Лабораторная работа № 4

Исследование режимов работы эквивалентного источника ЭДС

 

Цель работы: 1. Изучить схему замещенияэквивалентного источника  

               ЭДС и её параметры.

           2. Исследовать режимы работы источника ЭДС.

                     3. Построить требуемые характеристики работы источника.

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

знать: - схему замещенияэквивалентного источника ЭДС и её

            параметры

         -режимыработы источника электрической энергии

уметь: - собирать электрические цепи по схемам;

       - производить измерения тока и напряжения при помощи мульти- 

              метра

     - по результатам измерений строить характеристики работы

        источникаЭДС

Оборудование: лабораторный стенд.

Краткие теоретические сведения

Поскольку реальные источники ЭДС или напряжения, применяемые в электротех­нике и электронике, часто имеют довольно сложные схемы, ниже рассмотрено их экви­валентное представление (рис.4.1), пригодное для выполнения любых расчетов цепи.

Рис. 4.1

Когда эквивалентный источник ненагружен, т.е. ток в нем отсутствует (режим холо­стого хода), имеем для выходного напряжения:

U₁₂ = E,

 где Е − ЭДС источника.

Когда эквивалентный источник напряжения нагружен, выходное напря-

жение опре­деляется следующим уравнением равновесия напряжения по второму закону Кирхгофа:

Un = Е - I_h R_bh,

где I_Н = Е / (R_Bh + R_h) − ток нагрузки; R_bh − внутреннее сопротивлениеэквивалентного источника; R_h − сопротивление нагрузки.

Если выходные зажимы первого и второго источника замкнуты друг на друга (режим короткого замыкания), имеем:

U₁₂ = 0.

Возникающий при этом ток короткого замыкания Iк ограничен внутренним сопротив­лением источника

I_K = E/R_BH.

Параметры Е, R_bh и I_k эквивалентного источника напряжения могут быть представ­лены на графике (рис. 4.2) в виде характеристики Iн = f (U). Здесь же показана характе­ристика нагрузки: U = R_hI_h

 

Рис. 4.2

Порядок проведения работы

Задание

 

Постройте характеристику эквивалентного источника напряжения и характеристику нагрузки для сопротивлений R_h =100 Ом, 33 Ом и 10 Ом. Для этого измерьте величи­ны ЭДС Е, тока короткого замыкания Iк, тока нагрузки Iн и выходного напряжения U₁₂ источника.

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 4.3).

Рис. 4.3

 

• Поскольку используемый источник питания стабилизирован (что означает равенст­во нулю его собственного внутреннего сопротивления), то для достижения цели данного эксперимента он должен быть дополнен сопротивлением R_bh= 22 Ома.

• Для определения ЭДС источника Е необходимо измерить напряжение на разомкну­тых выводах 1 и 2 (режим холостого хода, R_h = ∞, U₁₂ = Е).

• Для измерения тока короткого замыкания I_К между выводами 1 и 2 должна быть включена перемычка (режим короткого замыкания, R_h = 0, I_h = I_k).

• Результаты измерений занесите в табл. 4.1 и перенесите их также на график (рис.4.4) для построения требуемых характеристик.

 

 

Таблица 4.1

Rh,Om	(x.x.)	100	33	10	0 (k.3.)
U12,B	E =				0
IH, mA	0				Ik=….

Рис.4.4

Контрольные вопросы

1.  Назовите режимы работы источников ЭДС и их определения.

2.  Какие режимы работы называют крайними? Почему?

3.  Почему режим короткого замыкания вне лабораторных условий считается аварийным?

4. Почему режим короткого замыкания в лабораторных условиях безопасен?

5. Как велико падение напряжения на R_bh, когда эквивалентный источник напряжения нагружен сопротивлением 100 Ом?

6. Как влияет уменьшение внутреннего сопротивления источника R_bh (например, до 5 Ом) на вид его характеристики Iн = f(U)