Як експериментально визначити параметри еквівалентного генератора ?

Виходячи з еквівалентності схем рис. 1 та рис. 2, а, Eэ та r₀э можна розрахувати за наслідками двох експериментів.

Розімкнувши гілку з R₄, вимірюємо напругу між точками «с» і «а» Uxx, рівне е р с Eе (холостий хід).

Для визначення r₀э проводиться (якщо це допустимо) - коротке замикання: задана гілка замикається накоротко і вимірюється струм в ній (Iк). При цьому r₀э = Eе / Iк.

2. Вибрати величину опору резистора R₄ так, щоб в нім виділялася максимально можлива потужність.

Для схеми рис. 2, а

Форм. 7

Максимум потужності Р₄ визначається вирішенням рівняння

при цьому

Режим, коли опір навантаження рівний внутрішньому опору джерела, називається узгодженим, він часто використовується в малопотужних електронних пристроях, коли ККД установки (біля 50 %) не має істотного значення, але важливо передати в навантаження максимальну потужність (підсилювачі напруги, малопотужні підсилювачі потужності, лінії зв'язку і так далі). При цьому весь пристрій по відношенню до навантаження представляється у вигляді еквівалентного генератора, параметри якого визначаються за наслідками аналізу роботи і розрахунку пристрою.

Прості електричні ланцюги постійного струму

Метою виконання практичних завдань є успішне освоєння студентами теоретичного матеріалу і застосування його для вирішення завдань і аналізу отриманих результатів. У теоретичній частині практикуму детально розглянуті приклади розрахунку електричних ланцюгів за допомогою різних методів, показано, як треба перевіряти правильність рішення задачі і проаналізовані можливі режими роботи всього ланцюга і окремих його елементів.

Самостійна робота студента

В процесі виконання самостійної роботи студент повинен вирішити нижче приведені завдання, використовуючи теоретичні матеріали практикуму. Звіт про виконану роботу повинен бути представлений викладачеві за формою, вказаною в методичних вказівках до виконання практичних робіт. У звіті привести:

1. вирішення нижче приведених завдань.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ

 

Завдання 1

Визначити опір мідних проводів телефонній лінії довжиною L = 28,5 км., діаметром дроту d = 4 мм при температурі t = 20 °С.

 

Завдання 2

Визначити опір мідного провідника діаметром d = 5 мм, довжиною L = 57 км, при t = 40 °C.

 

Завдання 3

Приймач номінальною потужністю 1 кВт з напругою 220 B включений в мережу напругою 110 В.

Визначити потужність приймача, струми при номінальній напрузі та при напрузі 110 В.

 

Завдання 4

До двох провідної лінії постійного струму (еквівалентна схема на рис. 2 прикладів вирішення завдань) з опором Rл = 4 Ом приєднаний приймач опором Rн, що змінюється від 0 до. Напруга на початку лінії Uab.

Визначити струм I в лінії, напругу Ucd на виводах приймача, потужність P₁, що віддається джерелом, потужність P₂ приймача. Обчислення проводити для значень опорів приймача Rн = 0; Rл; 2RЛ; 5RЛ; 10RЛ;.

 

Завдання 5

По мідному провідникові перетином 1 мм² тече струм 1 А.

Визначити середню швидкість впорядкованого руху електронів уздовж провідника, припускаючи, що на кожен атом міді доводиться один вільний електрон. Щільність міді 8,9 г/см³.

 

Завдання 6

Визначити як зміниться сила струму, що проходить через неактивний ланцюг, якщо при постійній напрузі на затисках його температура підвищується від t₁ = 20 °С до t₂ = 1200 °С. Температурний коефіцієнт опору платини прийняти рівним 3,65 • 10^-3 K^-1.

 

Завдання 7

По мідному дроту перетином 0,3 мм² тече струм 0,3 А.

Визначити Визначити силу, що діє на окремі вільні електрони з боку електричного поля. Питомий опір міді 17 мОм • м.

 

Завдання 8

Сила струму в провіднику опором 10 Ом рівномірно убуває від I₀ = 3 А до I = 0 за 30 с.

Визначити кількість теплоти, що виділилася за цей час в провіднику.

 

Завдання 9

Щільність електричного поля в алюмінієвому дроті рівна 5 А/см².

Визначити питому теплову потужність струму, якщо питомий опір алюмінію 26 мОм • м.

 

Завдання 10

Е р с джерела Е = 12 В; внутрішній опір Rвт = 1 Ом.

Визначити при якому значенні зовнішнього опору його потужність буде максимальною і чому вона рівна?

 

Завдання 11

Сила струму в провіднику опором 10 Ом рівномірно убуває від I₀ = 3 А до I = 0 за 30 с.

Визначити кількість теплоти, що виділилася за цей час в провіднику.

