POLITECHNIKA WARSZAWSKA, WYDZIAŁ TRANSPORTU

Zakład Systemów Informatycznych i Trakcyjnych w Transporcie

LABOLATORIUM ELEKTROTECHNIKI

Rok akademicki 2011/2012

Imiona i nazwiska	Grupa /Podgrupa	Ocena
Izabela Marczak Justyna Siłkowska Krystian Lewczuk Mikołaj Fabijańczuk	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

1. Badanie źródeł „ćwiczeniowych”

1. 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 I_g:

E = 10,36 [V]

I_g = 372 [mA]

Wykres przedstawiający charakterystykę badanego źródła:

2. 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 I_źr i U_g:

I_żr = 381 [mA]

U_g = 15 [V]

Wykres przedstawiający charakterystykę badanego źródła:

2. Badanie źródeł rzeczywistych

1. 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:

2. 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:

3. 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:

4. 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 I_g oraz napięcia źródłowego E, zaś dla źródła prądowego - wartość prądu źródłowego I_źr oraz napięcie graniczne U_g. 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.

---