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