 

Завдання 12

Щільність електричного поля в алюмінієвому дроті рівна 5 А/см².

Визначити питому теплову потужність струму, якщо питомий опір алюмінію 26 мОм • м.

 

Завдання 13

Е р с джерела Е = 12 В; внутрішній опір Rвт = 1 Ом.

Визначити при якому значенні зовнішнього опору його потужність буде максимальною і чому вона рівна?

 

Завдання 14

Обмотка збудження електричної машини приєднана до мережі напругою U= 120 В. Спочатку після включення свідчень амперметра в ланцюзі обмотки I₁=1,2А, а після нагріву обмотки до сталої температури I₂ = 1А.

Визначити температуру обмотки, враховуючи, що температура повітря в приміщенні 20 °С і температурний коефіцієнт опору міді 4 • 10^-3 K^-1.

 

Завдання 15

Визначити опір проводів повітряній лінії при температурах t = +40 і t = -40 °С. Довжина лінії L = 28,5 км, діаметр мідних проводів d = 5 мм².

 

Завдання 16

Приймач за п'ять діб безперервної роботи витратив 24 кВт/г електроенергії при напрузі 220 В.

Визначити струм і опір приймача.

 

Завдання 17

Визначити щільність струму в проводах діаметром 4 мм, що сполучають приймач з генератором. Добове вироблення енергії генератора, складає 48 кВт/г при напрузі U = 220 В.

 

Завдання 18

Електричний ланцюг потужністю Р=5 кВт при напрузі U = 220В підключений до генератора з внутрішнім спротивом Rct = 0,22 Ом.

Визначити електричну рушійну силу (е р с) та коефіцієнт корисної дії генератора.

 

Завдання 19

Механічна потужність електродвигуна постійного струму 8,5 кВт при напрузі U = 220 В, ккд 85 %.

Визначити електричну потужність і струм двигуна.

 

Завдання 20

На виготовлення котушки витрачено 200 м мідного дроту діаметром 0,5 мм².

Визначити на яку постійну напругу можна включати цю котушку, якщо допустима щільність струму j = 2 А/мм²

 

Завдання 21

Розробити схему електричного ланцюга, у якому до акумуляторної батареї підключені три резистори.

У одного резистора є можливість регулювання його параметрів і він підключений послідовно до групи з двох резисторів, що з’єднані між собою паралельно. У схемі передбачити керування за допомогою вимикача з двома полюсами, захист плавкими запобіжниками, вимірювання загального струму у ланцюзі та напруги на затисках батареї.

 

Завдання 22

Розробити схему електричного ланцюга, у якому чотири резистори (один з них можна регулювати) створюють замкнутий контур у вигляді чотирикутника. У одній діагоналі чотирикутника розташований гальванічний елемент (батарея), що приєднується до ланцюга через вимикач з двома полюсами, у інший діагоналі знаходиться гальванометр, який можна вмикати і вимикати за допомогою кнопкового вимикача.

 

Завдання 23

Розробити схему електричного ланцюга, у якому послідовно включені два резистори, яки не регулюються, а також акумуляторна батарея і генератор, яки можна включати або у одному напрямку або у протилежних напрямках.

У схемі передбачити захист ланцюга плавкими запобіжниками, вимірювання струму та напруги на затисках батареї і генератора одним вольтметром за допомогою перемикача.

 

Завдання 24

Розробити схему електричного ланцюга, у якому генератор постійного струму та акумуляторна батарея підключені паралельно, подають енергію у зовнішню частину ланцюга, яка складається з трьох резисторів, що не регулюються, яки також підключені паралельно. Кожен елемент ланцюга підключений до нього однополюсним вимикачем.

У схемі передбачити можливість виміру загальної напруги, струму у кожному з джерел та загального струму приймачів енергії.

 

Завдання 25

Два генератори постійного струму, працюючи цілодобово на загальний приймач, виробили разом за місяць 96000 кВт/г енергії. Протягом 10 діб цього місяця перший генератор знаходився в ремонті. За цей час лічильник електричної енергії, встановлений на лінії до приймача, показав 2400 кВт/ г.

Визначити - потужність і е р с кожного генератора, якщо амперметр в ланцюзі першого генератора під час роботи показував 500 А, а в ланцюзі другого - 100 А.

 

Завдання 26

Джерело електричної енергії має як навантаження реостат із змінним опором R, эдс джерела Е = 24 В, а його внутрішній опір Rвн = 1 Ом.

Побудувати графіки залежності напруги U на затисках джерела, потужності джерела Рдж, потужності приймача Рпр, ккд джерела, потужності втрат усередині джерела Рв т від струму в ланцюзі при зміні опору навантаження від R < = (холостий хід) до R = 0 (коротке замикання), вважаючи е р с джерела постійної.