Temat: Źródła napięcia.

Cel ćwiczenia :

Ćwiczenie ma na celu wyznaczenie odpowiednich parametrów rzeczywistego źródła napięcia stałego oraz zmiennego takich jak np.: rezystancja wewnętrzna czy impedancja wewnętrzna źródła oraz szeregu charakterystyk wyznaczonych z pomiarów i obliczeń.

Rzeczywiste źródło napięcia stałego :

1. schemat :

2. tabela pomiarowa z wynikami :

	Pomiary			Obliczenia
L.p.	Uo	U	I	R	P.	Rw
	V	V	A		W		-
1	12,3	0,75	7,8	0,09	5,85	1,48	0,05
2	12,3	3,49	6,5	0,53	22,68	1,35	0,28
3	12,3	5,42	5,0	1,08	27,10	1,37	0,44
4	12,3	6,55	4,3	1,54	27,83	1,35	0,53
5	12,3	7,30	3,5	2,08	25,55	1,42	0,59
6	12,3	7,94	3,0	2,64	23,82	1,45	0,64
7	12,3	8,40	2,3	3,73	18,90	1,73	0,68

3. charakterystyka U(I) :

4. charakterystyka P.(I) :

5. charakterystyka (I) :

6. charakterystyka U ( R) :

7. charakterystyka U (R ) :

8. charakterystyka P. (R ) :

1. charakterystyka (R ) :

10. wzory i obliczenia :

R = U/I

P = U*I

Rw = (Uo-U)/I = 1/(Rw/R+1)

Rzeczywiste źródło napięcia zmiennego :

a) schemat układu pomiarowego :

2. tabelka z wynikami :

Pomiary				Obliczenia
uwagi o	U	I	P.	Z	u	i	p	n
obciąż.	V	mA	W		-	-	-	-
UoIzZw	31.4	84	-	373,8	-	-	-	-
R	2.6	78.4	0.25	33.16	0.08	0.93	0.09	0.08
	4.8	72.8	0.4	65.93	0.15	0.86	0.15	0.17
	7.3	66.4	0.55	109.93	0.23	0.79	0.20	0.29
	8.6	63	0.6	136.50	0.27	0.75	0.23	0.37
	10.5	58	0.65	181.03	0.33	0.69	0.25	0.48
	12.2	53.5	0.7	228.03	0.38	0.64	0.27	0.61
	14	48.8	0.75	286.88	0.44	0.58	0.28	0.76
	15.3	45.5	0.75	336.26	0.48	0.54	0.28	0.90
	16.3	43.1	0.75	378.19	0.51	0.51	0.28	1.01
	17.5	39.9	0.75	438.59	0.55	0.46	0.28	1.17
RC	27.8	43.4	0.85	640.55	0.88	0.51	0.32	1.71
	22.0	67.4	1.05	326.40	0.70	0.80	0.39	0.87
	17.0	77.8	0.95	218.50	0.54	0.92	0.36	0.58
	13.5	82.3	0.8	164.03	0.43	0.97	0.30	0.43
	11.1	84.3	0.7	131.67	0.35	1.00	0.26	0.35
	9.3	85.2	0.6	109.02	0.30	1.01	0.23	0.29
	8.1	85.6	0.55	94.62	0.26	1.02	0.20	0.25
	7.1	85.9	0.5	82.65	0.23	1.02	0.19	0.22

3. charakterystyka zewnętrzne źródła u(i) :

4. charakterystyka obciążenia u(n) :

5. charakterystyka obciążenia i(n) :

6. charakterystyka mocy czynnej źródła napięcia p(n) :

7. wzory :

Z = U/I

u = U/E = U/Uo

i = I/Iz

p = P/(Uo*Iz)

n = Z/Zw

Xw = 1/(wC) = 1/(2TTfC) = 212.2

Rw = 307.7

Uwagi i wnioski :

Analizując tą część ćwiczenia, w której wyznaczane były charakterystyki rzeczywistego źródła napięcia dla prądu stałego można stwierdzić, że charakterystyka przedstawiająca zależność napięcia od prądu jest liniowa. Wniosek stąd, że rezystancja obwodu (w tym też R_w) nie zależy w żaden sposób od parametrów elektrycznych źródła napięciowego (jest stała).

Sprawność układu zależy w dużym stopniu od wartości rezystancji obciążenia. Zwiększając więc wartość prądu w obwodzie (zmniejszając rezystancję obciążenia) doprowadzamy do tego, że sprawność dąży do zera, gdyż wówczas moc (jako stosunek kwadratu napięcia do rezystancji) wydzielana na elemencie może być większa od mocy wydzielanej przez źródło, co doprowadzić może do uszkodzenia źródła. Innymi słowy, gdy moc źródła oraz jego rezystancja są wielkościami stałymi to moc staje się funkcją rezystancji obciążenia.

Przy prądzie przemiennym natomiast taka sytuacja raczej nie może mieć miejsca, gdyż charakter reaktancyjny rezystancji wewnętrznej może być kompensowany przez odbiornik, przez co uzyskamy fałszywą wartość reaktancji źródła. Dlatego wyznaczając rezystancję R_w należy skompensować źródło, aby wystąpił rezonans (wówczas „wystąpi” tylko opór czynny reaktancja będzie zerowa (teoretycznie)). Można wyznaczyć wtedy argument impedancji wewnętrznej źródła. Przy kompensacji powinien on mieć wartość zerową jednakże brak możliwości płynnej zmiany pojemności stwarza kłopoty z idealną kompensacją.

---