Laboratorium Elektrotechniki i elektroniki LABORATORIUM © AMD2012
Przykładowe zadania z rozwiązaniami na kolokwium z I serii ćwiczeń laboratoryjnych
Badanie zasilaczy elektronicznych
Jak wyznaczyć charakterystykę Po=f(Ro) mocy dwójnika aktywnego o parametrach E i R w zależności od oporu
odbiornika R0? Narysuj schemat układu pomiarowego do zdjęcia tej charakterystyki, podaj wzór Po=f(Ro).
Naszkicuj tÄ… charakterystykÄ™ dla podanych wartoÅ›ci elementów. Dane E = 48 V, R = 8 Wð.ð
E R
R0
RozwiÄ…zanie
Dokonujemy pomiarów prądu i napięcia w układzie jak na poniższym schemacie. Pomiary rozpoczynamy od
prądu IA = 0, a kończymy (w zależności od rodzaju z
ródła napięcia) na prądzie IA = maksymalny dopuszczalny
prąd obciążenia z
ródła.
E R
+
A
R0
IA
UV
+
V
Schemat układu pomiarowego
Zmieniamy obciążenie tak, aby napięcie malało np. o 4 V. Wyniki pomiarów zapisujemy w poniższej tabeli
IA [A] 0 0,5 1 2 3 4 5 5,5 6
UV [V] 48 44 40 32 24 16 8 4 0
Rezystancję obciążenia i moc obliczamy według wzorów:
UV
R0 =ð , P0 =ð UV ×ð IA
IA
Obliczenia zapisujemy w poniższej tabeli.
Ro [Wð] 88 40 16 8 4 1,6 0.7273 0
Ä„ð
Po [W] 0 22 40 64 72 64 40 22 0
Na podstawie powyższej tabeli sporządzamy punktowy wykres Po=f(Ro). Następnie naniesione na wykresie
punkty aproksymujemy krzywą ciągłą.
Wzór teoretyczny:
80
R0
Pomax= 72W
P0(R0) =ð E2
60
(Rw +ð R0)2
P(Ro)
40
20
0
0 Ro = 8 Wð 10 20 30
Ro
Szkic charakterystyki mocy z zaznaczonym maksimum
AMD
Generator funkcyjny, obwody z diodÄ…  pomiary i obserwacje oscyloskopem
W obwodzie jak na rysunku generator funkcyjny ustawiono w tryb napięcia sinusoidalnego o amplitudzie
Em0= 24 V i czÄ™stotliwoÅ›ci 100 Hz, opór obciążenia wynosi R0 = 70 Wð.ð ðOblicz wskazanie amperomierza
mierzącego wartość skuteczną prądu, naszkicuj przebiegi na oscyloskopie dla kanału I i II. Do obliczeń zastosuj
parametry diody idealnej.
Kanał I oscyloskopu
Kanał II
Rg
A
SK
e(t) Generator funkcyjny R0
Rg = 50 Wð
Masa
RozwiÄ…zanie
Kanał I  kolor niebieski
Kanał II  kolor czerwony
2 2
ISK =ð IDC +ð IAC
ISK =ð 60,52 +ð 74,42 ð 96 mA
Symulacja pomiaru w programie Multisim (program uwzględnia napięcie na diodzie).
Rozwiązanie przy założeniu idealnej diody
Szkic przebiegów na oscyloskopie
RozwiÄ…zanie przy wykorzystaniu programu Mathcad
UD =ð 0
Em0 =ð 24 V
R0 70
Em =ð Em0 =ð 24 =ð14 V
R0 +ð Rg 50 +ð 70
URm ð Em =ð14 V
Em0 24
Im =ð =ð =ð 200 mA
R0 +ð Rg 50 +ð 70
Dla sygnału sinusoidalnego wyprostowanego
jednopołówkowo:
Im
ISK =ð =ð100 mA
2
AMD
Symulacja komputerowa obwodów elektrycznych
Oblicz napiÄ™cie U3. Dane: E1= 28 V, J = 4 A, R1 = 1 Wð,ð R2 = 2 Wð, R3 = 3 Wð,ð R4 = 4 Wð.ð
R1
J
E1
U3 R3
R2
R4
RozwiÄ…zanie
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.
J
R1
I1
I3
U1
UJ
E1 R3
U3
R2
R4
U4
U2
2. Dla w-1 węzłów zapisujemy PPK.
I1 -ð I3 +ð J =ð 0 (1)
3. Dla g-w+1 oczek niezależnych zapisujemy NPK.
E1 -ðU1 -ðU3 -ðU4 =ð 0 (2)
UJ -ðU3 -ðU2 =ð 0 (3)
4. Dla rezystancji Rk zapisujemy zależności zgodnie z prawem Ohma.
U1 =ð R1 ×ð I1
U2 =ð R2 ×ð J
(4)
U3 =ð R3 ×ð I3
U4 =ð R4 ×ð I1
5. Otrzymaliśmy układ 7 równań z 7 niewiadomymi. Układ równań rozwiązujemy tak, aby obliczyć
poszukiwane napięcie U3.
Powyższy układ równań możemy, np. rozwiązać tak:
Z równania (1) obliczamy I1
I1 =ð I3 -ð J (5)
Do równania (2) podstawiamy za napięcia zależności na rezystancjach (4) jednocześnie podstawiając za prąd I1
zależność (5). Uzyskujemy jedno równanie z niewiadomym prądem I3.
E1 -ð R1(I3 -ð J) -ð R3I3 -ð R4(I3 -ð J) =ð 0
Zatem
Można również napięcie U3 obliczyć stosując
np. metodą węzłową tak:
E1 +ð (R1 +ð R4)J 28 +ð (1+ð 4)4
I3 =ð =ð =ð 6A
R1 +ð R3 +ð R4 1+ð 3 +ð 4 1
×ðE1 +ð J1
R1 +ð R4
U3 :ð=ð =ð 18V
Ostatecznie szukane napięcie
1 1
+ð
U3 =ð R3 ×ð I3 =ð 3×ð6 =ð18 V R1 +ð R4 R3
AMD
Pomiary w obwodach prądu stałego
Oblicz prÄ…d I2 stosujÄ…c zasadÄ™ superpozycji.
Dane: E1= 18V, E2= 12V, R1 = 3Wð,ð R3 = 4Wð.ð
R1 I2
E2
E1 R3
RozwiÄ…zanie
Zasada superpozycji dla prÄ…du I2
( (
I2 =ð I2E1) +ð I2E2)
Działa z
ródło E1, E2 = 0 Działa z
ródło E2, E1 = 0
R1
I2(E2)
R1
I2(E1)
E2
E1 R3
E1 R3
E1 18 E2 E2 12 12
( (
I2E1) =ð -ð =ð -ð =ð -ð6 A I2E2) =ð +ð =ð +ð =ð 7 A
R1 3 R1 R3 3 4
( (
Zatem prÄ…d I2 obliczony z zasady superpozycji wynosi: I2 =ð I2E1) +ð I2E2) =ð -ð6 +ð 7 =ð1 A
AMD