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 R_W.

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 G_W.

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 - R_W 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, R_W obciążonego rezystancją R, przez którą płynie prąd I, wynosi:

P₁ = E I

Moc wydawana przez źródło do obciążenia:

P₂ =U I + ( E - R_W I ) I = E I - R_W I²

Z równania R = R_W 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 I_Z.

Stosunek mocy elektrycznej oddawanej do obciążenia P₂ do mocy wytwarzanej P₁ nosi nazwę sprawności źródła η.

2. Pomiary

R_W V

E

U₁ = 68 V

U₂ = 68 V

R

V R_W

A

E₀

I₁ = 280 mA

U₁ = 42 V

I₂ = 284 mA

U₂ = 34 V

E₁=E₂=68[V]

Dla pomiaru nr 1:

P_źE1=E₁I₁=68•168•10^-3=11,5[W]

P_źE2=E₂I₂=68•136•10^-3=9,248[W]

P_Rw1=R_w1I₁²=2,62[W]

P_Rw2=R_w2I₂²=1,72[W]

P_R=RI₃²=15,36[W]

R_obc=UI₃=16,32[W]

Dla pomiaru nr 2:

P_źE1=E₁I₁=17,14[W]

P_źE2=E₂I₂=13,6[W]

P_Rw1=R_w1I₁²=5,9[W]

P_Rw2=R_w2I₂²=3,72[W]

P_R=RI₃²=36[W]

R_obc=UI₃=21,56[W]

Dla pomiaru nr 3:

P_źE1=E₁I₁=7,888[W]

P_źE2=E₂I₂=6,528[W]

P_Rw1=R_w1I₁²=10,775[W]

P_Rw2=R_w2I₂²=8,92[W]

P_R=RI₃²=34,5[W]

R_obc=UI₃=12,88[W]

Dla pomiaru nr 4:

P_źE1=E₁I₁=4,62[W]

P_źE2=E₂I₂=3,54[W]

P_Rw1=R_w1I₁²=6,32[W]

P_Rw2=R_w2I₂²=4,83[W]

P_R=RI₃²=18[W]

R_obc=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

---