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.