4

Лабораторна робота № 3

Тема: Дослiдження потужностi у системi джерело-навантаження.

Мета: Вимiр струму, напруги, розрахунок потужностi та ККД.

Дослiдження умов, за яких споживач (навантаження) отримує найбiльшу потужнiсть.

Дослiдження впливу опора навантаження на коефiцiент корисної дiї (ККД).

Обладнання: Стенд з постiйними та змiнними опорами, мультиметр, блок живлення постiйного струму.

Дослiджуєма схема одночасно вiдтворює декiлька цiкавих випадкiв:

• джерело живлення з довгою (великим опором) лiнiєю постачання у задачi електропостачання на великi вiдстанi;

• джерело електричних iмпульсiв з великим внутрiшнiм опором у задачi дослiдження електричної активностi бiологiчних об’єктiв.

Джерело живлення та лiнiя постачання моделюются ЕРС та опором R_S, що вiдповiдає спiльному опору джерела та лiнiї. Споживач моделюєтся змiнним опором R_L. Змiнюючи опiр навантаження R_L споживача можна дослiдити вплив навантаження на розподiл потужностей у системi.

План роботи

1. Зiбрати схему згiдно малюнка.

Перемичка X дозволяє тимчасово розiрвати дiлянку кола для пiд’єднання амперметру до мiсця розриву.

Занотувати значення опору R_S.

R_S =

2. Пiдключити блок живлення.

3. Вимiряти ЕРС джерела живлення E, падiння напруги на опорi джерела U_S, напругу на навантаженнi споживача U_L, струм кола I для рiзних значень опору R_L.

Результати вимирiв занести до таблицi. Для кращого вiдтворення результатiв вимiрiв доцiльно провести вимiри для усього диапазону змiн опору навантаження вiд мiнiмального до максимального його значення з приблизно рiвномiрним шагом по опору (приблизно 10% максимального значення опора R_L).

Вимiри провести згiдно одного з варiантiв завдання.

Варiант 1. Вимiр за допомогою одного мультиметру з безпосереднiм вимiром опору споживача.

1. Вiдключити блок живлення для вимiру опора навантаження. Роз’єднати перемичку X. Перемкнути мультиметр на вимiр опору. Вимiряти опiр навнтаження R_L (точки 2-3)_. Виставити потрiбне значення опору. Замкнути перемичку X i пiдключити блок живлення.

2. Перемкнути мультиметр на вимiр напруг. Вимiряти ЕРС джерела живлення E (точки 1-4), падiння напруги на опорi джерела U_S (точки 1-2), напругу на навантаженнi споживача U_L (точки 2-3).

3. Тимчасово роз’єднати перемичку X. Перемкнути мультиметр на вимiр струму. Вимiряти струм I (точки 3-4).

Варiант 2. Вимiр за допомогою одного мультиметру без вимiру опору споживача.

Вимiри проводяться згiдно пунктiв 2, 3 варiанта 1. Для приблизного розрахунку опору навантаження R_L використовуються вимiрянi значення iнших параметрiв кола U_L, U_S, або I та вiдповiдна формула розрахунку. Навести свiй варiант формули розрахунку.

R_L=

Варiант 3. Вимiр за допомогою двох мультиметрiв без вимiру опору споживача.

Один з мультиметрiв постiйно пiд’єднано замiсть перемички X (точки 3-4) для вимiру струму. Iнший – для вимiру напруг згiдно пункту 2 варiанту 1.

Вимiри проводяться згiдно пунктiв 2. Приблизна поточна оцiнка опору виконується за варiантом 2.

№ / RLI	E	US	UL	I	RL	PL	PS	P∑	ККД
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Для варiанту 1 - вимiрянi безпосередньо мультиметром значення опору навантаження R_L^I розмiщуються у першiй колонцi таблицi.

Обробка результатiв вимiрiв.

1. Обчислити за вимiрами напруги на навантаженнi U_L та струму I значення опору навантаження R_L. Результати занести до таблицi.

Навести формулу розрахунку.

R_L =

2. Обчислити за вимiрами напруг та струму значення потужностi P_L, що споживає навантаження; потужностi P_S, що загублюється на внутрiшньому опорi джерела та лiнiї R_S; спiльної потужностi P_∑ , що виробляється джерелом _. Результати занести до таблицi.

Навести формули розрахунку.

P_L = P_S = P_∑ =

3. Обчислити коефiцiент корисної дiї (ККД). Результати занести до таблицi.

Навести формулу розрахунку.

ККД =

4. Побудувати спiльний графiк залежностi E, U_S, U_L, I, P_L вiд опору навнтаження R_L (доцiльно використовувати рiзнi масштаби позначення та кольори для U_L, I, P_L)

5. Визначити з графiку значення R_L для якого потужнiсть споживача максимальна. Порiвняти це значення з теоретичним значенням.

R_L (P_L=max) =

6. Навести формули для обчислення значення потужностi P_L, що споживає навантаження; потужностi P_S, що загублюється на внутрiшньому опорi джерела та лiнiї R_S; спiльної потужностi P_∑ , що виробляється джерелом для випадка постiйної ЕРС джерела_.

P_L =

P_S =

P_∑ =

7. Побудувати окремий спiльний графiк залежностi P_L, P_S, P_∑ вiд опору навантаження R_L за результатами вимiрiв.

8. Побудувати на графiку потужностей графiк ККД= P_L/ P_∑.

9. Навести формулу для обчислення ККД за вiдомими значеннями опору навантаження R_L та опору джерела (лiнiї) електропостачання R_S.

ККД=