Лабораторная работа №1.«Исследование источников постоянного напряжения и тока» 5
жүктеу/скачать 3,73 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2. Объект и средства исследования
- 3. Рабочее задание
- 4. Выводы по работе 5. Контрольные вопросы
- Приложение 1. Теоретические сведения об источниках
| Лабораторная работа № 1
«Исследование источников постоянного напряжения и тока» 1. Цель работы: Изучить внешние характеристики идеальных и управляемых источников постоянного напряжения и тока с помощью программы Electronics Workbench. Исследовать различные режимы работы распределительной сети постоянного тока при изменении подключенной к ней нагрузки. 2. Объект и средства исследования Объект- виртуальные модели источников постоянного напряжения и тока. Средства - компьютерный класс и пакет программ Electronics Workbench. 3. Рабочее задание 3.1. Подготовить бланк протокола. 3.2. Изучить по Приложению 1 к этой работе теоретический материал. 3.3. Пройти собеседование и получить допуск к работе. 3.4. Исследовать идеальный источник постоянного напряжения. Для этогособрать схему, приведённую на рис.1.1 Рис. 1.1 Исследование идеального источника постоянного напряжения Установить величину ЭДС идеального источника напряжения согласно рисунку 1.1.Изменяя сопротивление резистора R через 20% с помощью клавиш R и Shift клавиатуры, записать показания амперметра и вольтметра. Результат измерений занести в таблицу 1.1. Таблица 1.1
По результатам измерений построить внешнюю характеристику идеального источника напряжения U=f(I). 3.5. Исследовать идеальный источник постоянного тока. Собрать схему, приведённую на рис.1.2 Рис. 1.2. Исследование идеального источника постоянного тока Установить величину тока источника тока I, равную 1А. Изменяя сопротивление резистора R через 20% с помощью клавиш R и Shift клавиатуры, записать показания вольтметра и амперметра в табл. 1.2.
По результатам измерений (см.табл.1.2) построить вольтамперную характеристику идеального источника тока U= f(I). 3.6. Исследовать источник напряжения, управляемый током ИНУТ. Собрать схему, показанную на рис. 1.3 Рис.1.3. Исследование ИНУТ Изменяя сопротивление резистора R с помощью клавиш R и Shift клавиатуры, записать показания амперметра и вольтметра в табл.1.3 Таблица 1.3 Исследование ИНУТ
По результатам измерений построить вольтамперную характеристику ИНУТ U=f(I) и определить управляющее сопротивление по формуле: Rупр=U/I 3.7. Исследовать реальный источник напряжения. Собрать схему, приведённую на рис. 1.4. Источник имеет параметры ЕДС Е=12 В и внутреннее сопротивление Rвн=500 Ом. Изменяя значения Rн, записать показания амперметра и вольтметра в таблицу 4. Для установки значения R= следует один из проводов, подходящих к Rн: выделить жирной линией и правой кнопкой мыши выбрать в диалоговом меню команду delete (удалить). Рис. 1.4. Исследование реального источника По результатам измерений I и Uн рассчитать значения Pн= IUн и и занести их в табл.1.4, а по ним построить графики Рн(Rн,), (Rн,). Таблица 1.4. Исследование реального источника
4. Выводы по работе 5. Контрольные вопросы 5.1.Перечислите типы источников напряжения (ЭДС), имеющиеся в программе Electronics Workbench. Каковы их свойства и условные обозначения? 5.2. Перечислите типы источников тока, имеющихся в программе Electronics Workbench. Каковы их свойства и условные обозначения? 5.3. Как выполняется изменение параметров резисторов в программе EWB? 5.4. Как выполняется изменение сопротивлений потенциометра в программе EWB? 5. 5. Как осуществляется запуск схемы на расчёт (моделирование) в программе EWB? 5.6. Каким образом можно приостановить и остановить процесс моделирования в программе EWB? 5.7. Как выполняется регулировка параметров независимых источников электрической энергии в программе EWB? 5.8. Для чего применяются зависимые источники? 5.9. Как выполняется изменение параметров зависимых источников электрической энергии? 5.10. Какая зависимость называется внешней характеристикой источника электрической энергии? 5.11. Охарактеризуйте каждый из основных режимов работы сети постоянного тока: режим холостого хода; режим короткого замыкания; согласованный режим; номинальный режим. 5.12. Как определяются потери напряжения и мощности в распределительной сети и какое влияние они оказывают на ее работу? 