,736	2,362	14,3	21,00
3	60	24,5	6,00	0,10	600,00	2,450	1,850	24,5	18,50
4	90	24,5	8,00	0,087	700,00	2,131	1,143	32,6	16,50
5	120	24,5	9,50	0,080	760,00	1,960	1,200	38,7	15,00
6	150	24,5	11,00	0,0725	797,50	1,,776	0,978	44,9	13,50
7	180	24,5	12,00	0,0675	810,00	1,653	0,743	48,9	12,50
8	210	24,5	13,00	0,0625	812,50	1,531	0,718	53,1	11,50
9	240	24,5	13,80	0,0575	793,50	1,408	0,615	56,3	10,70
10	270	24,5	14,50	0,0525	761,25	1,286	0,525	59,2	10,00
11	300	24,5	15,25	0,050	762,50	1,225	0,462	62,2	9,25

P = U₂ *I - moc pobierana przez odbiornik

P_ź = U₁*I - moc wytwarzana przez źródło

P_s = U₁*I-U₂*I - moc tracona na rezystancji R_w

η = P/P_ź - sprawność układu

4. Podsumowanie i wnioski:

W stanie dopasowania odbiornik pobiera największą moc, prąd w obwodzie równy jest połowie prądu zwarcia. Napięcie na odbiorniku równe jest połowie wartości siły elektro motorycznej zasilania a sprawność urządzenia wynosi 50%. Ze względu na małą sprawność ,urządzenia elektroenergetyczne nigdy nie pracują w tych warunkach , gdyż 50% energii traci się na ciepło Joule'a. Stan dopasowanie stosuje się szeroko w obwodach, gdzie przekazywana energie jest niewielka , a głównym celem jest przekazanie odbiornikowi możliwie największej mocy. Sprawność tych układów ma niewielkie znaczenie ze względu na mały koszt energii.

---