Ćwiczenie 3
POLITECHNIKA POZNAŃSKA
INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ
Zakład Podstaw Elektrotechniki
Laboratorium Elektrotechniki Teoretycznej
Ćwiczenie nr 3
Temat: Źródło rzeczywiste; Dopasowanie odbiornika do źródła
na maksymalną moc
Data
Wykonania
ćwiczenia
Oddania
sprawozdania
Rok akademicki:
Wydział Elektryczny
Studia dzienne magisterskie
Nr grupy:
Wykonawcy:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ocena:
Uwagi:
1. Wiadomości teoretyczne
(Źródło rzeczywiste i jego parametry, moc źródła i moc użytkowa obwodu, sprawność
energetyczna układu oraz cel przeprowadzenia ćwiczenia).
2.1. Wyznaczanie charakterystyki zewnętrznej U=f(I) źródła rzeczywistego.
2.1.1 Schemat połączeń:
R
z
mA
V
ZR
R
z
=(0
÷ 200) Ω
2.1.2. Przebieg pomiarów
Zestawić układ wg schematu przedstawionego w punkcie 2.1.1. i dokonać pomiarów
napięcia i prądu, zmieniając wartość rezystancji obciążenia R
z
. Wyniki pomiarów
zamieścić w tabeli 2.1.3.
2.1.3. Tabela wyników pomiarów
U I
Lp
[V] [mA]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.1.4. Zestawienie wyników
Na podstawie wyników pomiarów sporządzić wykres charakterystyki zewnętrznej
źródła U=f(I) oraz wyznaczyć rezystancję R
w
.
2.2. Wyznaczenie charakterystyki P
u
/P
u max
, U oraz I w funkcji parametru a dla źródła
rzeczywistego.
2.2.1 Schemat połączeń jak w punkcie 2.1.1.
2.2.2. Przebieg pomiarów
Dokonać pomiaru napięcia i prądu przy różnych wartościach rezystancji obciążenia R
z
.
Uwzględnić punkt pomiarowy
2
U
0
.
Pomiary zestawić w tabeli (pkt. 2.2.3.)
2.2.3. Tabela wyników pomiarów
z pomiarów
Lp
U I
- [V] [mA]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.2.4. Zestawienie wyników
Na podstawie wyników pomiarów obliczyć rezystancję obciążenia R
z
, parametr a, moc
użytkową P
u
, moc użytkową maksymalną P
u max
oraz P
u
/ P
u max
, a wyniki zamieścić w
tabeli pkt. 2.2.4. Następnie sporządzić charakterystyki P
u
/ P
u max
, U, I w funkcji
parametru a (każdą na oddzielnym wykresie)
z obliczeń
Lp
R
z
a
P
u
=UI P
u max
P
u
/P
umax
-
[Ω]
[Ω / Ω]
[W] [W]
[W/W]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.3. Wyznaczenie charakterystyk U, I, P
u
/P
u max
w funkcji parametru a dla schematu
zastępczego prądowego źródła rzeczywistego.
2.3.1. Schemat połączeń
R
z
mA
V
I
z
G
w
R
z
=(0
÷ 200) Ω
2.3.2. Przebieg pomiarów
Zestawić układ według schematu przedstawionego w punkcie 2.3.1. Dokonać pomiaru
napięcia i prądu przy różnych wartościach rezystancji obciążenia R
z
, przyjmując w celu
łatwiejszego porównania wartości napięć takie jak w punkcie 2.2.3. Pomiary zestawić w
tabeli punkt 2.3.3.
2.3.3. Tabela wyników pomiarów
z pomiarów
Lp
U I
- [V] [mA]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.3.4. Zestawienie wyników
Na podstawie wyników pomiarów obliczyć rezystancję obciążenia R
z
, parametr a, moc
użytkową P
u
, moc użytkową maksymalną P
u max
oraz P
u
/ P
u max
, a wyniki zamieścić w
tabeli pkt. 2.3.4. Następnie sporządzić charakterystyki P
u
/ P
u max
, U, I w funkcji
parametru a (każdą na oddzielnym wykresie)
Lp z
obliczeń
R
z
a
P
u
=UI P
u max
P
u
/P
umax
-
[Ω]
[Ω / Ω]
[W] [W]
[W/W]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.4. Wyznaczenie charakterystyk U, I, P
u
/P
u max
w funkcji parametru a dla schematu
zastępczego napięciowego źródła rzeczywistego.
2.4.1. Schemat połączeń
R
z
mA
V
R
w
U
0
R
z
=(0
÷ 200) Ω
2.4.2. Przebieg pomiarów
Zestawić układ według schematu przedstawionego w punkcie 2.4.1. Dokonać pomiaru
napięcia i prądu przy różnych wartościach rezystancji obciążenia R
z
, przyjmując w celu
łatwiejszego porównania wartości napięć takie jak w punkcie 2.2.3. Pomiary zestawić w
tabeli punkt 2.4.3.
2.4.3. Tabela wyników pomiarów
z pomiarów
Lp
U I
- [V] [mA]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.4.4. Zestawienie wyników
Na podstawie wyników pomiarów obliczyć rezystancję obciążenia R
z
, parametr a, moc
użytkową P
u
, moc użytkową maksymalną P
u max
oraz P
u
/ P
u max
, a wyniki zamieścić w
tabeli pkt. 2.4.4. Następnie sporządzić charakterystyki P
u
/ P
u max
, U, I w funkcji
parametru a (każdą na oddzielnym wykresie)
Lp z
obliczeń
R
z
a
P
u
=UI P
u max
P
u
/P
umax
-
[Ω]
[Ω / Ω]
[W] [W]
[W/W]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3. Obliczenia
3.1. Wyprowadzić wyrażenia na maksimum mocy użytkowej w oparciu o schemat zastępczy
źródła prądowego oraz napięciowego a następnie obliczyć jej wartość.
3.2. Wyprowadzić wyrażenie na sprawność energetyczną układu, obliczyć tę sprawność, a
następnie narysować charakterystykę sprawności
η w funkcji parametru a dla schematu ze
źródłem napięciowym i prądowym.
Lp
η
υ
η
ι
a
źródło
napięciowe
źródło
prądowe
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3.3. Narysować wykres zależności mocy użytkowej i sprawności rzeczywistego źródła napięcia w funkcji
stosunku prądu obciążenia do prądu zwarcia(na podstawie pomiarów)
4. Uwagi końcowe i wnioski
Omówić przyczyny rozbieżności pomiędzy wynikami pomiarów a obliczeń.
5. Parametry i dane znamionowe zastosowanych urządzeń i mierników.
6. Literatura
1. Atabiekow G., Teoria liniowych obwodów elektrycznych, WNT, Warszawa 1964.
2. Bolkowski S., Elektrotechnika teoretyczna, Wyd. 6, WNT, Warszawa 2001.
3. Cholewicki T., Elektrotechnika teoretyczna t. 1 WNT, Warszawa 1973.
4. Krakowski M., Elektrotechnika teoretyczna t. 1, PWN, Warszawa 1995.
5. Kurdziel R., Podstawy elektrotechniki, WNT, Warszawa 1972.
6. Skrypt Laboratorium Elektrotechniki teoretycznej, Wydawnictwo Politechniki
Poznańskiej, Poznań 1998 wydanie VII.