Типовые режимы испытаний источника напряжений
Источник э. д. с. E = 2 В с внутренним сопротивлением rвн = 20 Ом включен в электрическую цепь с сопротивлением Rн.
Рассчитать параметры электрической цепи в режиме работы на нагрузку, х.х. и к.з.
Внутреннее сопротивление нагрузки Rн = 0...∞ Ом. Построить нагрузочную характеристику цепи (U = f(Rн), P = f(Rн), η = f(Rн)).
Решение
Параметры электрической цепи в режиме работы х.х. (RH=∞)
- ток
I=ErВН+RH=220+∞=0
- напряжение на выводах источника (на нагрузке)
U=E-I∙rВН=2-0∙20=2 В
- напряжение на внутреннем сопротивлении источника
UВН=I∙rВН=0∙20=0
- мощность источника
Р=E∙I=2∙0=0
Параметры электрической цепи в режиме работы к.з. (RH=0)
- ток
I=ErВН+RH=220+0=0,1 (А)
- напряжение на выводах источника (на нагрузке)
U=E-I∙rВН=2-0,1∙20=0
- напряжение на внутреннем сопротивлении источника
UВН=I∙rВН=0,1∙20=2 (В)
- мощность источника
Р=E∙I=2∙0,1=0,2 (Вт)
Параметры электрической цепи в режиме работы на нагрузку (RH=20 Ом)
- ток
I=ErВН+RH=220+20=0,05 (А)
- напряжение на выводах источника (на нагрузке)
U=E-I∙rВН=2-0,05∙20=1 (В)
- напряжение на внутреннем сопротивлении источника
UВН=I∙rВН=0,05∙20=1 (В)
- мощность нагрузки
РН=U∙I=1∙0,05=0,05 (Вт)
- мощность потерь на внутреннем сопротивлении источника
РВН=UВН∙I=1∙0,05=0,05 (Вт)
- мощность источника
Р=E∙I=2∙0,05=0,1 (Вт)
Нагрузочную характеристику цепи U = f(Rн) построим по выражению:
U=E-I∙rВН
Учитывая, что
I=ErВН+RH
U=E-ErВН+RH∙rВН=E·1-rВНrВН+RH
U=2·1-2020+RH
Зависимость P = f(Rн) рассмотрим по уравнению:
Р=E∙I=E∙ErВН+RH=E2rВН+RH
Р=2220+RH=420+RH
Зависимость η = f(Rн) рассмотрим по уравнению:
η =РНР=I2∙RHE2rВН+RH=ErВН+RH2∙RHE2rВН+RH=RHrВН+RH
η =RH20+RH
Задаваясь значением Rн = 0...∞ Ом построим нагрузочную характеристику цепи:
Rн
(Ом) U
(B) Р
(Вт) кпд
0 0 0,2 0
4 0,333 0,167 0,167
8 0,571 0,143 0,286
12 0,75 0,125 0,375
16 0,889 0,111 0,444
20 1 0,1 0,5
24 1,091 0,091 0,545
28 1,167 0,083 0,583
32 1,231 0,077 0,615
36 1,286 0,071 0,643
40 1,333 0,067 0,667
44 1,375 0,063 0,688
48 1,412 0,059 0,706
52 1,444 0,056 0,722
56 1,474 0,053 0,737
60 1,5 0,05 0,75
64 1,524 0,048 0,762
68 1,545 0,045 0,773
72 1,565 0,043 0,783
76 1,583 0,042 0,792
80 1,6 0,04 0,8