戴维宁定理与最大功率传输定理ppt课件.ppt

实验1 4戴维宁定理与最大功率传输定理 电路分析基础实验 1 加深对叠加定理 戴维宁定理的理解 一 实验目的 2 掌握在实验室实现叠加定理和戴维宁定理的分析方法 1 利用叠加定理求出图4 2 1所示电路中UL和IL 二 实验任务 3 掌握在实验室测试有源二端网络等效电路参数的方法 4 了解阻抗匹配及应用 掌握最大传输功率的条件 2 画出图1 2 2所示有源二端网络的伏安特性曲线 求出有源二端网络图1 2 3所示等效电路的参数 并画出伏安特性曲线 验证戴维宁定理的正确性 直流数显稳压电源 直流数显恒流源 XD03戴维南定理实验电路板 XD06元件挂箱 十进制电阻箱和R3可调电阻 电流插头 直流数字电流表 数字万用表 导线 三 实验设备 3 用图1 2 2验证最大功率传输定理 画出输出功率随负载变化的曲线 找出传输最大功率的条件 四 实验原理与步骤 由全部独立电源在线性电路任一条支路中产生的电压或电流 等于各个独立电源单独作用时 在此支路中所产生的电压或电流的代数和 某一个独立电源单独作用时 应将其它独立的理想电源置0 即电压源用短路替代 uS 0 电流源用开路替代 iS 0 叠加定理 方法二 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 方法三 四 五详见补充教材 方法一 欧姆表法 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 电工综合台的开机操作顺序 1 将钥匙开关 电源总开关 置于 开 位置 此时带红色指示灯的按钮亮 表示380V电源进入装置 通过 电压指示开关 切换 观察柜面上三个线电压表 了解此时三相电源电压情况 2 按下带绿色指示灯 启动 按钮 绿灯亮 红灯灭 实验所需交 直流电源 均需通过启动后方可工作 直流数显稳压电源 打开电源开关 指示灯亮 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 0 30V连续可调的直流电压 接线时注意极性 电源开关 量程调节按钮 直流数显恒流源 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 0 500mA连续可调的直流电流 接线时注意极性 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 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 停止按钮亮 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 在排除故障后重新启动控制屏 20mA200mA2000mA 复位 告警 1 按下带红色指示灯的 停止 按钮 红灯亮 绿灯灭 在按下 停止 按钮前 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 电工综合台的关机操作顺序 3 当由于故障导致告警指示灯亮并伴随告警声时 应先按一下 复位 按钮 排除故障后 才能重新启动控制屏 2 将钥匙开关置于 关 位置 红灯灭 再拆除线路 实验结束 任务一 1 电压源与电流源的设置 按 开机操作 程序进行操作 开启直流数显稳压电源 并将其输出电压调为万用表直流示数为12V 关闭稳压电源 将直流数显恒流源输出端短路 然后开启其电源 并将其输出调为10mA 关闭恒流源 2 按图1 2 1所示电路联接线路 将十进制电阻连成220 接入XD03戴维南定理实验电路板RL处 白色钮子开关置于右侧 3 将电流插头插入电流插座中 并将插头红黑引出线按极性联接至直流数字电流表 负载电阻 电流插座 元件箱 XD06 注意 这里的 增大 减小 表示的是电流参数 表1 2 1叠加定理测试表格 4 只有电压源US作用 开启稳压电源 即IS 0恒流源不作用 将电压UL 电流IL记录表1 2 1中 5 只有电流源IS作用 关闭电压源US 并将US短路 即US 0电压源不作用 开启恒流源 将电压UL 电流IL记录表1 2 1中 6 电压源US和电流源IS共同作用 开启电压源US和电流源IS 将电压UL 电流IL记录表1 2 1中 7 关闭稳压电源和恒流源 拆除线路 完成表格计算 从而验证了叠加定理的正确性 求等效电路参数Ro方法 本实验采用实验室测量等效电阻Ro方法二开路短路法进行测试 用Ro uoc isc关系式计算等效电阻 实验室验证戴维宁定理的思路是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 任务二 1 将图1 2 1所示电路的负载 十进制电阻220 改接为1 8k 可调电阻 开启稳压电源和恒流源 将负载RL可调电阻短路 白色钮子开关置于左侧或用一根导线将电阻两端短接 读出RL短路电流ISC和电压U 0 断开负 Ro值保留小数点后一位 载RL的一端 即使得RL 测得负载开路电压UOC和电流I 0 记录于表1 2 2中 将测得的开路电压UOC和计算出的等效电阻RO这两个参数填入图1 2 3所示等效电路中 3 将负载RL调至最大值 1 8k 测出对应的U和I 在RL 0和RL 1 8k 值之间对应的电流ISC 或电压 和D5均匀等差取值填入表1 2 2中 以该电流 或电压 为参照 通过 调节RL 测出相对应的电压 或电流 的值 记录于表1 2 2中 关闭稳压电源和恒流源 拆除线路 画出有源二端网络伏安特性曲线 表1 2 2有源二端网络伏安特性测试表 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 1 8k 作为RL 按图1 2 3所示电路联线 等效电路实验图 5 等效电路的伏安特性曲线测试 开启稳压电源 将负载短路 读出负载RL短路电流ISC和电压U 0 断开负载RL的一端 即使得RL 测得负载开路电压UOC和电流I 0 记录于同样格式的表1 2 3中 6 将表1 2 2中的参照电流 或电压 D1 D5抄入表1 2 3中 以该电流 或电压 为参照 通过调节RL 测出 相对应的电压 或电流 的值 记录于表1 2 3中 关闭稳压电源 拆除线路 画出等效电路的伏安特性曲线 表1 2 3有源二端网络等效电路伏安特性测试表 2 按图1 2 2联线 将十进制电阻箱联接成计算所得的等效电阻Ro值 替换实验任务二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负载RL 任务三 1 电压源与电流源的设置 开启直流数显稳压电源 仍将其输出电压调为万用表直流示数为12V 关闭稳压电源 将直流数显恒流源输出端短路 然后开启其电源 仍将其输出调为10mA 关闭恒流源 比较1 2 2和表1 2 3的表格 在参照电流值D1 D5一样的情况下 对应的电压值是否相同 从而得出戴维宁定理验证结果 3 输出功率随负载变化的曲线的测试 开启稳压电源和恒流源 测出流过的电流I值 记录于表1 2 4中 再将十进制电阻的百位分别逐级调小和调大 同时记录阻值和对应的电流I值于表1 2 4中 分别计算出负载功率PL 关闭稳压电源和恒流源 拆除线路 画出有源二端网络输出功率随负载变化的曲线 表1 2 4负载与功率关系测试表 4 按下红色 停止 按钮 红灯亮 绿灯灭 将钥匙式总开关置于 关 位置 此时红色按钮灭 实验结束 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 五 实验报告要求 1 画出实验电路与表格 简要写出电路原理和实验步骤 2 完成表1 2 1实测记录和计算 验证叠加定理的正确性 3 理论计算图1 2 2所示有源二端网络等效电阻R0 5 分别完成实验表1 2 2和表1 2 3的实测记录和计算 并在同一个坐标系中画出它们各自的伏安特性曲线 验证戴维宁定理的正确性 4 将测得的开路电压UOC和用开路短路法计算出的等效电阻R0这两个参数填入图1 2 3所示等效电路中 并对等效电阻R0进行误差计算 6 完成输出功率随负载变化的表格1 2 4实测记录和计算 画出它们关系的曲线 验证最大功率传输定理 六 注意事项 本实验是直流实验 接线