mocispr

Politechnika Częstochowska

Wydział Elektryczny

Zakład Elektrotechniki

Laboratorium Elektrotechniki

Moc i sprawność w nierozgałęzionym

obwodzie prądu stałego

Moc i sprawność w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie zależności mocy odbiornika i sprawności w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego w zależności od rezystancji odbiornika.

2. Wiadomości podstawowe

W nierozgałęzionym obwodzie pokazanym na rysunku 1 prąd wynosi

R R E I   w

Wobec tego moc wydzielona na odbiorniku R jest równa (rys. 2)





 

 

1

1

a

a

R

E

R

E

R

R

R

E

RI

P















Rys. 1. Nierozgałęziony obwód prądu stałego

Można pokazać, że przy stałych wartościach E i Rw

wyrażenie na PR osiąga maksimum, jeśli a = 1, czyli

w R R Wtedy w 2 4 w R E P PR _RR  Rmax 

Stan, w którym R = Rw, nazywamy stanem

dopasowania energetycznego.

R PR

PRmax

Rw

Rys. 2. Zależność mocy odbiornika od

jego rezystancji

Sprawnością energetyczną układu nazywamy

stosunek mocy użytkowej do mocy całkowitej wytworzonej przez źródło napięcia (rys. 3)





a

a

R

R

R

I

R

R

RI

P

P



















1

1



W stanie dopasowania energetycznego (a = 1) sprawność  = 0,5. Z tego względu stan dopasowania jest stosowany wtedy gdy moc nie jest zbyt duża.

R

 1

Rw

0,5

Rys. 3. Zależność sprawności od

rezystancji odbiornika

Moc i sprawność w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego

3. Przebieg ćwiczenia

- Zestawić układ pokazany na rysunku 4:

mA

V

- Ustawić E = 6 V (ewentualnie 5 lub 4 V),

- Zmieniając R od 0 do 400  co 40 , a później od 400 do 800  co 100  notować wskazania mierników (tabela 1).

Tabela 1 Lp. Pomiary Obliczenia U I R a PR PR/PRmax  V A  - W - -1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Wzory do obliczeń: a a R E P UI P R R a I U R _{R R} w       1 4 _w 2  , , , , _max

Moc i sprawność w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego

4. Opracowanie sprawozdania

1. Cel ćwiczenia.

2. Schemat pomiarowy i tabela wyników.

3. Parametry i dane znamionowe zastosowanych przyrządów. 4. Przykłady obliczeń poszczególnych wartości podanych w tabeli. 5. Wyprowadzić wzór na PRmax oraz na R, dla którego PR = PRmax.

6. Wyznaczyć PRmax z pomiarów i z teorii - wyniki porównać.

7. Na wspólnym wykresie wykreślić PR/PRmax w zależności od a oraz (a).

8. Wnioski.

5. Pytania sprawdzające

1. Wyprowadzić wzór na PRmax oraz na R, dla którego PR = PRmax.

2. Wyprowadzić wzór na .

3. Naszkicować wykres zależności PR/PRmax od a oraz (a).

4. Dla jakiej wartości rezystancji odbiornika w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego na odbiorniku wydziela się największa moc?

5. Dla jakiej wartości rezystancji odbiornika w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego występuje największa sprawność?

6. Na czym polega dopasowanie energetyczne odbiornika?

Literatura

[1] Bolkowski S.: Elektrotechnika teoretyczna, tom I - teoria obwodów elektrycznych, WNT, W-wa 1986, ss. 62-65.

[2] Cholewicki T.: Elektrotechnika teoretyczna, tom I, WNT, W-wa 1970, ss. 169-173.

[3] Lubelski K.: Elektrotechnika teoretyczna. Obwody elektryczne prądu stałego, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Cz-wa 1998, ss. 115-116.