Laboratorium Teorii Obwodów				Rok akad. 2010/2011
				Rodzaj studiów SI
Temat ćwiczenia: Źródła napięcia i prądu stałego.
Skład sekcji: 1. Brzoza Piotr			Kierunek: Elektrotechnika Semestr: III Grupa: 1 Sekcja: 5
			Prowadzący:
Data wykonania: 22.11.2011	Data oddania:	Ocena:	Podpis:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z właściwościami rzeczywistych źródeł napięcia i prądu stałego oraz ich charakterystykami:

-zewnętrznymi,

-obciążenia,

-mocy,

jak również doborem obciążenie tak, aby moc wydawana do niego była maksymalna.

Przebieg ćwiczenia:

Podczas ćwiczenia mierzyliśmy napięcia U,prąd I oraz moc P na obciążeniu(rezystorze nastawnym) przy zmianie rezystancji obciążenia zasilając układ pomiarowy:

- jednym źródłem napięcia

- szeregowo połączonymi dwoma źródłami napięcia

- równolegle połączonymi dwoma źródłami napięcia

Schemat pomiarowy:

a)Jedno źródło napięcia

b)Dwa źródła napięcia połączone szeregowo

c) Dwa źródła napięcia połączone równolegle

Tabele pomiarowe:

Źródło	U0	Iz
Jedno	96	0,605
Dwa szeregowo	180	0,61
Dwa równolegle	96	1,225

a)Jedno źródło napięcia

U	I	R	E	Iz	Rw	I/Iz	P1	P2	η
[V]	[A]	[Ω]	[V]	[A]	[Ω]	[-]	[W]	[W]	[-]
20	0,48	41,66667	96	0,605	158,6777	0,793388	46,08	10,025	0,217556
25	0,455	54,94505	96	0,605	158,6777	0,752066	43,68	11,5	0,263278
30	0,413	72,63923	96	0,605	158,6777	0,682645	39,648	13	0,327885
35	0,39	89,74359	96	0,605	158,6777	0,644628	37,44	13,5	0,360577
40	0,35	114,2857	96	0,605	158,6777	0,578512	33,6	14,5	0,431548
45	0,33	136,3636	96	0,605	158,6777	0,545455	31,68	14,995	0,473327
50	0,285	175,4386	96	0,605	158,6777	0,471074	27,36	14,75	0,539108
55	0,26	211,5385	96	0,605	158,6777	0,429752	24,96	14,5	0,580929
60	0,22	272,7273	96	0,605	158,6777	0,363636	21,12	13,5	0,639205
65	0,195	333,3333	96	0,605	158,6777	0,322314	18,72	12,75	0,68109
70	0,16	437,5	96	0,605	158,6777	0,264463	15,36	11	0,716146
75	0,13	576,9231	96	0,605	158,6777	0,214876	12,48	9,5	0,761218
80	0,099	808,0808	96	0,605	158,6777	0,163636	9,504	7,5	0,789141

b)Dwa źródła napięcia połączone szeregowo

U	I	R	E	Iz	Rw	I/Iz	P1	P2	η
[V]	[A]	[Ω]	[V]	[A]	[Ω]	[-]	[W]	[W]	[-]
10	0,575	17,3913	180	0,61	295,082	0,942623	103,5	7	0,067633
20	0,545	36,69725	180	0,61	295,082	0,893443	98,1	12	0,122324
30	0,51	58,82353	180	0,61	295,082	0,836066	91,8	16,5	0,179739
40	0,48	83,33333	180	0,61	295,082	0,786885	86,4	20	0,231481
50	0,45	111,1111	180	0,61	295,082	0,737705	81	23	0,283951
60	0,41	146,3415	180	0,61	295,082	0,672131	73,8	26	0,352304
70	0,38	184,2105	180	0,61	295,082	0,622951	68,4	28	0,409357
80	0,345	231,8841	180	0,61	295,082	0,565574	62,1	29	0,466989
90	0,31	290,3226	180	0,61	295,082	0,508197	55,8	29,5	0,528674
100	0,28	357,1429	180	0,61	295,082	0,459016	50,4	29	0,575397
110	0,25	440	180	0,61	295,082	0,409836	45	28	0,622222
120	0,22	545,4545	180	0,61	295,082	0,360656	39,6	27	0,681818
130	0,185	702,7027	180	0,61	295,082	0,303279	33,3	24,5	0,735736
140	0,155	903,2258	180	0,61	295,082	0,254098	27,9	22	0,78853
150	0,12	1250	180	0,61	295,082	0,196721	21,6	18	0,833333
160	0,09	1777,778	180	0,61	295,082	0,147541	16,2	14,5	0,895062
165	0,08	2062,5	180	0,61	295,082	0,131148	14,4	12,5	0,868056

