SPRAWOZDANIE
Z
LABORATORIUM
Z
ELEKTROTECHNIKI
OGÓLNEJ
TEMAT: Źródła napięcia i prądu stałego
Jarosław Liszka
Sebastian Paliborek
Andrzej Misztal
sekcja 56
WT - gr.I
1. Wstęp
Źródła energii elektrycznej są przetwornikami energii pewnego rodzaju w energię elektryczną, np. źródła elektromaszynowe są to przetworniki energii mechanicznej w energię elektryczną.
Każde realnie istniejące źródło energii elektrycznej charakteryzuje się:
- napięcie źródłowe E,
- rezystancja wewnętrzna RW.
Idealnym źródłem napięcia nazywamy taki dwukońcówkowy element aktywny obwodu, na którego zaciskach napięcie jest zawsze jednakowe U = E, niezależnie od płynącego w obwodzie prądu I, czyli niezależnie od obciążenia.
Wielkościami które charakteryzują rzeczywiste źródło prądu, są:
- prąd źródłowy I,
- konduktancja wewnętrzna GW.
Idealnym źródłem prądu nazywamy dwukońcówkowy element aktywny obwodu charakteryzujący się tym, że prąd I dostarczony do obwodu jest niezależny od napięcia U na jego końcówkach i równy I.
Rzeczywiste źródło napięciowe, charakterystyka zewnętrzna.
Charakterystyka zewnętrzna źródła:
U = E - RW I
Stanem jałowym źródła napięcia nazywamy taki stan, w którym prąd płynący przez źródło jest równy zeru.
Napięcie na zaciskach źródła w stanie jałowym U0 jest równe napięciu źródłowemu E . W stanie jałowym rezystancja obciążenia R jest nieskończenie duża.
Stanem zwarcia źródła napięcia nazywamy taki stan, w którym rezystancja obciążenia R jest równa zeru.
Prąd płynący przez źródło w stanie zwarcia nazywamy prądem zwarcia.
Moc źródła, sprawność źródła napięcia
Moc elektryczna źródła napięcia o parametrach E, RW obciążonego rezystancją R, przez którą płynie prąd I, wynosi:
P1 = E I
Moc wydawana przez źródło do obciążenia:
P2 =U I + ( E - RW I ) I = E I - RW I2
Z równania R = RW wynika, że źródło wydaje do obciążenia maksymalną moc wówczas, gdy rezystancja obciążenia jest równa rezystancji wewnętrznej źródła. Stan pracy źródła, w którym oddawana jest maksymalna moc, nazywamy stanem dopasowania odbiornika do źródła.
Maksymalna moc oddawana przez źródło do obciążenia jest równa polu prostokąta o bokach 1/2 E i 1/2 IZ.
Stosunek mocy elektrycznej oddawanej do obciążenia P2 do mocy wytwarzanej P1 nosi nazwę sprawności źródła η.
Pomiary
RW V
E
U1 = 68 V
U2 = 68 V
R
V RW
A
E0
I1 = 280 mA
U1 = 42 V
I2 = 284 mA
U2 = 34 V
E1=E2=68[V]
Dla pomiaru nr 1:
PźE1=E1I1=68•168•10-3=11,5[W]
PźE2=E2I2=68•136•10-3=9,248[W]
PRw1=Rw1I12=2,62[W]
PRw2=Rw2I22=1,72[W]
PR=RI32=15,36[W]
Robc=UI3=16,32[W]
Dla pomiaru nr 2:
PźE1=E1I1=17,14[W]
PźE2=E2I2=13,6[W]
PRw1=Rw1I12=5,9[W]
PRw2=Rw2I22=3,72[W]
PR=RI32=36[W]
Robc=UI3=21,56[W]
Dla pomiaru nr 3:
PźE1=E1I1=7,888[W]
PźE2=E2I2=6,528[W]
PRw1=Rw1I12=10,775[W]
PRw2=Rw2I22=8,92[W]
PR=RI32=34,5[W]
Robc=UI3=12,88[W]
Dla pomiaru nr 4:
PźE1=E1I1=4,62[W]
PźE2=E2I2=3,54[W]
PRw1=Rw1I12=6,32[W]
PRw2=Rw2I22=4,83[W]
PR=RI32=18[W]
Robc=UI3=7,32
Rodzaj żródła |
Lp. |
U[V] |
I [mA] |
R w [Ω] |
I / I z [mA] |
P1 [W] |
P2 [W] |
η |
E1=68[V] Iz =284[mA] |
1 |
58 |
25 |
400 |
0,08 |
4,5 |
1,45 |
0,32 |
|
2 |
55 |
45 |
222,2 |
0,15 |
5,5 |
2,47 |
0,45 |
|
3 |
52 |
80 |
162,5 |
0,27 |
6,5 |
4,16 |
0,64 |
|
4 |
46 |
150 |
126,6 |
0,517 |
8,5 |
6,9 |
0,81 |
|
5 |
38 |
205 |
101,9 |
0,71 |
9,5 |
10,07 |
1,06 |
|
6 |
25 |
220 |
195,45 |
0,76 |
10 |
5,5 |
0,55 |
|
7 |
10 |
260 |
223,08 |
0,89 |
6 |
2,6 |
0,43 |
|
8 |
0 |
320 |
215,5 |
1,1 |
1,5 |
0 |
0 |
E2=68[V] Iż =284[ma] |
1 |
60 |
20 |
400 |
0,07 |
4,5 |
1,2 |
0,27 |
|
2 |
58 |
50 |
200 |
0,17 |
6 |
2,9 |
0,48 |
|
3 |
54 |
90 |
155 |
0,31 |
7 |
2,86 |
0,69 |
|
4 |
50 |
160 |
112,5 |
0,55 |
8 |
8 |
1 |
|
5 |
42 |
280 |
92,8 |
0,96 |
11 |
11,76 |
1,07 |
|
6 |
16 |
320 |
162,5 |
1,1 |
9 |
5,12 |
0,58 |
|
7 |
0 |
480 |
141,6 |
1,65 |
2 |
0 |
0 |
E1+E2 szeregowo |
1 |
114 |
100 |
220 |
0,34 |
14,5 |
11,4 |
0,79 |
|
2 |
100 |
140 |
257,1 |
0,48 |
16,5 |
14 |
0,85 |
|
3 |
84 |
240 |
216,6 |
0,82 |
20,5 |
20,16 |
0,98 |
|
4 |
70 |
320 |
206,25 |
1,1 |
22 |
22,4 |
1,02 |
|
5 |
36 |
450 |
222,22 |
1,55 |
23,5 |
16,2 |
0,69 |
|
6 |
0 |
550 |
247,3 |
1,89 |
2 |
0 |
0 |