2 Dopasowanie odbiornika do rzeczywistego żródła napięcia ze
Transkrypt
2 Dopasowanie odbiornika do rzeczywistego żródła napięcia ze
1 ZAKŁAD PODSTAW ELEKTROTECHNIKI ĆWICZENIE Nr 2 Dopasowanie odbiornika do rzeczywistego żródła napięcia ze względu na moc czynną 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktyczną realizacją zamiany rzeczywistego źródła napięcia równoważnym rzeczywistym źródłem prądu oraz doświadczalne zbadanie warunku dopasowania odbiornika do rzeczywistego źródła napięcia ze względu na moc czynną. 2. Plan ćwiczenia 2.1. Wyznaczenie rzeczywistej rezystancji wewnętrznej akumulatora Zestawić uk³ad pomiarowy wed³ug schematu: akumulator A- miliamperomierz ME Vx - woltomierz cyfrowy A RO - rezystor 5Ω Tabela I E Vx Rźr R0 w a Ux V Pomiary b Ux V Obliczenia b I A Rźr mΩ a W zestawionym układzie należy dokonać pomiaru napięcia U x przy otwartym wyłączniku w oraz b b pomiaru napięcia U x i nateżenia prądu I przy zamkniętym wyłączniku w. Wyniki pomiarów wpisać do tabeli I. Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów należy obliczyć rzeczywistą rezystancję wewnętrzną Rźr akumulatora. 2.2. Dopasowanie odbiornika do rzeczywistego źródła napięcia stałego Zestawić układ pomiarowy według schematu: akumulator Rd V E Rźr A R0 w V - woltomierz cyfrowy V0 V0 - woltomierz ME A - amperomierz ME Rd, Ro - rezystory dekadowe Dla zadanej przez prowadzącego rezystancji Rd dokonać pomiarów napięć U i U0 oraz natężenia prądu I w obwodzie, zmieniając rezystancję obciążenia R0 (0 - 300)Ω. Wyniki pomiarów wpisać do tabeli II. 2 R0 = 0 - 3 - 6 - 8 - 10 - 14 - 18 - 20 - 24 - 50 - 100 - 300 Ω Pomiary R0 U U0 I Pżr Tabela II l p. Ω 0 ↓ 300 V V mA mW Rd = ............. Obliczenia P0 PW mW mW η % 1 ↓ 13 gdzie: Pżr - moc czynna dostarczana do układu PW - moc czynna tracona na rezystancji wewnętrznej źródła P0 - moc czynna odbiornika rezystancyjnego R0 η - sprawność energetyczna układu 2.3. Zamiana rzeczywistego żródła napięcia równoważnym rzeczywistym źródłem prądu Zestawić układ pomiarowy według schematu: A AJ RZ J RO w A - amperomierz ME J - zasilacz stabilizowany prądu stałego RZ - rezystor dekadowy Ro - rezystor dekadowy Vo -woltomierz ME AJ - miliamperomierz V0 Na podstawie wyników pomiarów z punktów 2.1 i 2.2 należy wyznaczyć wartość natężenia prądu równoważnego źródła prądowego J oraz wartość rezystancji rezystora Rz . Zmieniając rezystancję obciążenia R0 (0 - 300) Ω, dokonać pomiarów napięcia U0 oraz prądów J i I w obwodzie. Wyniki wpisać do tabeli III. Tabela III R0 = 0 - 3 - 6 - 8 - 10 - 14 - 18 - 20 - 24 - 50 - 100 - 300 Ω Rz =.............. Pomiary Obliczenia l. p. R0 J U0 I Pżr P0 Pw η A V mA mW mW mW % Ω 1 0 ↓ ↓ 13 300 gdzie: Pżr , P0 , Pw , η - wyjaśnione pod tabelą II 2.4. Dopasowanie odbiornika do rzeczywistego żródła napięcia sinusoidalnie zmiennego Zestawić układ pomiarowy według schematu: 220 V At Tr a L R x w 1 mA 2 Ro Hz V1 220V Atr - autotransformator Tr - transformator Hz - częstościomierz 24V C y C - kondensator dekadowy V1 - woltomierz EM Rw - rezystor wzorcowy 0,1Ω mA- miernik uniwersalny RL- cewka dekadowa R0 - rezystor dekadowy 3 Należy ustawić, zadaną przez prowadzącego, wartość napięcia U (Uc poz. a ) i indukcyjności L cewki dekadowej. Przy zwartych zaciskach x i y ( w poz. 2 ) odczytać z miliamperomierza wartość prądu zwarcia IZ. IZ = ....... Następnie należy zmierzyć napięcie UJ na otwartych zaciskach x i y. Dokonamy tego przełączjąc woltomierz cyfrowy z pozycji ( a ) w pozycje ( x ) UJ = ....... Na podstawie napięcia UJ i prądu IZ obliczyć wartość impedancji zw wewnętrznej rzeczywistego źródła napięcia. zw ........ Wyznaczyć wartość pojemności CC przyjmując, że obliczona impedancja posiada tylko reaktancję pojemnościową. CC = ... Do układu włączyć kondensator dekadowy (schemat c ) i nastawić wyznaczoną wartość pojemności CC. Następnie zmieniać wartość pojemności C kondensatora dekadowego do chwili, gdy woltomierz VC wskaże największą wartość napięcia - otrzymamy w ten sposób wartość pojemności nazywany pojemnością dopasowania Cd. Cd = ......... Na podstawie otrzymanych wartości pojemności Cd oraz znajomości wartości impedancji zw obliczyć rezystancję Rd dopasowania. Rd = .... Do układu włączyć szeregowo rezystor dekadowy oraz kondensator dekadowy ( schemat d ). Dla trzech wartośći pojemności C, które podaje prowadzący zmieniając wartość rezystancji R0 należy wyznaczyć wartość mocy P0 odbiornika (na podstawie pomiarów napięcia UC na rezystorze wzorcowym Rw oraz przy znanej wartości rezystancji R0 odbiornika) Wyniki zapisać w tabeli IV. R0 = 50 -100 - 200 -300 - 400 -500 - 600 - 700 - 800 - 900 Ω Tabela IV R0 Ω 50 ↓ 900 gdzie: C = 0 µF I mA P0 mW C < Cd I mA C = Cd P0 mW I mA C>Cd P0 mW I mA P0 mW P0 - moc wydzielana na rezystorze R0 P1 - moc oddawana z uzwojenia wtórnego transformatora η - sprawność układu 3. Opracowanie 3.1. Na wykresach przedstawić zależności P0, Pżr, η,= f( R0) dla układu z rzeczywistym żródłem napięcia oraz P0, Pżr, η,=f(R0) dla układu z rzeczywistym żródłem prądu. 3.2.Wyprowadzić warunek dopasowania P o m i a r y żródła napięcia sinusoidalnie i o b l i c z e n i a odbiornika do rzeczywistego zmiennego ze względu na maksymalną moc czynną. 3.3. Na wspólnym wykresie przedstawić zależności P0 = f(R0) dla wszystkich badanych pojemności w układzie z rzeczywistym żródłem napięcia sinusoidalnego.