實(shí)驗(yàn)12 戴維寧定理與最大功率傳輸定理

1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.2 戴維寧定理與最大功率傳輸定理戴維寧定理與最大功率傳輸定理 1.加深對戴維寧定理與最大功率傳輸定理的理解。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?2.掌握簡單的利用實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證定理的方法。 1.設(shè)計(jì)右圖虛線框所示有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路，用測量端口的伏安特性的實(shí)驗(yàn)方法求出等效電路參數(shù)，并驗(yàn)證戴維寧定理的正確性。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)二、實(shí)驗(yàn)任務(wù) 2. 驗(yàn)證最大功率傳輸定理，畫出上圖的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄的表格及輸出功率隨負(fù)載變化的曲線。 直流數(shù)顯穩(wěn)壓電源、恒流源、XD03電路掛箱、XD06電阻掛箱中十進(jìn)制電阻箱和R3可調(diào)電阻、電流插座、插頭、直流電流表、數(shù)字萬用表、導(dǎo)線。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備四、實(shí)驗(yàn)原理及步

2、驟四、實(shí)驗(yàn)原理及步驟 將鑰匙開關(guān)置于“開”位置，此時(shí)帶紅色指示燈的按鈕亮,電工綜合臺的開機(jī)操作順序：(見動畫) 可 通過觀察柜面上三個(gè)線電壓表了解此時(shí)三相電源電壓情況。三相電網(wǎng)輸入三相電網(wǎng)輸出 將“白色電壓指示紐子開關(guān)” 切換至“三相電網(wǎng)輸入”， 實(shí)驗(yàn)所需交、直流電源,均需通過帶綠色指示燈的按鈕啟動后方可使用。 在按下帶綠色指示燈的按鈕前，需觀察面板上所有的儀表及三相自耦調(diào)壓器是否處于關(guān)關(guān)的狀態(tài)，以防啟動時(shí)的沖擊電流對儀表及元器件造成損壞。關(guān)表示380V電源進(jìn)入裝置。開啟動停止三相電源線電壓指示 將面板上所有的儀表處于“關(guān)”的狀態(tài)，三相自耦調(diào)壓器旋鈕逆時(shí)針回到零位，然后按下帶紅色指示燈的停止按

3、鈕，并將鑰匙開關(guān)置于“關(guān)”位置。再拆除線路。直流數(shù)顯穩(wěn)壓電源 打開電源開關(guān)，指示燈亮。101020203030 調(diào)節(jié)“輸出粗調(diào)”量程旋鈕，有10V10V、20V20V、30V30V三檔可供選擇， 通過“輸出細(xì)調(diào)”可在輸出端輸出0.00.030V30V連續(xù)電工綜合臺的關(guān)機(jī)操作順序： (見動畫)可調(diào)的直流電壓，接線時(shí)注意極性。由于穩(wěn)壓電源輸出顯示誤差較大，所以實(shí)驗(yàn)中用萬用表直流電壓檔來監(jiān)測穩(wěn)壓電源輸出電壓?！拜敵龃终{(diào)”旋鈕平時(shí)應(yīng)置于10V擋。 2 22020500500恒流源恒流源 打開電源開關(guān)，指示燈亮。 調(diào)節(jié)“輸出粗調(diào)”量程旋鈕, 有2 2mA A、2020mA A、500500mA A三檔可

4、供選擇， 通過“輸出細(xì)調(diào)”可在輸出端輸出0.00.0500500mA A連續(xù)可調(diào)的直流電流， 接線時(shí)注意極性。調(diào)節(jié)10mA電源電流時(shí)可先用導(dǎo)線將輸出端短路后再進(jìn)行調(diào)節(jié)。為什么？為什么？直流數(shù)字電流表 將“+ +、”兩端串接在被測電路中并按下紅色琴鍵， 20mA 200mA2000mA 對標(biāo)有量程的三檔琴鍵開關(guān)進(jìn)行操作,完成量程的選擇。 當(dāng) 被測值超出量程時(shí),儀表將發(fā)出報(bào)警信號,此時(shí)告警指示燈亮, 蜂鳴器鳴叫，接觸器跳開,將供電源切斷。 處理方法:應(yīng)立即按下白色“復(fù)位”按鈕,切斷告警回路。在排除故障后重新起動。 報(bào)警復(fù)位 線性有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)理想電壓源uoc與一個(gè)等效電阻Ro相串聯(lián)的等效電

