Сделай Сам Свою Работу на 5

Основные теоретические положения





 

Активным двухполюсником называется двухполюсник, содержащий источники энергии.

В исследуемой электрической цепи, приведенной на рис. 4.1, мощность нагрузки Рн равна разности мощностей источников и сумм мощностей потерь во всех ветвях активного двухполюсника :

 

. (4.1)

 

КПД активного двухполюсника:

. (4.2)

Замена активного двухполюсника эквивалентным генератором позволяет упростить расчеты режимов схемы. ЭДС эквивалентного генератора ЕЭ равна напряжению на разомкнутых зажимах активного двухполюсника Uab xx:

 

. (4.3)

 

Внутреннее сопротивление источника ЭДС определяется по формуле

 

, (4.4)

 

где ЕЭ - ЭДС эквивалентного генератора; U - напряжение на зажимах источника при его работе на внешнюю цепь с током I.

Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора равно входному сопротивлению пассивного двухполюсника, который получается из активного двухполюсника после исключения из него всех источников энергии.

. (4.5)

 

Значения напряжения Uab xx и сопротивления Rвх аb можно определить экспериментально из опытов холостого хода и короткого замыкания активного двухполюсника. Напряжение измеряется при размыкании ветви нагрузки (Rн = ∞). При замыкании накоротко сопротивления нагрузки
(Rн = 0) измеряется ток короткого замыкания нагрузочной ветви Iкз.



Входное сопротивление определится по формуле

 

. (4.6)

 

В схеме эквивалентного генератора ток в нагрузке составит:

 

. (4.7)

 

Мощность нагрузки равна:

. (4.8)

 

Мощность, развиваемая источником (эквивалентным генератором), определится по формуле

 

. (4.9)

 

КПД эквивалентного генератора

 

. (4.10)

 

Выбор сопротивления нагрузки Rн, равного внутреннему сопротивлению генератора Rн = Rвн, называется согласованием нагрузки и генератора. В согласованном режиме мощность нагрузки максимальная и определяется по формуле

, (4.11)

 

но КПД передачи энергии при этом составляет только .

 

Задание для самостоятельной подготовки

Для цепи с эквивалентным генератором выведите формулы, связывающие величины Uab, Iн, Pист, Pн, с сопротивлением нагрузки Rн, и постройте графики данных зависимостей.



Порядок выполнения работы

1. Измерьте по очереди величины ЭДС источников Е1 и Е2 в режиме холостого хода. Подключив к каждому из источников ЭДС нагрузку и измерив напряжение и ток на нагрузке, рассчитайте внутреннее сопротивление каждого источника. Замерьте омметром величину сопротивления R4 на универсальном стенде №1. Рассчитайте по опытным данным входное сопротивление активного двухполюсника, схема которого изображена на рис. 4.1. Результаты исследования занесите в табл. 4.1.


Таблица 4.1

Генератор 1 Генератор 2 R4, Ом Rвх ab , Ом
E1, Oм I, mA Uн, B R01, Ом E2, Oм I, mA Uн, B R02, Ом
                   

 

2. Соберите электрическую цепь по схеме рис. 4.1. Исследуйте зависимости напряжений и токов в цепи от сопротивления нагрузки Rн. В качестве нагрузки возьмите мост сопротивлений. Выполните не менее восьми опытов, включая опыты холостого хода и короткого замыкания. Результаты измерений занесите в табл. 4.2.

По результатам опытов холостого хода и короткого замыкания определите параметры эквивалентного генератора EЭ и Rвн.

 

Таблица 4.2

№ опыта Измерено Вычислено
Uab, B U12, B I1, mA I2, mA Iн, mA Rн, Ом , Вт Pн, Вт  
1.ХХ . . . 8. КЗ                    

 

Постройте совмещенные графики зависимостей Uab, Рист, Pн, = f (Iн), а также Uab, Iн, Pн, = f (Rн /Rвн ab). По графикам Pн= f (Iн) и Pн= f (Rн /Rвн ab) определите Rн и RH / Rвн ab, при которых мощность нагрузки максимальна.



4. Установите на стенде величины EЭ и Rвн и соберите цепь по схеме рис. 4.2.

Исследуйте зависимость тока в цепи и напряжения Uab oт сопротивления нагрузки Rн. Выполните не менее восьми опытов, включая опыты холостого хода и короткого замыкания. Результаты измерений занесите в табл. 4.3.

Постройте совмещенные графики зависимостей Uab, Рист, Pн, = f (Iн), а также Uab, Iн, Pн, = f (Rн / Rвн ab). По графикам Pн = f (Iн) и Pн = f (Rн / Rвн ab) определите Rн и Rн / Rвн ab, при которых мощность нагрузки максимальна.

 

 

Рис. 4.1. Активный двухполюсник Рис. 4.2. Эквивалентный генератор

 

Таблица 4.3

№ опыта Измерено Вычислено
Uab, B Iн, mA Rн, Ом Pист, Вт Pн, Вт  
1.ХХ . . . 8. КЗ              
                 

 

Литература: [3, § 2.27 - 2.29].

 

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Электрические измерения / Под ред. А.В. Фремке, Е.М. Душина. - Л.: Энергия, 1980. –392 с.

2. Теоретические основы электротехники / Под ред. П.А. Ионкина. - T. I. - М.: Высш. шк., 1976. – 514 с.

  1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи/ Л. А. Бессонов. - М.: Гардарики, 2000. – 638 с.

 

 

Составители

 

Виктор Николаевич Матвеев

Татьяна Макаровна Черникова

 

Линейные электрические цепи постоянного тока

 

Методические указания к лабораторным работам

по курсу «Теоретические основы электротехники» для студентов

специальности 100400 (140211) «Электроснабжение»

 

 

Печатается в авторской редакции

 

Рецензент Т. Ю. Романенко

 

 

Подписано в печать 29.05.2006. Формат 60×80/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,6.

Тираж 106 экз. Заказ

ГУ КузГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 а.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.