CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia było poznanie właściwości rzeczywistych źródeł napięia o prądu stałego, zapoznanie się z charakterystykami zewnętrznymi, obciążenia i mocy.
WPROWADZENIE
Źródło jest elementem dwuzaciskowym, w którym dominującą cechą jest zdolność dostarczania do obwodu energii elektrycznej. W elektrotechnice wszelkie źródła energii elektrycznej przedstawiamy za pomocą dwóch schematów zastępczych źródła napięcia rys.1.a i prądu rys.1.b. Są to modele rzeczywistych źródeł.
Rys.1.
Źródła idealne charakteryzują się brakiem rezystancji wewntrznej. Na zaciskach takiego źródła napięcie jest zawsze równe sile elektromotorycznej U = E nie zależnie od obciążenia. Na rysunku 2 przedstawiono charakterystyki prądowo-napięciowe źródła napięcia (rys.2a) i prądu (rys.2b)
Rys.2.a. b.
PRZEBIEG ĆWICZENIA
Łączymy obwód jak na rysunku 3.
Zmierzone napięcie jałowe i prąd zwarcia wynoszą:
U0 = 99 [V], Iz = 0,625 [A]
Obliczamy rezystancję wewnętrzną źródła:
158,4 [Ω]
Obliczamy maksymalną moc:
Moc zmierzona:
P = 14 [W]
W tabeli 1 zamieszczono wyniki pomiarów.
Tabela 1.
Lp. |
U [V] |
I [A] |
R [Ω] |
P [W] |
R/RW |
1 |
90 |
0,045 |
2000 |
3 |
12,62626 |
2 |
88 |
0,06 |
1466,667 |
4 |
9,259261 |
3 |
87,5 |
0,065 |
1346,154 |
4,1 |
8,498447 |
4 |
87 |
0,07 |
1242,857 |
5 |
7,846319 |
5 |
86 |
0,08 |
1075 |
5,1 |
6,786616 |
6 |
84 |
0,085 |
988,2353 |
6 |
6,238859 |
7 |
83 |
0,095 |
873,6842 |
6,8 |
5,515683 |
8 |
80 |
0,11 |
727,2727 |
8 |
4,591368 |
9 |
69 |
0,18 |
383,3333 |
11 |
2,420033 |
10 |
54 |
0,27 |
200 |
14 |
1,262626 |
11 |
50 |
0,32 |
156,25 |
14 |
1,052189 |
12 |
35 |
0,4 |
87,5 |
13 |
0,552399 |
13 |
33 |
0,41 |
80,4878 |
12,5 |
0,50813 |
14 |
28 |
0,445 |
62,92135 |
11 |
0,397231 |
15 |
21 |
0,495 |
42,42424 |
9 |
0,26783 |
16 |
15 |
0,53 |
28,30189 |
6,5 |
0,178674 |
17 |
10 |
0,56 |
17,85714 |
4 |
0,112734 |
Łączymy obwód jak na rysunku 4.
Zmierzone napięcie jałowe i prąd zwarcia wynoszą:
U0 = 195 [V], Iz = 0,625 [A]
Obliczamy rezystancję wewnętrzną źródła:
312 [Ω]
Obliczamy maksymalną moc:
Moc zmierzona:
P = 28,5 [W]
W tabeli 2 zamieszczono wyniki pomiarów.
Tabela 2.
Lp. |
U [V] |
I [A] |
R [Ω] |
P [W] |
R/RW |
1 |
166 |
0,09 |
1844,444 |
12,2 |
5,911679 |
2 |
161 |
0,11 |
1463,636 |
14,2 |
4,691141 |
3 |
157 |
0,12 |
1308,333 |
16,1 |
4,193375 |
4 |
150 |
0,14 |
1071,429 |
19 |
3,434067 |
5 |
143 |
0,16 |
893,75 |
21 |
2,864583 |
6 |
133 |
0,195 |
682,0513 |
24 |
2,186062 |
7 |
116 |
0,25 |
464 |
27 |
1,487179 |
8 |
91 |
0,3 |
303,3333 |
28,5 |
0,883838 |
9 |
43 |
0,48 |
89,58333 |
19,5 |
0,287126 |
10 |
38 |
0,5 |
76 |
18 |
0,24359 |
11 |
33 |
0,515 |
64,07767 |
16 |
0,205377 |
12 |
28 |
0,53 |
52,83019 |
13 |
0,169328 |
13 |
20 |
0,56 |
35,71429 |
10 |
0,114469 |
14 |
12 |
0,58 |
20,68966 |
5,5 |
0,066313 |
Łączymy obwód jak na rysunku 5.
Zmierzone napięcie jałowe i prąd zwarcia wynoszą:
U0 =98 [V] , Iz = 1,25 [A]
Obliczamy rezystancję wewnętrzną źródła:
78,4 [Ω]
Obliczamy maksymalną moc:
Moc zmierzona:
P = 29 [W]
W tabeli 3 zamieszczono wyniki pomiarów.
Tabela 3.
Lp. |
U [V] |
I [A] |
R [Ω] |
P [W] |
R/RW |
1 |
96 |
0,05 |
1920 |
3 |
24,4898 |
2 |
93 |
0,07 |
1328,571 |
5,5 |
16,94606 |
3 |
92 |
0,085 |
1082,353 |
6,5 |
13,80552 |
4 |
90,5 |
0,105 |
861,9048 |
8 |
10,99368 |
5 |
88 |
0,13 |
676,9231 |
10 |
8,634223 |
6 |
84 |
0,18 |
466,6667 |
14 |
5,952381 |
7 |
76 |
0,28 |
271,4286 |
20 |
3,462099 |
8 |
70 |
0,35 |
200 |
24 |
2,55102 |
9 |
62,5 |
0,45 |
138,8889 |
27 |
1,771542 |
10 |
51,5 |
0,58 |
88,7931 |
29 |
1,132565 |
11 |
48 |
0,62 |
77,41935 |
29 |
0,971817 |
12 |
43 |
0,7 |
61,42857 |
28,8 |
0,783528 |
13 |
35 |
0,8 |
43,75 |
26,5 |
0,558036 |
14 |
26 |
0,9 |
28,88889 |
22 |
0,368481 |
15 |
18 |
1 |
18 |
11 |
0,229592 |
16 |
9 |
1,15 |
7,826087 |
8 |
0,099823 |
WYKRESY
Na podstawie powyższych tabel rysujemy charakterystyki zewnętrzne rys.6., charakterystyki mocy rys.7., charakterystyki obciążenia rys.8.a, b, c.
WNIOSKI