POLITECHNIKA WARSZAWSKA, WYDZIAŁ TRANSPORTU
Zakład Systemów Informatycznych i Trakcyjnych w Transporcie
LABOLATORIUM ELEKTROTECHNIKI
Rok akademicki 2011/2012
Imiona i nazwiska |
Grupa /Podgrupa |
Ocena |
|
SRL/1 |
|
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 1
Temat: Badanie obwodów liniowych prądu stałego
Data wykonania ćwiczenia |
Data oddania sprawozdania |
27.02.2012 |
05.03.2012 |
Badanie źródeł „ćwiczeniowych”
Charakterystyka źródła napięciowego
Tabela wyników
Lp. |
I [mA] |
U [V] |
1. |
33,5 |
10,36 |
2. |
61 |
10,35 |
3. |
89,4 |
10,35 |
4. |
119 |
10,34 |
5. |
150 |
10,33 |
6. |
181 |
10,33 |
7. |
210,5 |
10,32 |
8. |
240,9 |
10,31 |
9. |
270 |
10,32 |
10. |
342 |
10,31 |
11. |
372 |
10,11 |
12. |
372,9 |
9,75 |
Na podstawie powyższych pomiarów określamy wartość E i Ig:
E = 10,36 [V]
Ig = 372 [mA]
Wykres przedstawiający charakterystykę badanego źródła:
Charakterystyka źródła prądowego
Tabela wyników
Lp. |
U [V] |
I [mA] |
1. |
2,1 |
381 |
2. |
2,5 |
379 |
3. |
5 |
376,7 |
4. |
7,46 |
374 |
5. |
9,86 |
372 |
6. |
13,14 |
370,8 |
7. |
15 |
322 |
8. |
16,05 |
265 |
9. |
20 |
64,5 |
10. |
21 |
20,9 |
Na podstawie powyższych pomiarów określamy wartość Iźr i Ug:
Iżr = 381 [mA]
Ug = 15 [V]
Wykres przedstawiający charakterystykę badanego źródła:
Badanie źródeł rzeczywistych
Źródło napięciowe
Dobrana wartość rezystancji wewnętrznej:
Prąd zwarcia źródła rzeczywistego:
Moc wewnętrzna przy zwarciu źródła rzeczywistego:
Tabela wyników:
Lp. |
Pomiary |
Obliczenia |
|||||||||||
|
I [mA] |
U [V] |
PE [W] |
PW [W] |
Pobc [W] |
Robc [Ω] |
I/Imax |
U/E |
PE/PEmax |
PW/PEmax |
Pobc/PEmax |
Robc/REw |
ƞ |
1. |
3,3 |
10,25 |
0,03 |
0,00 |
0,03 |
3106,06 |
0,01 |
0,99 |
0,01 |
0,00 |
0,01 |
101,84 |
0,99 |
2. |
5,9 |
10,18 |
0,06 |
0,00 |
0,06 |
1725,42 |
0,02 |
0,98 |
0,02 |
0,00 |
0,02 |
56,57 |
0,98 |
3. |
9,1 |
10,09 |
0,09 |
0,00 |
0,09 |
1108,79 |
0,03 |
0,97 |
0,03 |
0,00 |
0,03 |
36,35 |
0,97 |
4. |
12,3 |
10 |
0,13 |
0,00 |
0,12 |
813,01 |
0,04 |
0,97 |
0,04 |
0,00 |
0,03 |
26,66 |
0,97 |
5. |
15 |
9,91 |
0,16 |
0,01 |
0,15 |
660,67 |
0,04 |
0,96 |
0,04 |
0,00 |
0,04 |
21,66 |
0,96 |
6. |
18 |
9,83 |
0,19 |
0,01 |
0,18 |
546,11 |
0,05 |
0,95 |
0,05 |
0,00 |
0,05 |
17,91 |
0,95 |
7. |
21,2 |
9,73 |
0,22 |
0,01 |
0,21 |
458,96 |
0,06 |
0,94 |
0,06 |
0,00 |
0,06 |
15,05 |
0,94 |
8. |
28 |
9,52 |
0,29 |
0,02 |
0,27 |
340,00 |
0,08 |
0,92 |
0,08 |
0,01 |
0,08 |
11,15 |
0,92 |
9. |
35 |
9,31 |
0,36 |
0,04 |
0,33 |
266,00 |
0,10 |
0,90 |
0,10 |
0,01 |
0,09 |
8,72 |
0,90 |
10. |
43,2 |
9,06 |
0,45 |
0,06 |
0,39 |
209,72 |
0,13 |
0,87 |
0,13 |
0,02 |
0,11 |
6,88 |
0,87 |
11. |
50,1 |
8,85 |
0,52 |
0,08 |
0,44 |
176,65 |
0,15 |
0,85 |
0,15 |
0,02 |
0,13 |
5,79 |
0,85 |
12. |
74 |
8,12 |
0,77 |
0,17 |
0,60 |
109,73 |
0,22 |
0,78 |
0,22 |
0,05 |
0,17 |
3,60 |
0,78 |
13. |
86 |
7,75 |
0,89 |
0,23 |
0,67 |
90,12 |
0,25 |
0,75 |
0,25 |
0,06 |
0,19 |
2,95 |
0,75 |
14. |
255,5 |
2,6 |
2,65 |
1,99 |
0,66 |
10,18 |
0,75 |
0,25 |
0,75 |
0,57 |
0,19 |
0,33 |
0,25 |
Wykres przedstawiający charakterystykę badanego źródła:
Źródło prądowe
Dobrana wartość rezystancji wewnętrznej:
Napięcie stanu jałowego źródła rzeczywistego:
Moc wewnętrzna przy rozwarciu źródła rzeczywistego:
Tabela wyników:
Lp. |
Pomiary |
Obliczenia |
|||||||||||
|
U [V] |
I [mA] |
PI [W] |
PW [W] |
Pobc [W] |
Robc [Ω] |
I/Iżr |
U/Umax |
PI/PImax |
PW/PImax |
Pobc/PImax |
Robc/RIw |
ƞ |
1. |
0,5 |
353 |
0,19 |
0,01 |
0,18 |
1,42 |
0,93 |
0,03 |
0,03 |
0,00 |
0,03 |
0,04 |
0,93 |
2. |
1,5 |
327 |
