Министерство цифрового развития и массовых коммуникаций
Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
(МТУСИ)
Кафедра Теории электрических цепей
Отчет по лабораторной работе №2
по дисциплине «Электротехника»
на тему:
«Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения»
Выполнил: студент группы БСТ2102
Вариант 7
Руководитель:
Микиртичан Александр Григорьевич
Москва 2021
Содержание
Цель работы
С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики источников напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками.
Постановка задачи
2.1. Рассчитать и построить зависимость тока I от сопротивления нагрузки Rн в цепи.
2.2. Для той же цепи рассчитать и построить следующие зависимости: падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки Rн; мощность источника от сопротивления Rн; мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки Rн; мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления Rн; коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки Rн.
Задание на лабораторную работу
Построить схему в программе Micro-Cap, изображенную на рисунке 1.
Рисунок 1 — схема предоставленной цепи
Принять:
E=V1 = 2,4 В – ЭДС источника;
R1 = 320 Ом - внутреннее сопротивление источника;
R2= 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5000 Ом – сопротивление нагрузки.
I= E/(R1+ R2) – ток в нагрузке от сопротивления нагрузки RН;
UН= I R2 = f(R2) - падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки R2;
Pист = EI = f(R2) - мощность источника от сопротивления нагрузки R2;
Pr = I^2r = f(R2)- мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки;
PН= I^2 R2= f(R2) - мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки R2;
η= 100 % (R2/РИ), = f(R2) - коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки RН;
Получившийся график занести в соответствующий раздел отчёта. Полученные данные занести в таблицу.
Для цепи, изображенной на рисунке 2, с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИНУТ) рассчитать амплитуду напряжения Um на нагрузке, если управляющее сопротивление γ = 3 Ом, управляющий ток i(t) = 2sin(2πft), f = 2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки Rн 70 Ом и 200 Ом.
Рисунок 2 — цепь с ИНУТ
Полученные данные записать в таблицу.
Ход выполнения лабораторной работы
Первая цепь
Рисунок 3 - Схема с независимым источником постоянного тока
Данные, полученные по предварительному расчету в Microsoft Exсel, записаны в таблицу 1.
Таблица 1 - Результаты предварительного расчета
По предварительному расчету |
||||||
RН, Ом |
I, мА |
UН, В |
P ист, Вт |
Pr, Вт |
PН, Вт |
η, % |
0 |
7,5 |
0 |
0,018 |
0,018 |
0 |
0 |
10 |
7,273 |
0,07273 |
0,017455 |
0,016927 |
0,000529 |
3,030417 |
20 |
7,059 |
0,14118 |
0,016942 |
0,015945 |
0,000997 |
5,8825 |
40 |
6,667 |
0,26668 |
0,016001 |
0,014224 |
0,001778 |
11,11167 |
80 |
6 |
0,48 |
0,0144 |
0,01152 |
0,00288 |
20 |
320 |
3,75 |
1,2 |
0,009 |
0,0045 |
0,0045 |
50 |
1280 |
1,5 |
1,92 |
0,0036 |
0,00072 |
0,00288 |
80 |
2560 |
0,833 |
2,13248 |
0,001999 |
0,000222 |
0,001776 |
88,85333 |
5000 |
0,451 |
2,255 |
0,001082 |
6,51E-05 |
0,001017 |
93,95833 |
На рисунке 4 представлен график зависимости тока от сопротивления нагрузки R2.
Рисунок 4 - График зависимости тока от сопротивления нагрузки R2
Ток при R2= R1(320 Ом) = 3,750 мА.
Ток короткого замыкания (R2=0 Ом) равен 7,5 мА.
На рисунке 5 представлен график зависимости напряжения от сопротивления нагрузки R2.
Рисунок 5 - График зависимости напряжения от сопротивления нагрузки R2
Напряжение асимптотически стремится к 2,4 В.
Напряжение при R2= R1(320 Ом) =1,20 В.
На рисунке 6 представлен график зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки R2.
Рисунок 6 - График зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки R2
Максимальная мощность Pm = 18 мВт.
Мощность источника при R2 = R1(320 Ом) = 9 мВт.
На рисунке 7 представлен график зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки R2.
Рисунок 7 - График зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки R2
Максимальная мощность Pm = 18 мВт.
Мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника, при R2= R1 (320 Ом) = 4,5 мВт.
На рисунке 8 представлен график зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки R2.
Рисунок 8– График зависимости мощности, выделяемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки R2
Максимальная мощность, выделяемая на нагрузке при R2= R1(320 Ом) равна 4,5 мВт
На рисунке 9 представлен график зависимости КПД от сопротивления нагрузки R2.
Рисунок 9 - График зависимости КПД от сопротивления нагрузки R2
КПД асимптотически стремится к 93,985%. КПД при R2= R1(320 Ом) =50%