5.13. Почему режим максимальной мощности приемника электрической энергии не является номинальным режимом? Приложение 1. Теоретические сведения об источниках Элементы электрических цепей (ЭЦ) можно разделить на активные и пассивные. К активным элементам относятся элементы генерирующие электрическую энергию. В электротехнике используют идеализированные независимые и зависимые (управляемые) источники напряжения и тока. Идеальными источниками напряжения (рис.1) называют такие источники электрической энергии, напряжение на зажимах которых не зависит от тока, протекающего через них. Внутреннее сопротивление таких источников равно Е нулю. Рис. П.1.1. Обозначение идеальных источников напряжения. Стандарт: а) Россия, б) Европа; в) США; Идеальными источниками тока (рис. П.1.2) называют такие источники электрической энергии, ток которых не зависит от напряжения на его зажимах. Внутренняя проводимость таких источников равно нулю. Рис. П.1.2. Обозначение идеальных источников тока. Стандарт: а) Россия: б) Европа, в) США. Основной характеристикой источника напряжения или тока является его вольтамперная характеристика, представляющая зависимость напряжения U на его зажимах от протекающего через него тока I. Внешние характеристики идеальных источников напряжения и тока приведены на рис. П.1.3 Рис. П.1.3. Внешние характеристики источника постоянного: а - напряжения; б - тока. В отличие от независимых управляемые источники энергии имеют не одну пару зажимов, а две: входную управляющую и выходную, т.е. зависимые источники являются четырехполюсниками. Различают управляемые источники напряжения и управляемые источники тока (табл. П.1.1). Таблица П.1.1. Управляемые источники напряжения и тока
Коэффициент пропорциональности Кi называется коэффициентом управления, который в зависимости от типа источника может иметь размерность сопротивления (ИНУТ), проводимости (ИТУН) или быть безразмерной величиной. Если управляющее воздействие такого источника равно нулю, то на выходе такого источника будет равно нулю напряжение или ток. Каждый активный элемент (подобно пассивному) характеризуется только одним параметром - напряжением или током на его выходных зажимах. К пассивным элементам относятся элементы, потребляющие электрическую энергию. К таким элементам относится резистор. В идеальном случае резистор характеризуется только сопротивлением. Рис.П.1.5. Условные обозначения идеальных резисторов. Стандарт: а) Россия: б) Европа, в) США. С помощью идеализированных активных и пассивных элементов можно промоделировать любой реальный элемент электрической цепи - представить его в виде схемы замещения, которая с достаточной для данного элемента точностью отражает процессы, происходящие в таком элементе. Реальный источник электрической энергии можно представить двумя схемами замещения: последовательной и параллельной, рис.П.1.6. Рис. П.1.6. Схемы замещения реальных источников Последовательная схема замещения реального источника (слева на рис.П.1.6) содержит последовательное соединение источника ЭДС (Е) и внутреннего сопротивления R. Параллельная схема замещения реального источника (справа на рис.П.1.6) содержит параллельное соединение источника тока (J) и внутренней проводимости G =1/ R. Обе схемы эквиваленты и в конкретных случаях пользуются той схемой замещения реального источника электрической энергии, которая позволяет проще и быстрее решить поставленную задачу. Внешняя характеристика реального источника U=Е-RвнI аппроксимируется прямой линией, рис.П.1.7. Рис. П.1.7. Внешняя характеристика реального источника В простейшем случае к реальному источнику подключается сопротивление нагрузки R (рис.П.1.8, а). Рис.П.1.8. Схема реального нагруженного источника: (а) и его нагрузочные характеристики(б):к.п.д. и мощность в нагрузке Рн в зависимости от отношения сопротивлений Rн и Rвн В сопротивлении нагрузки Rн ток I, напряжение Uн, мощность Рн и к.п.д. источника определяются по формулам: I =, Uн=I ,=, В режиме холостого хода (XX) источника Rн =∞ и в режиме короткого замыкания (KЗ) Rн=0 мощность в нагрузке не выделяется (Рн=0). Максимальная мощность в сопротивлении нагрузки выделяется при согласованном режиме работы, когда сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника (Rн=Rвн). Рмах = При этом к.п.д. источника будет равен =0,5, т.е. 50%. В связи с таким низким к.п.д. согласованный режим широко применяется в электросвязи, где используются малые мощности (до 10 Вт). В электротехнических установках большой мощности применяется режим работы, при котором Rн при этом достигается высокий коэффициент полезного действия системы передачи. жүктеу/скачать 3,73 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||