实验14戴维宁定理与最大功率传输定理.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1-4-1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1-4-2所示有源二端网络的伏安特性曲线。求出有源二端网络图1-4-3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1-4-2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)。,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。,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0.030V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0.0500mA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,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1-4-1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1-4-1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1-4-1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1-4-1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1-4-1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1-4-1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1-4-2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1-4-3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1-4-2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1-4-2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1-4-2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1-4-3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1-4-3中。,6.将表1-4-2中的参照电流(或电压)D1D5抄入表1-4-3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1-4-3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1-4-3有源二端网络等效电路伏安特性测试表,2.按图1-4-2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1-4-2和表1-4-3的表格，在参照电流值D1D5一样的情况下，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1-4-4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1-4-4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1-4-4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1-4-1实测记录和计算。验证叠加定理的正确性。,3.理论计算图1-4-2所示有源二端网络等效电阻R0。,5.分别完成实验表1-4-2和表1-4-3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1-4-3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1-4-4实测记录和计算，画出它们关系的曲线。验证