Электротехника 1.3 / Laba2_Issledovanie_ekvivalentnogo_generatora

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫй ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИШПР

18.03.01 «Химическая технология»

Отчет по лабораторной работе № 2

«Исследование эквивалентного генератора»

по дисциплине:

«Электротехника 1.3»

Исполнитель:
студентг	гр.2Д03		Куртукова М.Е.
Руководитель:
преподаватель			Каталевская А.В.

Томск – 2022 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОГО ГЕНЕРАТОРА (ЭКВИВАЛЕНТНОГО АКТИВНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА)»

Цель и задачи исследования:

1. Экспериментально проверить возможность замены сложной электрической цепи эквивалентным генератором (эквивалентным активным двухполюсником).

2. Научиться экспериментально определять параметры эквивалентного генератора.

3. Исследовать работу эквивалентного генератора в различных режимах

Исходные данные

Таблица 1. Параметры схемы

Е1	R1	R2	R3
В	Ом	Ом	Ом
94	220	150	100

Схема электрической цепи для данной работы представлена ниже.

Рисунок 1 – схема электрической цепи

Выполнение работы

Рисунок 2 - экспериментальная схема

Таблица 2

Режимы	U	I	RH	EЭГ	RЭГ
	В	mА	Ом	В	Ом
Холостой ход	38,11	0	∞	38,11
Короткое замыкание	0	201,4	0
Метод двух нагрузок	23,37	77,90	300	38,58	174,59
	9,176	152,9	60

Проведём исследование работы эквивалентного генератора при различных нагрузках. Результаты измерений запишем в таблицу 3.

Таблица 3. Экспериментальные данные

Е=94 В; R1=220 Ом; R2=150 Ом; R3=100 Ом
№ п/п	U	I	RH	PH	I’
	B	мA	Ом	Вт	А
1	33,33	25,33		0,84	0,025
2	28,61	50,20		1,44	0,050
3	23,37	77,90		1,82	0,078
4	19,09	100,5		1,92	0,1
5	14,79	123,3		1,91	0,123
6	9,176	152,9		1,40	0,153
7	61,25	175		10,72	0,071

Определим параметры эквивалентного генератора методом холостого хода и короткого замыкания. Результаты запишем в таблицу 2

+

Определим параметры эквивалентного генератора методом двух нагрузок. Результаты запишем в таблицу 2.

Вычислим для всех режимов сопротивления нагрузки R_H по закону Ома и мощности нагрузки Р_Н. Результаты вычислений внесём в таблицу 3. Ниже приведены расчеты для 1 и 7 строки.

Вт

Рассчитаем для всех режимов (Таблица 3) величину тока I’, используя значения Е_ЭГ и R_ЭГ, найденные по методу холостого хода и короткого замыкания. Ниже представлены расчеты для 1 и 7 строки.

Вычислим максимальную относительную погрешность

Рассчитаем Е_ЭГ и R_ЭГ используя параметры схемы Е, R₁, R₂, R₃

Исключим из схемы, изображенной на рисунке 3, сопротивление нагрузки и определим величину тока в оставшейся схеме

Рисунок 3

Напряжение эквивалентного генератора равно напряжению относительно точек ab

Определим сопротивление оставшейся схемы относительно точек ab, для этого мысленно закоротим источник ЭДС и вычислим сопротивление.

Рисунок 4 – Схема для расчета

Сравнивая расчётные значения с экспериментальными, видим, что они полностью совпадают.

По таблицам 2 и 3 построим графики внешней характеристики U(I) и зависимости P(I) (Рисунок 5 и Рисунок 6).

Рисунок 5 - график зависимости f=U(I)

Рисунок 6 - график зависимостиf= P(I)

По внешней характеристике эквивалентного генератора определим графически напряжение и ток для заданного сопротивления Rн=350 Ом.

Анализ результатов исследования и вывод

1. Любую сложную схему можно представить эквивалентным генератором, который имеет своё внутреннее сопротивление и напряжение холостого хода. Это подтверждено нами в опытах холостого хода и короткого замыкания.

+

И при определении параметров эквивалентного генератора методом двух нагрузок.

Как видим, результаты получились практически одинаковыми

2. Зависимость, характеризующая напряжение на зажимах генератора от нагрузки, выражается формулой U=Eэг-I*Rэг. Математически это показано на графике зависимости f=U(I). Зависимость является линейной.

2. Согласованный режим — это режим работы, при котором источник- эквивалентный генератор отдает во внешнюю цепь максимальную мощность. Это выполняется при условии равенства сопротивления нагрузки и сопротивления генератора Rэг= 189.2 Ом, Rн=174,59 Ом

Однако КПД при данном режиме работы низкое, он не подходит для работы. Чтобы получить максимальное КПД необходимо использовать номинальный режим, при котором Rн будет максимальным. Максимальное КПД будет получено при наибольшем значении напряжения и наименьшем значении тока. Данные значения берем из таблицы 3, где U=33,33 и I=175 мА.

Вывод

В результате выполнения работы, экспериментально проверена и подтверждена теорема о замене активного двухполюсника эквивалентным генератором. Параметры эквивалентного генератора, полученные экспериментально и рассчитанные по методу двух нагрузок, совпали с теоретическими расчётами. Присутствует погрешность, что может быть связано с округлением значений в ходе вычислений или погрешностью самой программы. Были построены графики зависимостей и из них установлено, что максимальная мощность достигается при Rэг= Rн.