LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI				Rok akad. 2012/2013
										Rodzaj studiów: MT_SI
Temat ćwiczenia: Źródła napięcia i prądu stałego
				Kierunek: Semestr: Grupa: Sekcja:
								Prowadzący: Dr inż. K. Sztymelski
Data wykonania: 2013.02.26		Data oddania:	Ocena:	Podpis:

1. Wstęp teoretyczny

Z fizyki wiadomo, że energia może istnieć w różnych postaciach: elektrycznej, mechanicznej, cieplnej, świetlnej, jądrowej, chemicznej oraz elektrycznej. Energia ta może być zamieniana z jednej postaci na drugą. Źródła energii elektrycznej są przetwornikami pewnego rodzaju w energie elektryczną.

Są 2 rodzaje źródeł:

Źródło napięciowe - element aktywny obwodu, stosowany w elektronice; idealny model źródła napięcia elektrycznego, który charakteryzuje wyłącznie napięcie na zaciskach (nie uwzględnia się np. rezystancji wewnętrznej).

Źródło prądowe - element aktywny obwodu, stosowany w elektronice; idealny model źródła prądu elektrycznego, który charakteryzuje wyłącznie natężenie prądu (nie uwzględnia się np. rezystancji wewnętrznej). Takie źródło wymusza w gałęzi obwodu określone natężenie; w stanie jałowym (bez obciążenia) na jego zaciskach występuje maksymalne napięcie.

Źródła można łączyć szeregowo lub równolegle. Jedną z bardzo ważnych cech źródła jest zależność napięcia na zaciskach od przepływającego prądu przy zmianach obciążenia.

Stany pośrednie pracy pomiędzy stanem zwarcia a stanem jałowym nazywamy stanem obciążenia źródła rezystancją R. Charakterystyki wyrażające zależność prądu i napięcia na zaciskach rzeczywistego źródła w funkcji stosunku rezystancji obciążenia do rezystancji wewnętrznej źródła nazywamy charakterystykami obciążenia.

Zmianom rezystancji obciążenia R rzeczywistego źródła napięcia towarzyszy zmiana prądu I płynącego w obwodzie, zmiana napięcia na zaciskach źródła, a tym samym zmiana wartości mocy wydawanej przez źródło i mocy traconej wewnątrz źródła.

Równoważność rzeczywistych źródeł pociąga równoważność mocy wydawanej do obciążenia. Równoważność ta nie dotyczy w ogólności równoważność mocy traconej na rezystancji wewnętrznej, a tym samym i sprawności źródeł.

2. Opis ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości rzeczywistych źródeł napięcia i prądu stałego, zapoznanie się z charakterystykami zewnętrznymi, charakterystykami obciążenia, charakterystykami mocy oraz doborem punktu pracy źródła napięcia stałego wg kryterium max mocy wydawanej na obciążenia.

2.1 Wyniki pomiarów dla źródeł prądu, wykresy.

a). Obwód z połączeniem ze źródłem E2

Pomiary dla źródła E1:

Uo= 96 V

Iz= 0,64 A

Rw= Uo/ Iz= 150 Ω

Pomiary dla źródła E2:

Uo= 100V

Iz= 0,64V

Rw1= Uo/Iz= 156,24 Ω

Źródło	Lp.	U	I		P	R
				V	A		W	Ω
	E2	1	26	0,46		13,5	50
		2	38	0,39		15	100
		3	48	0,32		15,5	150
		4	54	0,27		15,5	200
		5	60	0,24		14,5	250
		6	64	0,21		13,5	300
		7	67	0,19		13	350
		8	70	0,18		12,5	400
		9	72	0,16		12	450
		10	74	0,15		11	500
		11	75		0,14	10,5	550
		12	76		0,13	10	600
		13	78		0,12	9,5	650
	14	-		-	0	0

P= f(R)

I= f(U)

Rx= 150 Ω, Rw1= 156,5 Ω

Rx~Rw1

Pmax= Uo*Uo/4*Rw1= 10000/625= 16W

b). Obwód z połączeniem szeregowym źródeł E1 i E2

Uo= 192 V

Iz= 0.64 A

Rw2= 300 Ω

Źródło	Lp.	U	I		P	R
				V	A		W	Ω
	Połączenie szeregowe E1+E2	1	32	0,53		18,5	50
		2	48	0,48		23,5	100
		3	64	0,42		28	150
		4	78	0,38		30	200
		5	88	0,35		31	250
		6	96	0,32		31	300
		7	102	0,3		31	350
		8	108	0,28		30,5	400
		9	112	0,26		30	450
		10	118	0,25		29	500
		11	122		0,23	28	550
		12	126		0,22	27,5	600
		13	130		0,21	27	650
		14	-		-	0	0

P= f(R)

I= f(U)

Rx=300 Ω , Rw2=300 Ω

Rx=Rw2

Pmax= Uo*Uo/4*Rw2= 30,72 W

c). Obwód z połączeniem równoległym źródeł E1 i E2

Uo= 96V

Iz= 1,28 A

Rw3= 75 Ω

Źródło	Lp.	U	I		P	R
				V	A		W	Ω
	Połączenie równoległe E1+E2	1	42	0,7		31	50
		2	54	0,56		31	100
		3	64	0,42		28	150
		4	70	0,36		25	200
		5	74	0,3		22	250
		6	78	0,26		20	300
		7	80	0,22		18	350
		8	82	0,2		17	400
		9	83	0,18		16	450
		10	84	0,16		14,5	500
		11	85		0,15	13,5	550
		12	86		0,14	13	600
		13	87		0,14	12	650
		14	-		-	0	0

P= f(R)

I= f(U)

Rx= 100+50/2= 75 Ω , Rw3= 75 Ω

Rx=Rw3

Pmax= Uo*Uo/4*Rw3= 30,72 W

3. Wnioski

Ćwiczenie pozwoliło nam poznać właściwości rzeczywistych źródeł napięcia i prądu stałego. Oby dwa źródła napięcia i prądu (E1 i E2) mają podobne wartości .

W ćwiczeniu wyznaczyliśmy charakterystyki zewnętrzne, obciążenia oraz moc. W przypadku charakterystyk zewnętrznych źródeł dla źródeł o połączeniu szeregowo wzrasta wartość napięcia, a w przypadku źródeł o połączeniu równoległym wzrasta natężenie prądu. Można także zauważyć, że w każdym z obwodów wartość rezystancji maksymalnej Rx jest równa rezystancji wewnętrznej Rw układu. Znowu wartość mocy w układach połączonych równolegle i szeregowo jest dwa razy większa, niż w połączeniu z jednym źródłem napięcia.