Определение параметров и исследование свойств эквивалентного генератора (активного двухполюсника) постоянного тока, страница 2

Таким образом входное сопротивление активного двухполюсника можно определить несколькими способами, а в качестве оценки его значения взять среднее арифметическое из них.

Внешняя характеристика эквивалентного генератора

 

Эта характеристика показывает зависимость напряжения на зажимах эквивалентного генератора от тока нагрузки:

U_bd = U_bd(I_bd)

Непосредственно из рис. 4 имеем:

U_bd = U_bdxx – I_bd×R_{bd in}                                        (А7)

Уравнению А7 соответствует рис. 8

 

Рис. 8. Внешняя характеристика реального (R_bdin¹0) эквивалентного генератора.

Для реального источника и нагрузки, питаемой от него справедлива схема рис.9

 

Рис. 9. Реальный источник под нагрузкой

Для этой схемы справедливы соотношения:

          Р_H = I_H²×R_H

          I_H =

Откуда

          P_H =                                      (А8)

Исследуя выражение А8 на экстремум можно получить, что = 0 при R_H=R_in

Таким образом, если нагрузка питается электроэнергией (или получает электрический сигнал) от источника ограниченной мощности, то до нагрузки доходит максимальная мощность при условии, что R_H = R_in. Во всех остальных случаях, когда это равенство не соблюдается, мощность, получаемая  нагрузкой меньше (рис. 10).

 

Рис. 10. Зависимость мощности в нагрузке от .

Максимальная мощность P_MAX = = 0.25×P_КЗ    равна четверти мощности короткого замыкания источника:

P_КЗ = I_КЗ×E = ×E =  ,         где 

Объекты и средства исследования

Объектом исследования является электрическая цепь постоянного тока, со смешанным соединениям резисторов R₁ – R₆ , собранная на плате №4 центральной панели стенда. Соединения, указанные на схеме стенда, выполнены при монтаже стенда. Источником питания служит источник постоянного  тока с регулируемой величиной ЭДС. Выходные гнезда источника расположены на центральной панели стенда и обозначены “+” и “–”. Внутреннее сопротивление источника полагается равным нулю.

В качестве электроизмерительных приборов используются многопредельные миллиамперметры Э377, а также цифровой или стрелочный электронный вольтметр.

Порядок проведения экспериментов

ЧАСТЬ 1. Определение параметров эквивалентного генератора.

1.  Собрать электрическую цепь в соответствии с Рис. 11.

2.  После проверки схемы преподавателем подать на нее напряжение, для чего на плате №3 левой панели стенда поставить тумблер ВЗ-1 в положение “Вкл”, а тумблер ВЗ-2 – в положение II и включить тумблеры В1 и В2 на центральной панели стенда.

3.  Подключив электронный вольтметр к гнездам a и f с помощью ручки “Рег. вх.” (на плате №3) установить U_af = 15¸18В (какое-то целочисленное значение) и записать его значение в протокол испытаний.

Примечание: При всех изменениях схемы перед проведенным каких либо измерений обязательно проверять и поддерживать стабильность U_af.

4.  После установки выбранного значения U_af записать в протокол значение тока I₅.

5.  Измерить и записать в протокол U_bd.

Опыт холостого хода

6.  Отключить питание стенда тумблером В1. Исключить из исходной схемы сопротивление R₅. Включить питание стенда и восстановить величину U_af. После восстановления U_af проделать опыт холостого хода, включив вместо R₅ электронный вольтметр. Записать значение U_bdxx в протокол.

Опыт короткого замыкания