Rok akad.
2012/2013
LABORATORIUM
Rodzaj
studiów:
ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI
MT_SI
Temat dwiczenia: y
ródła napięcia i prądu stałego
Kierunek:
Semestr:
Grupa:
Sekcja:
ProwadzÄ…cy:
Dr inż. K. Sztymelski
Data wykonania: Data oddania: Ocena: Podpis:
2013.02.26
1. Wstęp teoretyczny
Z fizyki wiadomo, że energia może istnied w różnych postaciach: elektrycznej,
mechanicznej, cieplnej, świetlnej, jądrowej, chemicznej oraz elektrycznej.
Energia ta może byd zamieniana z jednej postaci na drugą. y
ródła energii
elektrycznej sÄ… przetwornikami pewnego rodzaju w energie elektrycznÄ….
SÄ… 2 rodzaje z
ródeł:
y
ródło napięciowe  element aktywny obwodu, stosowany w elektronice; idealny
model z
ródła napięcia elektrycznego, który charakteryzuje wyłącznie napięcie na
zaciskach (nie uwzględnia się np. rezystancji wewnętrznej).
y
ródło prądowe  element aktywny obwodu, stosowany w elektronice; idealny model
z
ródła prądu elektrycznego, który charakteryzuje wyłącznie natężenie prądu (nie
uwzględnia się np. rezystancji wewnętrznej). Takie z
ródło wymusza w gałęzi obwodu
określone natężenie; w stanie jałowym (bez obciążenia) na jego zaciskach występuje
maksymalne napięcie.
y
ródła można łączyd szeregowo lub równolegle. Jedną z bardzo ważnych cech z
ródła
jest zależnośd napięcia na zaciskach od przepływającego prądu przy zmianach
obciążenia.
Stany pośrednie pracy pomiędzy stanem zwarcia a stanem jałowym nazywamy
stanem obciążenia z
ródła rezystancją R. Charakterystyki wyrażające zależnośd prądu i
napięcia na zaciskach rzeczywistego z
ródła w funkcji stosunku rezystancji obciążenia
do rezystancji wewnętrznej z
ródła nazywamy charakterystykami obciążenia.
Zmianom rezystancji obciążenia R rzeczywistego z
ródła napięcia towarzyszy
zmiana prądu I płynącego w obwodzie, zmiana napięcia na zaciskach z
ródła, a tym
samym zmiana wartości mocy wydawanej przez z
ródło i mocy traconej wewnątrz
z
ródła.
Równoważnośd rzeczywistych z
ródeł pociąga równoważnośd mocy wydawanej
do obciążenia. Równoważnośd ta nie dotyczy w ogólności równoważnośd mocy
traconej na rezystancji wewnętrznej, a tym samym i sprawności z
ródeł.
2. Opis dwiczenia
Celem dwiczenia jest poznanie właściwości rzeczywistych z
ródeł napięcia i
prądu stałego, zapoznanie się z charakterystykami zewnętrznymi, charakterystykami
obciążenia, charakterystykami mocy oraz doborem punktu pracy z
ródła napięcia
stałego wg kryterium max mocy wydawanej na obciążenia.
2.1 Wyniki pomiarów dla z
ródeł prądu, wykresy.
a). Obwód z połączeniem ze z
ródłem E2
Pomiary dla z
ródła E1:
Uo= 96 V
Iz= 0,64 A
Rw= Uo/ Iz= 150 ©
Pomiary dla z
ródła E2:
Uo= 100V
Iz= 0,64V
Rw1= Uo/Iz= 156,24 ©
y
ródło Lp. U I P R
V A W ©
1 26 0,46 13,5 50
2 38 0,39 15 100
3 48 0,32 15,5 150
4 54 0,27 15,5 200
5 60 0,24 14,5 250
E2 6 64 0,21 13,5 300
7 67 0,19 13 350
8 70 0,18 12,5 400
9 72 0,16 12 450
10 74 0,15 11 500
11 75 0,14 10,5 550
12 76 0,13 10 600
13 78 0,12 9,5 650
14 - - 0 0
P= f(R)
18
16
14
12
10
Serie1
8
6
4
2
0
0 100 200 300 400 500 600 700
I= f(U)
90
80
70
60
50
Serie1
40
30
20
10
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Rx= 150 ©, Rw1= 156,5 ©
Rx~Rw1
Pmax= Uo*Uo/4*Rw1= 10000/625= 16W
b). Obwód z połączeniem szeregowym z
ródeł E1 i E2
Uo= 192 V
Iz= 0.64 A
Rw2= 300 ©
U I P R
y
ródło Lp.
V A W ©
1 32 0,53 18,5 50
Połączenie szeregowe
E1+E2 2 48 0,48 23,5 100
3 64 0,42 28 150
4 78 0,38 30 200
5 88 0,35 31 250
6 96 0,32 31 300
7 102 0,3 31 350
8 108 0,28 30,5 400
9 112 0,26 30 450
10 118 0,25 29 500
11 122 0,23 28 550
12 126 0,22 27,5 600
13 130 0,21 27 650
14 - - 0 0
P= f(R)
35
30
25
20
Serie1
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 600 700
I= f(U)
140
120
100
80
Serie1
60
40
20
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Rx=300 © , Rw2=300 ©
Rx=Rw2
Pmax= Uo*Uo/4*Rw2= 30,72 W
c). Obwód z połączeniem równoległym z
ródeł E1 i E2
Uo= 96V
Iz= 1,28 A
Rw3= 75 ©
U I P R
y
ródło Lp.
V A W ©
Połączenie równoległe 1 42 0,7 31 50
E1+E2 2 54 0,56 31 100
3 64 0,42 28 150
4 70 0,36 25 200
5 74 0,3 22 250
6 78 0,26 20 300
7 80 0,22 18 350
8 82 0,2 17 400
9 83 0,18 16 450
10 84 0,16 14,5 500
11 85 0,15 13,5 550
12 86 0,14 13 600
13 87 0,14 12 650
14 - - 0 0
P= f(R)
35
30
25
20
Serie1
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 600 700
I= f(U)
100
90
80
70
60
Serie1
50
40
30
20
10
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Rx= 100+50/2= 75 © , Rw3= 75 ©
Rx=Rw3
Pmax= Uo*Uo/4*Rw3= 30,72 W
3. Wnioski
Ćwiczenie pozwoliło nam poznad właściwości rzeczywistych z
ródeł napięcia i
prądu stałego. Oby dwa z
ródła napięcia i prądu (E1 i E2) mają podobne wartości .
W dwiczeniu wyznaczyliśmy charakterystyki zewnętrzne, obciążenia oraz moc.
W przypadku charakterystyk zewnętrznych z
ródeł dla z
ródeł o połączeniu szeregowo
wzrasta wartośd napięcia, a w przypadku z
ródeł o połączeniu równoległym wzrasta
natężenie prądu. Można także zauważyd, że w każdym z obwodów wartośd rezystancji
maksymalnej Rx jest równa rezystancji wewnętrznej Rw układu. Znowu wartośd
mocy w układach połączonych równolegle i szeregowo jest dwa razy większa, niż w
połączeniu z jednym z
ródłem napięcia.