Федеральное агентство связи

Ордена Трудового Красного Знамени

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра «Теория электрических цепей»

Отчет по лабораторной работе №3

по дисциплине «Электротехника» на тему:

«Исследование на ЭВМ характеристик источника тока»

Вариант №14

Выполнила: студентка БСТ2001

Курило А.А.

Проверил: доц. Микиртичан А.Г.

Москва, 2021

1 Цель работы

С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики независимого источника тока. Познакомиться с зависимыми источниками.

2 Постановка задачи

2.1. Рассчитать и построить зависимость тока от сопротивления нагрузки R_H в цепи независимого источника постоянного тока.

2.2. Для той же цепи рассчитать и построить следующие зависимости: падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки ; мощность источника от сопротивления ; мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки ; мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления ; коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки .

3 Задание на лабораторную работу

Построить схему в программе Micro-Cap, изображенную на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема предоставленной цепи

Принять:

= 7,5 мА – ток источника постоянного тока;

= 318 Ом – внутреннее сопротивление источника постоянного тока;

= 0, 10, 20, 40, 80, 320, 1280, 2560, 5500 Ом – сопротивление нагрузки;

) – ток в нагрузке от сопротивления R_H.

Данный график занести в соответствующий раздел отчёта. Полученные данные записать в таблицу.

Произвести предварительные расчёты и выполнить построение следующих графиков для данной схемы:

– падение напряжения на нагрузке от сопротивления R_H;

– мощность источника от сопротивления R_H;

– мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки R_H;

– мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления;

η = 100% – коэффициент полезного действия цепи от сопротивления нагрузки R_H.

Таблица 1 – предварительные расчёты.

Для цепи с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИТУН), рассчитать амплитуду тока J_m, если крутизна управления S = 3 A/B, управляющее напряжение u(t) = 2sin(2πft), f = 2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки R_H 100 Ом и 200 Ом. V1 = 2,8 В.

Рисунок 2 – цепь с линейным источником переменного тока

4 Ход выполнения лабораторной работы

4.1. Независимый источник постоянного тока.

Рисунок 3 – Схема источника постоянного тока

На рисунке 4 представлен график зависимости силы тока в цепи от сопротивления нагрузки R_H.

Рисунок 4 – график зависимости силы тока от сопротивления

Сила тока в цепи при сопротивлении (318 Ом) = 3,7 мА.

Сила тока стремится к значению 0,442 мА.

На рисунке 5 представлен график зависимости напряжения от сопротивления нагрузки.

Рисунок 5 – график зависимости напряжения от сопротивления нагрузки

Напряжение в цепи при сопротивлении = R2(318 Ом) = 1,177 В.

Напряжение в цепи стремится к значению в 2,212 В.

На рисунке 6 представлен график зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки.

Рисунок 6 – зависимость мощности источника от сопротивления нагрузки

Мощность источника от сопротивления при = 318 Ом = P(318 Ом) = 9,707. Вт

Мощность стремится к значению в 16,372 Вт

На рисунке 7 представлена зависимость мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки.

Рисунок 7 – зависимость мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Мощность выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки при её значении в 318 = (318 Ом) = (313 Ом) = 4,353 Вт, стремится характеристика к значению 15,393 Вт.

На рисунке 8 представлена зависимость мощности, выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки.

Рисунок 8 – график зависимости мощности на нагрузке от её сопротивления

Значение зависимости мощности, выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки при её значении в 318 Ом = (318 Ом) = 4,353.

Cтремится характеристика к значению в 0,979 Вт.

На рисунке 9 представлена зависимость КПД цепи от сопротивления нагрузки.

Рисунок 9 – зависимость КПД от сопротивления нагрузки

Значение КПД при сопротивлении в 318 Ом = 50%, стремится КПД к 5,98%.

Значения полученные экспериментально представлены в таблице 2.

Таблица 2 – значения характеристик цепи, полученные экспериментально

4.2. Цепь с линейным источником переменного тока управляемого переменным напряжением (ИТУН).

Схема цепи ИТУН представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – цепь ИТУН

Таблица 3 – предварительные и экспериментальные результаты.

RH, Ом	S, A/B	Um, В	Jm, A	Jm, эксп, А
100	2,8	2	4,6	4,6
200	2,8	2	4,6	4,6

Осциллограммы тока и управляющего напряжения при V = 2,8 В и R1 = 100 Ом. Представлены на рисунке 11.

Рисунок 11 – осциллограммы тока и управляющего напряжения

Амплитуда тока ИТУН равна 4,6 мА, амплитуда напряжения ИТУН равна 2 В.

На рисунке 12 представлены осциллограммы тока и управляющего напряжения при V = 2,8 В и R1 = 200 Ом.

Рисунок 12 – осциллограммы тока и напряжения при R1 = 200 Ом

Вывод: сопротивление нагрузки не влияет на амплитуду тока

5 Вывод

Выполняя данную лабораторную работу, мы познакомились с принципом работы независимого источника тока и цепи с ИНУТ, а также провели необходимые расчёты в программе Excel и построили графики зависимостей в программе MicroCap. По итогу лабораторной работы мы можем отметить, что результат предварительного расчета полностью совпадает с результатом машинного.

6 Вопросы для самопроверки

1) Какой источник называется источником тока? Приведите примеры независимых и зависимых источников.

Ответ. В электротехнике источником тока называют любой источник электрической энергии.

2)Режимы работы источника тока.

Ответ. При I = 0 говорят, что источник в режиме холостого хода. Физически, это равносильно отключению нагрузки.

При U_Н = 0, говорят, что источник в режиме короткого замыкания (R_H = 0). В этом режиме ток достигает своего максимального значения.

При внутреннем сопротивлении источника тока равном бесконечности, нагрузочная характеристика не будет зависеть от напряжения на нагрузке I = J. В этом случае источник тока называют идеальным.

3) Чему равно падение напряжения на нагрузке U_H при R_H = R1?

Ответ. 1,234 В.

4) Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника P_R1 при R_H = R1?

Ответ. 4,743

5) Чему равен КПД при R_H = R1?

Ответ. 50%