Лабораторная работа 2 Исследование на эвм характеристик источника постоянного напряжения Для начала внесём известные нам данные
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
Лабораторная работа №2 Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения Для начала внесём известные нам данные Для таблицы 1(Исследования характеристик источника)
Для таблицы 2(ИНУТ)
1)Цель работы С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики источников напряжения.Познакомится с зависимыми источниками. 2)Предварительный расчёт 2.1.Рассчитать и построить зависимость тока от сопротивления нагрузки RH в цепи.(рис1)  Принять: V1=2,5 В R1=300 RH=0,10,20,40,80,160,320,640,1280,2560,5120,6000.Ом-сопротивление нагрузки I=E/(r+RH)-ток в нагрузке от сопротивления RH Данный график занести в соответсвующий раздел отчёта.Полученные данные запишите в табл. 1. 2.2.Для той же цепи рассчитать и построить следующие зависимости: UH=I=f(RH)-падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки RH; Pист=EI=f(RH)-мощность источника от сопротивления нагрузки RH;  -мощность ,выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки RH; -мощность,выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки  ;η=100%(PH/PИ)=f(RH)-коэффициент полезного действия(КПД) цепи от сопротивления нагрузки RH. Данные графики занести в соответсвующие разделы отчёта.Полученные данные записать в табл 1. Таблица 1
2.3.Для цепи (рис 1б) с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИНУТ) рассчитать амплитуду напряжения Um на нагрузке,ес управляющее сопротивление y=3 Ом, управляющий ток i(t)=2sin (2πft),f=2 кГц,для двух значений сопротивлений нагрузки RH 100 Ом и 200 Ом. Полученные данные записать в табл 2. Таблица 2
Выполнение работы Будем считать что ЭДС E и внутреннее сопротивление источника r(рис 1а) являются постоянными величинами.В этом случае внешняя характеристика источника (рис 2) будет выражаться уравнением прямой линии  Режим,при котором ток равен нулю I=0,называется режимом короткого замыкания (RH=0).В этом случае ток достигает своего максимального значения I=IK=E/r. Если положить внутреннее сопротивление источника равным нулю r=0,то нагрузочная характеристика не будет зависеть от тока UH=E(рис 3).В этом случае источник называется идеальным.  Из этого можно сделать следующий вывод.В реальном источнике,для которого выполняется неравенство r< Исследуем с помощью ЭВМ характеристики источника постоянного напряжения. 3.1.Запуск программы схемотехнического моделирования Micro-Cap и сборка схемы.Вот такая схема у меня получилась схема (рис 4)  Рис.4 3.2 Исследования характеристик источника 3.2.1.Построение зависимости тока от сопротивления нагрузки Введя все нужные данные я построил график зависимости тока от сопротивления нагрузки I(R2)(рис 5).  Рисунок 5 С помощью формы Go To X просчитаем токи при различных величинах сопротивления.(Рис 6)  Рисунок 6 3.2.2.Построение зависимости напряжения от сопротивления нагрузки Теперь получим зависимость падения на нагрузке от сопротивления нагрузки V(R2).(рис. 7).  Рисунок 7 С помощью формы Go To X просчитаем напряжения при различных величинах сопротивления.(рис.8)  Рисунок 8 3.2.3.Построение зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки Теперь получим зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки(рис.9)  Рисунок 9 С помощью формы Go To X просчитаем мощности при различных величинах сопротивления.(рис.10)  Рисунок 10 3.2.4.Построение зависимости мощности выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки Теперь получим зависимости мощности выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки (рис.11)  Рисунок 11 С помощью формы Go To X просчитаем мощности выделяемой на внутреннем сопротивлении источника при различных величинах сопротивления.(рис.12)  Рисунок 12 3.2.5.Построение зависимости мощности выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки Теперь получим зависимости мощности выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки (рис.13)  Рисунок 13 С помощью формы Go To X просчитаем мощности выделяемой на нагрузке при различных величинах сопротивления.(рис.14)  Рисунок 14 3.2.6 Построение зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки Получим зависимость КПД цепи от сопротивления нагрузки.(Рис 15)  Рисунок 15 С помощью формы Go To X просчитаем КПД при различных величинах сопротивления.(рис.16)  Рисунок 16 3.3 Исследование характеристик ИНУТ Построим саму схему(рис 17) Рисунок 17  Дальше построим осцилограммы тока в цепи.(рис 18 и рис 19)  Рисунок 18  Рисунок 19 Занесем полученные данные в соответсвующих раздел отчёта.Отметим на графиках величины амплитуд напряжения ИНУТ и управляющего тока. Полученные данные величин заносим в таблицу 2. Повтроим этот эксперимент с другой величиной сопротивления нагрузки R1=200Ом.Изменим величину R1 на 200.Повторим анализ.Данные заносим в таблицу 2.(Рис 20)  Рисунок 20 Повторим эксперимент изменив величину амплитуды управляющего значения Um=3 В(А=3).(рисунок 21)  Рисунок 21 4 Обработка результатов машинного эксперимента Данные, полученные в результате вычислений в программе Micro-Cap по графикам, совпадают с данными, полученными в результате предварительных вычислений. Сопротивления нагрузки никак не влияют на амплитуду тока ИТУН. При увеличении амплитуды управляющего напряжения увеличивается амплитуда тока ИТУН. Вопросы для самопроверки Какой источник называется источником ЭДС.Приведите примеры независимых и зависимых источников. Источник электрической энергии представляет собой прибор, преобразующий какой-либо вид энергии в электрическую. Он создает и поддерживает на своих зажимах разность потенциалов. Таким образом в проводящей среде создается электрическое поле, которое и вызывает упорядоченное, направленное движение носителей электрических зарядов, т. е. электрический ток. Происхождение электрического тока сопровождается непрерывным расходованием энергии на преодоление сопротивления. Эту энергию доставляет источник электрической энергии, в котором происходит процесс преобразования механической, химической, тепловой или других видов энергии в электрическую. Способность источника электрической энергии создавать и поддерживать на своих зажимах определенную разность потенциалов называется электродвижущей силой, сокращенно э. д. с. Источник электрической энергии обладает эдс в 1 вольт, если при перемещении по всей замкнутой цепи заряда в 1 кулон совершается работа, равная 1 джоулю. +Важными разновидностями источников ЭДС и тока являются зависимый источник ЭДС и зависимый источник тока. Зависимым источником электродвижущей силы называют такой источник, в котором ЭДС зависит от тока или напряжения в некотором участке цепи. Часто такие источники также называют управляемыми. Если значение ЭДС источника зависит от тока (или напряжения), то говорят, что такой источник управляем током (или напряжением). (операционный усилитель) Режим работы источника ЭДС А) Режим холостого хода – это режим, при котором сопротивление приемника стремится к бесконечности – на практике это соответствует разрыву электрической цепи. Б) Номинальный режим источника характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями. В) Согласованный режим – это режим, при котором источник отдает в приемник максимальную мощность. +Г) Режим короткого замыкания характеризуется тем, что сопротивление приемика становится равным нулю. Чему равно падение напряжения на нагрузке UH при RH=r? 1.290 В Чему равна мощность выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Pr при RH=r? 4.878 Вт Чему равна КПД при RH=r? 51.613 % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
