Laboratorium Elektrotechniki i elektroniki LABORATORIUM © AMD2012

Przykładowe zadania z rozwiązaniami na kolokwium z ćwiczeń laboratoryjnych

Badanie zasilaczy elektronicznych

Jak wyznaczyć charakterystykę P

o

=f(R

o

) mocy dwójnika aktywnego o parametrach E i R

w zależności od oporu

odbiornika R

0

? Narysuj schemat układu pomiarowego do zdjęcia tej charakterystyki, podaj wzór P

o

=f(R

o

).

Naszkicuj tą charakterystykę dla podanych wartości elementów. Dane E = 48 V, R = 8



Rozwiązanie
Dokonujemy pomiarów prądu i napięcia w układzie jak na poniższym schemacie. Pomiary rozpoczynamy od
prądu I

A

= 0, a kończymy (w zależności od rodzaju źródła napięcia) na prądzie I

A

= maksymalny dopuszczalny

prąd obciążenia źródła.

Schemat układu pomiarowego

Zmieniamy obciążenie tak, aby napięcie malało np. o 4 V. Wyniki pomiarów zapisujemy w poniższej tabeli

I

A

[A]

0

0,5

1

2

3

4

5

5,5

6

U

V

[V]

48

44

40

32

24

16

8

4

0

Rezystancję obciążenia i moc obliczamy według wzorów:

Obliczenia zapisujemy w poniższej tabeli.
R

o

[



]



88

40

16

8

4

1,6

0.7273

0

P

o

[W]

0

22

40

64

72

64

40

22

0

Na podstawie powyższej tabeli sporządzamy punktowy wykres P

o

=f(R

o

). Następnie naniesione na wykresie

punkty aproksymujemy krzywą ciągłą.

Wzór teoretyczny:

Szkic charakterystyki mocy z zaznaczonym maksimum

0

10

20

30

0

20

40

60

80

P Ro

(

)

Ro

R

E

R

0

)

(

)

(

2

0

w

0

2

0

0

R

R

R

E

R

P





A

V

0

A

V

0

,

I

U

P

I

U

R







P

omax

= 72W

R

o

= 8



R

0

A

V

E

+

+

R

I

A

U

V

AMD

Generator funkcyjny, obwody z diodą – pomiary i obserwacje oscyloskopem

W obwodzie jak na rysunku generator funkcyjny ustawiono w tryb napięcia sinusoidalnego o amplitudzie

E

m0

= 24 V i częstotliwości 100 Hz, opór obciążenia wynosi R

0

= 70



Oblicz wskazanie amperomierza

mierzącego wartość skuteczną prądu, naszkicuj przebiegi na oscyloskopie dla kanału I i II. Do obliczeń zastosuj
parametry diody idealnej.

Rozwiązanie

Symulacja pomiaru w programie Multisim (program uwzględnia napięcie na diodzie).

Rozwiązanie przy założeniu idealnej diody

Szkic przebiegów na oscyloskopie

0



D

U

Dla sygnału sinusoidalnego wyprostowanego

jednopołówkowo:

mA

200

70

50

24

0

m0

m











g

R

R

E

I

mA

100

2

m

SK





I

I

V

14

V

14

24

70

50

70

V

24

m

Rm

m0

0

0

m

m0

















E

U

E

R

R

R

E

E

g

Rozwiązanie przy wykorzystaniu programu Mathcad

Kanał I – kolor niebieski
Kanał II – kolor czerwony

mA

96

4

,

74

5

,

60

2

2

SK

2

2

SK











I

I

I

I

AC

DC

A

SK

R

0

Kanał II

Generator funkcyjny
R

g

= 50



Kanał I oscyloskopu

Masa

R

g

e(t)

AMD

Symulacja komputerowa obwodów elektrycznych

Oblicz napięcie U

3

. Dane: E

1

= 28 V, J = 4 A, R

1

= 1



R

2

= 2



, R

3

= 3



R

4

= 4



Rozwiązanie

Zapisujemy równania zgodnie z podanym na wykładzie algorytmem.

w - ilość węzłów w obwodzie, g - ilość gałęzi w obwodzie,

1.

Zaznaczmy prądy i napięcia w obwodzie oraz niezależne oczka.

2.

Dla w-1 węzłów zapisujemy PPK.

0

3

1







J

I

I

(1)

3.

Dla g-w+1 oczek niezależnych zapisujemy NPK.

0

4

3

1

1









U

U

U

E

(2)

0

2

3







U

U

U

J

(3)

4.

Dla rezystancji R

k

zapisujemy zależności zgodnie z prawem Ohma.

1

4

4

3

3

3

2

2

1

1

1

I

R

U

I

R

U

J

R

U

I

R

U

















(4)

5.

Otrzymaliśmy układ 7 równań z 7 niewiadomymi. Układ równań rozwiązujemy tak, aby obliczyć

poszukiwane napięcie U

3

.

Powyższy układ równań możemy, np. rozwiązać tak:

Z równania (1) obliczamy I

1

J

I

I





3

1

(5)

Do równania (2) podstawiamy za napięcia zależności na rezystancjach (4) jednocześnie podstawiając za prąd I

1

zależność (5). Uzyskujemy jedno równanie z niewiadomym prądem I

3

.

0

)

(

)

(

3

4

3

3

3

1

1













J

I

R

I

R

J

I

R

E

Zatem

A

6

4

3

1

4

)

4

1

(

28

)

(

4

3

1

4

1

1

3























R

R

R

J

R

R

E

I

Ostatecznie szukane napięcie

V

18

6

3

3

3

3











I

R

U

R

3

J

E

1

R

1

U

3

R

2

R

4

U

2

U

4

U

J

U

1

I

3

I

1

R

3

J

E

1

R

1

U

3

R

2

R

4

Można również napięcie U

3

obliczyć stosując

np. metodą węzłową tak:

U3

1

R1

R4



E1



J1



1

R1

R4



1

R3



18V





AMD

Pomiary w obwodach prądu stałego

Oblicz prąd I

2

stosując zasadę superpozycji.

Dane: E

1

= 18V, E

2

= 12V, R

1

= 3



R

3

= 4



Rozwiązanie

Zasada superpozycji dla prądu I

2

)

2

(

2

)

1

(

2

2

E

E

I

I

I





Działa źródło E

1

, E

2

= 0

Działa źródło E

2

, E

1

= 0

A

6

3

18

1

1

)

1

(

2













R

E

I

E

A

7

4

12

3

12

3

2

1

2

)

2

(

2











R

E

R

E

I

E

Zatem prąd

I

2

obliczony z zasady superpozycji wynosi:

A

1

7

6

)

2

(

2

)

1

(

2

2













E

E

I

I

I

R

3

E

1

R

1

I

2

(E1)

R

3

E

2

E

1

R

1

I

2

(E2)

R

1

E

2

R

3

E

1

I

2

AMD