c) Dwa źródła napięcia połączone równolegle

U	I	R	E	Iz	Rw	I/Iz	P1	P2	η
[V]	[A]	[Ω]	[V]	[A]	[Ω]	[-]	[W]	[W]	[-]
22	0,8775	25,07123	98	1,225	80	0,716327	85,995	21,5	0,250015
30	0,825	36,36364	98	1,225	80	0,673469	80,85	26	0,321583
35	0,775	45,16129	98	1,225	80	0,632653	75,95	27	0,355497
36	0,75	48	98	1,225	80	0,612245	73,5	28	0,380952
44	0,65	67,69231	98	1,225	80	0,530612	63,7	29	0,455259
47	0,6	78,33333	98	1,225	80	0,489796	58,8	29	0,493197
51	0,55	92,72727	98	1,225	80	0,44898	53,9	29	0,538033
54	0,5	108	98	1,225	80	0,408163	49	28,5	0,581633
58	0,45	128,8889	98	1,225	80	0,367347	44,1	27	0,612245
62	0,4	155	98	1,225	80	0,326531	39,2	26	0,663265
67	0,35	191,4286	98	1,225	80	0,285714	34,3	23,5	0,685131
70	0,3	233,3333	98	1,225	80	0,244898	29,4	21,5	0,731293
74	0,25	296	98	1,225	80	0,204082	24,5	19	0,77551
78	0,2	390	98	1,225	80	0,163265	19,6	16	0,816327
84	0,15	560	98	1,225	80	0,122449	14,7	12,5	0,85034
86	0,1	860	98	1,225	80	0,081633	9,8	8,5	0,867347
91	0,05	1820	98	1,225	80	0,040816	4,9	4	0,816327

Obliczenia:

a)Jedno źródło napięcia

158,68 [Ω]

= 96*0,3[V*A]= 28,8 [W]

η= = 0,5 [-]

b)Dwa źródła napięcia połączone szeregowo

295,08 [Ω]

= 180*0,31 [V*A]= 55,8 [W]

η= = 0,51971 [-]

c) Dwa źródła napięcia połączone równolegle

80 [Ω]

= 96*0,6 [V*A]= 57,6 [W]

η= = 0,5 [-]

Charakterystyki:

a)Jedno źródło napięcia

b)Dwa źródła napięcia połączone szeregowo

c) Dwa źródła napięcia połączone równolegle

Wnioski:

Charakterystyki zewnętrzne pojedynczego źródła napięcia oraz dwóch połączonych równolegle są zgodne z liniowymi charakterystykami, które moglibyśmy wykreślić znając jedynie wartości E oraz R_w. Charakterystyka zewnętrzna dwóch źródeł połączonych szeregowo nieco odbiega od tej liniowości, ponieważ wartość E którą można odczytać z tej charakterystyki jest wyższa od wartości zmierzonej (U₀=E). Może to być spowodowane błędem pomiaru, napięcia w stanie jałowym. Oba źródła są identyczne, a więc napięcie to powinno wynosić 192V, a więc tyle ile można odczytać z charakterystyki(wartość zmierzona to 180V).

Na podstawie pomierzonych wielkości można odczytać warunki dopasowania układów. Odpowiadają im punkty przecięcia prostej U=E-R_wI oraz prostej U=R_wI na charakterystykach zewnętrznych , gdzie R_obciążenia=R_w. Są to punkty w których na obciążeniu występuje maksymalna moc, a sprawność źródła wynosi 0,5:

a) η=0,5 I=0,3[A], U=48[V], R=R_w≈160[Ω], P_max≈U*I≈14,4[W]

b) η=0,51971 I=0,31[A], U=92[V], R=R_w≈296,78[Ω], P_max≈U*I≈29[W]

c) η=0,5 I=0,6[A], U=48[V], R=R_w=80[Ω], P_max≈U*I≈28,8[W]

Błędy pomiarowe powodują, że moce maksymalne wyliczone z charakterystyk zewnętrznych nie są dokładnie równa tym odczytanym z charakterystyk mocy i zmierzonym za pomocą watomierza, które wynoszą:

1. P_max≈15[W]

2. P_max≈29,5[W]

3. P_max≈29[W]

W przypadku połączenia źródeł szeregowo napięcie wzrosło niemal dwukrotnie

i wynosiło U=180[V](powinno być 192[V]),prąd zwarcia był niemal taki sam co dla jednego źródła i wyniósł Iz=0,61[A](błąd 0.05[A]), natomiast rezystancja zewnętrzna wzrosła ponad dwukrotnie i wyniosła Rw≈296 ,758[Ω](powinno być około 280[Ω]).

W przypadku połączenia dwóch źródeł równolegle napięcie było takie same jak dla jednego źródła i wyniosło U=96[V],prąd zwarcia był dwukrotnie większy i wyniósł Iz=1,225[A](błąd 0,015[A]),natomiast rezystancja wewnętrzna zmalała dwukrotnie i wyniosła Rw=80[Ω].

Moce w przypadku połączenia szeregowego bądź równoległego były bardzo do siebie zbliżone i miały wartość dwukrotnie większą niż w przypadku pojedynczego źródła.

W każdym z rozważanych przypadków moce przyjmowały wartość maksymalną gdy rezystancja obciążenia była równa rezystancji wewnętrznej badanego układu połączeń źródeł.