三电源的外特性及电源的等效变换

1、实验三 电源的外特性及电源的等效变换一、 实验目的1 了解电压源和电流源的外特性。2 了解实际电源的外特性。3 掌握实际电源两种模型之间等效变换的条件。二、 实验仪器直流稳压电源 直流稳流电源 元件箱 直流电压表 直流电流表 三、 预习要求1 了解直流稳压电源、直流稳流电源、直流电压表、直流电流表的使用方法。2 复习电压源与电流源的外特性。3 复习实际电源两种模型之间等效变换的条件。4 自拟数据记录表格。四、 实验原理1 电压源的外特性电压源的源电压u（t）是确定的时间函数，与其中电流的大小无关（短路除外），其外特性为u-i平面上平行于电流轴的直线，如图1-7所示。在测试外特性时，对于直流电压

2、源，可用直流稳压电源（在额定电流范围内）近似代替。2 电流源的外特性 电流源的源电流i（t）是确定的时间函数，与其端电压大小无关（开路除外），其外特性为u-i平面上平行于电压轴的直线，如图1-8所示。测试外特性时，对于直流电流源，可用稳流电源（在额定电压范围内）近似代替。 图1-7 电压源及其外特性 图1-8 电流源及其外特性3 实际电源的两种模型及其外特性实际电源对外供电时，内部总是有功率损耗的，因此实际电源的电路模型中是有内阻的。实际电源有两种电路模型：一种是电压源Us串联电阻Ro，其端电压随外电路电流的增大而减小，如图1-9所示；一种是电流源Is并电导Go，其端电流随端电压的增大而减小，

3、如图1-10所示。在实验室中，实际电源可以用稳压电源串电阻和稳流电源并电导来模拟。 图1-9 实际电压源模型及其外特性 图1-10 实际电流源模型及其外特性4实际电源两种模型的等效变换当两个电路的端口特性（也即端口特性方程）一致时，由于它们的对外作用相同，所以可以将这两个电路相互替换，替换之后不影响外电路的响应。这样的两个电路称为等效电路，等效电路之间进行的相互替换称为电路的等效变换。同时，等效变换的结果只是对外等效，对内并不一定等效。对于实际电源的两种模型，在满足端口特性方程一致的条件下，可以相互等效变换，其等效变换的具体条件如图1-11所示。图1-11 电源的等效变换五、 实验内容按照图1

4、-12联线。改变RL值，对下面要求测试的每一项内容，分别测六组对应的电压和电流值，填入自拟表格中（参照表1-5）。图1-12 电源外特性的测试1 测试电压源外特性。2 测试电流源外特性。3 测试实际电压源外特性。并记录稳压电源电压值和串联电阻值。4 根据电源的等效变换条件，构造与3中等效的实际电流源模型，并测试其外特性。5 验证电源等效转换条件的正确性。表格 1-5 电源外特性测试RL /U /V I /mA六、 实验注意事项1 使用稳压电源时切勿将其短路，其端电流不应超过稳压电源的额定电流（否则稳压效果下降）。2 使用稳流电源时负载不得开路，其端电压不应超过稳流电源的额定电压（否则稳流效果下降）。3 注意US、IS的可调范围，设计时US/RS不能大于电流源可调电流的最大值。七、 实验报告要求1 根据实验数据绘制电压源和电流源的外特性曲线，总结其特点。2 根据实验数据绘制实际电源两种模型的外特性曲线，总结其特点。3 说明电源等效变换条件的正确性。4 回答思考题。八、 思考题1 测量电压源外特性时，可变电阻的取值是大些好还是小些好？若已经调节好稳压电源的电压，并已知其额定电流，则可调电阻的变化范围怎样确定？2 测量电流源外特性时，可变电阻的取值是大些好还是小些好？若已经调节好稳流电源的电流，并已知其额定电压