0,57 |
0,06 |
0,49 |
4,59 |
0,86 |
0,10 |
0,10 |
0,01 |
0,09 |
0,12 |
0,86 |
3. |
3 |
288 |
1,14 |
0,23 |
0,86 |
10,42 |
0,76 |
0,20 |
0,20 |
0,04 |
0,15 |
0,27 |
0,76 |
4. |
4,4 |
253 |
1,68 |
0,49 |
1,11 |
17,39 |
0,66 |
0,29 |
0,29 |
0,09 |
0,20 |
0,44 |
0,66 |
5. |
6 |
212 |
2,29 |
0,92 |
1,27 |
28,30 |
0,56 |
0,40 |
0,40 |
0,16 |
0,22 |
0,72 |
0,56 |
6. |
7,5 |
174 |
2,86 |
1,43 |
1,31 |
43,10 |
0,46 |
0,50 |
0,50 |
0,25 |
0,23 |
1,10 |
0,46 |
7. |
9 |
136,1 |
3,43 |
2,06 |
1,22 |
66,13 |
0,36 |
0,60 |
0,60 |
0,36 |
0,21 |
1,68 |
0,36 |
8. |
10,5 |
99 |
4,00 |
2,81 |
1,04 |
106,06 |
0,26 |
0,70 |
0,70 |
0,49 |
0,18 |
2,70 |
0,26 |
9. |
12 |
61,5 |
4,57 |
3,66 |
0,74 |
195,12 |
0,16 |
0,80 |
0,80 |
0,64 |
0,13 |
4,96 |
0,16 |
10. |
13 |
36 |
4,95 |
4,30 |
0,47 |
361,11 |
0,09 |
0,87 |
0,87 |
0,75 |
0,08 |
9,19 |
0,09 |
11. |
14 |
12,5 |
5,33 |
4,99 |
0,18 |
1120,00 |
0,03 |
0,94 |
0,94 |
0,87 |
0,03 |
28,50 |
0,03 |
Wykres przedstawiający charakterystykę badanego źródła:
Badanie obwodu rozgałęzionego
Do liniowego układu rzeczywistego przyłączyliśmy w wybranej gałęzi źródło napięciowe E = 10,46V, a następnie zmierzyliśmy wartości prądów płynących na wskazanych w ćwiczeniu gałęziach. Schemat badanego obwodu:
Następnie, na drodze teoretycznej analizy danego obwodu, obliczamy metodą oczkową wartości prądów gałęziowych:
Posługując się metodą oczkową wyznaczamy macierz:
Liczymy wyznaczniki danej macierzy:
Wyznaczamy wartości prądów oczkowych, a następnie wartości prądów gałęziowych:
Spostrzeżenia, uwagi i wnioski
Jako że w danym ćwiczeniu nie sposób jest posługiwać się źródłami idealnymi, w jego pierwszej części wyznaczyliśmy dla źródła napięciowego wartość prądu granicznego Ig oraz napięcia źródłowego E, zaś dla źródła prądowego - wartość prądu źródłowego Iźr oraz napięcie graniczne Ug. Pozwoliło nam to określić przy jakiej wartości prądu napięcie w badanym źródle napięciowym zaczyna spadać oraz przy jakiej wartości napięcia w źródle prądowym zmniejsza się natężenie.
Wyniki pozwoliły nam zbadać źródła rzeczywiste - zarówno prądowe jak i napięciowe. W drugiej części ćwiczenia, porównując charakterystyki badanych źródeł „ćwiczeniowych” oraz rzeczywistych widać różnicę przebiegu ich wykresów: charakterystyki źródeł rzeczywistych maleją liniowo, podczas gdy te źródeł „ćwiczeniowych” zanim osiągną wartość graniczną są stałe, a następnie maleją parabolicznie.
W trzeciej części ćwiczenia, polegającej na badaniu obwodu rozgałęzionego, wykorzystaliśmy wartość napięcia źródłowego E, które to podłączyliśmy do obwodu. Następnie zmierzyliśmy amperomierzem wartości prądów gałęziowych. Dla porównania wartości prądów gałęziowych także obliczyliśmy stosując metodę oczkową. Z porównania wynika, że nasze odczyty w dużej mierze pokrywają się z wynikami otrzymanymi podczas analizy teoretycznej. Wartości prądów I5, I6 oraz I9 są takie same w obu przypadkach, wartość „wyliczona” prądu I10 jest niższa od uzyskanej podczas ćwiczenia, zaś wartość teoretyczna prądu I11 - wyższa niż zmierzona. Ważny jest też fakt, że przyjęte przez nas zwroty prądów gałęziowych I5, I6, I10 oraz I11 są błędne - co wyszło na jaw podczas obliczania prądów metodą oczkową.
Wyniki wszystkich pomiarów, dla uproszczenia obliczeń, zaokrąglono do części setnych. Oznacza to, że wykresy charakterystyk nie oddają w pełni rzeczywistości. Istnieje też prawdopodobieństwo wystąpienia błędów pomiarowych związanych zarówno z czynnikiem ludzkim (nieuwaga przy odczytywaniu pomiarów) jak i błędów przypadkowych.