实验1.2戴维宁定理与最大功率传输定理.ppt

实验1.2 戴维宁定理与最大功率传输定理 电路分析基础实验电路分析基础实验 1.加深对戴维宁定理与最大功率传输定理的理解。 一、实验目的 2.掌握简单的利用实验手段验证定理的方法。 1.设计右图虚线 框所示有源二端网 络的等效电路，用 测量端口的伏安特 性的实验方法求出等效电路参数，并验证戴维宁定理的 正确性。 二、实验任务 2. 验证最大功率传输定理，画出上图的相关数据记 录的表格及输出功率随负载变化的曲线。 直流数显稳压电源、恒流源、XD03电路挂箱、XD06 电阻挂箱中十进制电阻箱和R3可调电阻、电流插座、 插头、直流电流表、数字万用表、导线。 三、实验设备 四、实验原理及步骤 将钥匙开关置于“开”位置，此时带红色指示灯的按钮 亮, 电工综合台的开机操作顺序：(见动画) 可通 过观察柜面上三个线电压表 了解此时三相电源电压情况 。 三相电网输入三相电网输出 将 “白色电压指示纽子开关” 切换至“三相电网输入”， 实验所需交、直流电源, 均需通过带绿色指示灯的按 钮启动后方可使用。 在按下 带绿色指示灯的按钮前，需 观察面板上所有的仪表及三 相自耦调压器是否处于关的状 态，以防启动时的冲击电流对仪表及元器件造成损坏。 关 表示380V电源进入装置。 开 启动 停止 三相电源线电压指示 将面板上所有的仪表处于“关”的状态，三相自 耦调压器旋钮逆时针回到零位，然后按下带红色指示 灯的停止按钮，并将钥匙开关置于“关”位置。再拆 除线路。 直流数显稳压电源 打开电源开关，指示灯 亮。 10 20 30 调节“输出粗调”量程 旋钮，有10V、20V、30V三档 可供选择， 通过“输出细调”可 在输出端输出0.030V连续 电工综合台的关机操作顺序： (见动画) 可调的直流电压，接线时注意极性。由于稳压电源输出 显示误差较大，所以实验中用万用表直流电压档来监测 稳压电源输出电压。“输出粗调”旋钮平时应置于10V 挡。 2 20 500 恒流源 打开电源开关，指示灯 亮。 调节“输出粗调”量程 旋钮, 有2mA、20mA、500mA三 档可供选择， 通过“输出细调”可 在输出端输出0.0500mA连续 可调的直流电流， 接线时注意极 性。调节10mA电源电流时可先 用导线将输出端短路后再进行调节。 为什么？ 直流数字电流表 将“+、”两端串接在被测电路 中并按下红色琴键， 20mA 200mA2000mA 对标有量程的三档琴键 开关进行操作,完成量程的选择。 当被 测值超出量程时,仪表将发出报警信号 ,此时告警指示灯亮, 蜂鸣器鸣叫，接 触器跳开,将供电源切断。 处理方法:应立即按下白色“复 位”按钮,切断告警回路。在排除故障 后重新起动。 报警复位 线性有源二端网络可以用一个理想电 压源uoc与一个等效电阻Ro相串联的等效电 路来代替。 戴维宁定理 ： uoc Ro + _ 方法一：开路短路法。用Ro=uoc/isc关系式计算等效电 阻，即测出该网络的开路电压uoc和短路电流isc，代入式 子计算即可。 方法二：独立源置零后直接用万用表电阻档测出等 效电阻。 实验室测量等效电阻Ro方法: 因此，验证戴维宁定理的思路是用实验方法先找出 等效电路的参数，然后再分别测量出有源二端口网络和 它的等效电路的伏安特性，对比两个特性曲线，即可得 到验证结果。 有源二端口网络AB伏安特性曲线测量 步骤 : 1.将直流稳压电源调至万用表示数为6V、恒流源短 路后调至10mA，关闭电源开关拆线后，分别接入有源二 最大功率传输定理：线性有源二端网络的端口外接 负载电阻RL，当负载RL=Ro(等效电阻)时，负载电阻可从 网络中获得最大功率，且最大功率为 。 端网络，将R3可调电阻的X1和X2接入电路负载AB端作为 RL，将电流插头插入电流插座内并按极性连接至直流电 流表，将数字万用表并联在RL两端。打开仪器电源，开 始操作。 注意极性 Ro值保留小数点后一位。 2.将电路中白色钮子开关置于左侧 (或用一根导线将 X1、X2联接)，即将负载短路，读出负载RL短路电流Isc和电 压U(0),再将白色钮子开关置于右侧(或拆除短路导线)，即 将负载RL接入。断开负载RL的一端，使得RL=，测得负载 开路电压Uoc和电流I (0)，由开路短路法得出Ro(= )。 Isc Uoc 3.将负载RL调至最大值测出U和I，在RL=0和RL的最大值 之间对I(或U)均匀取值(D1D5)写入表中，以该I(或U)为参 照，通过调节RL分别测出对应于该I(或U)值(D1D5)时相应的 U(或I)的值，填入表中，完成有源二端口网络AB的伏安关 系表格的记录。 RL0/RL最大 I(Isc )(D1) (D2)(D3)(D4)(D5)0 U0(Uoc) 表一、有源二端口网络AB的伏安关系 4.拆除电路联线，将直流稳压电源调至万用表示数 为Uoc，十进制电阻调为Ro值，负载电阻仍用装置上的 R3作为RL ,完成下图有源二端网络AB等效电路实验图 的联接。 5.将上面有源二端口网络 AB的伏安关系表的参照值I( 或U)的 D1D5抄入下面同样格 式的表格中，通过调节RL,测 出RL从0变化时对应的U( 或I)值，完成等效电路的伏 安关系表格记录。 等效电路实验图 RL 0/ I(Isc)(D1)(D2)(D3)(D4)(D5)0 U 0(Uoc) 表二、等效电路的AB伏安关系 比较表一和表二伏安关系表格，在参照值一样的情况下 对应的电压值是否相同，从而得出戴维宁定理验证结果。 将十进制电阻箱联接成计算所得的等效电阻Ro值，替换 功率随负载变化的曲线测量 实验任务中有源二端口网络的负载端的RL电阻(即用十进 制电阻箱的电阻作为RL) ，测出电流I值。再将十进制百 位电阻分别调小和调大，同时记录阻值和对应的I值，分 别计算出负载功率P值，完成有源二端网络负载与功率关 系的表格。 观察表格数据变化规律，得出当RL=Ro时电路输出功率最大 从而验证了最大功率传输定理 RL(Ro) I P (Pmax) 表三、负载与功率关系 五、实验报告要求 1. 画出实验电路与表格，简要写出实验的步骤。 2. 完成有源二端网络AB的伏安关系与等效电路的 伏安关系的表格记录。在同一坐标系中绘出它们的伏 安曲线。计算Ro实验值与理论值误差。 3. 完成负载与功率关系表格记录。画出它们关系曲 线。记