5、路來代替。戴維寧定理：戴維寧定理：uocRo+_ 方法一：開路短路法。用Ro=uoc/isc關(guān)系式計(jì)算等效電阻，即測出該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓uoc和短路電流isc，代入式子計(jì)算即可。 方法二：獨(dú)立源置零后直接用萬用表電阻檔測出等效電阻。 實(shí)驗(yàn)室測量等效電阻Ro方法: 因此，驗(yàn)證戴維寧定理的思路是用實(shí)驗(yàn)方法先找出等效電路的參數(shù)，然后再分別測量出有源二端口網(wǎng)絡(luò)和它的等效電路的伏安特性，對比兩個(gè)特性曲線，即可得到驗(yàn)證結(jié)果。 有源二端口網(wǎng)絡(luò)AB伏安特性曲線測量步驟步驟: : 1.將直流穩(wěn)壓電源調(diào)至萬用表示數(shù)為6V、恒流源短路后調(diào)至10mA，關(guān)閉電源開關(guān)拆線后，分別接入有源二 最大功率傳輸定理：線性有源二端網(wǎng)

6、絡(luò)的端口外接負(fù)載電阻RL，當(dāng)負(fù)載RL=Ro(等效電阻)時(shí)，負(fù)載電阻可從網(wǎng)絡(luò)中獲得最大功率，且最大功率為 。o2oc4Ru端網(wǎng)絡(luò)，將R3可調(diào)電阻的X1和X2接入電路負(fù)載ABAB端作為RL，將電流插頭插入電流插座內(nèi)并按極性連接至直流電流表，將數(shù)字萬用表并聯(lián)在RL兩端。打開儀器電源，開始操作。注意極性Ro值保留小數(shù)點(diǎn)后一位。 2.將電路中白色鈕子開關(guān)置于左側(cè) (或用一根導(dǎo)線將X1、X2聯(lián)接)，即將負(fù)載短路，讀出負(fù)載RL短路電流Isc和電壓U(0),再將白色鈕子開關(guān)置于右側(cè)(或拆除短路導(dǎo)線)，即將負(fù)載RL接入。斷開負(fù)載RL的一端，使得RL=，測得負(fù)載開路電壓Uoc和電流I (0)，由開路短路法得出Ro

7、(= )。 IscUoc 3.將負(fù)載RL調(diào)至最大值測出U和I，在RL=0和RL的最大值之間對I(或U)均勻取值(D1D5)寫入表中，以該I(或U)為參照，通過調(diào)節(jié)RL分別測出對應(yīng)于該I(或U)值(D1D5)時(shí)相應(yīng)的U(或I)的值，填入表中，完成有源二端口網(wǎng)絡(luò)AB的伏安關(guān)系表格的記錄。RL0/RL最大I(Isc )(D1)(D2)(D3)(D4)(D5)0U0(Uoc)表一、有源二端口網(wǎng)絡(luò)AB的伏安關(guān)系 4.拆除電路聯(lián)線，將直流穩(wěn)壓電源調(diào)至萬用表示數(shù)為Uoc，十進(jìn)制電阻調(diào)為Ro值，負(fù)載電阻仍用裝置上的R3作為RL ,完成下圖有源二端網(wǎng)絡(luò)AB等效電路實(shí)驗(yàn)圖的聯(lián)接。 5.將上面有源二端口網(wǎng)絡(luò)AB的伏

8、安關(guān)系表的參照值I(或U)的 D1D5抄入下面同樣格式的表格中，通過調(diào)節(jié)RL,測出RL從0變化時(shí)對應(yīng)的U(或I)值，完成等效電路的伏安關(guān)系表格記錄。等效電路實(shí)驗(yàn)圖RL0/I(Isc)(D1)(D2)(D3)(D4)(D5)0U 0(Uoc)表二、等效電路的AB伏安關(guān)系比較表一和表二伏安關(guān)系表格，在參照值一樣的情況下對應(yīng)的電壓值是否相同，從而得出戴維寧定理驗(yàn)證結(jié)果。將十進(jìn)制電阻箱聯(lián)接成計(jì)算所得的等效電阻Ro值，替換 功率隨負(fù)載變化的曲線測量實(shí)驗(yàn)任務(wù)中有源二端口網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載端的RL電阻(即用十進(jìn)制電阻箱的電阻作為RL) ，測出電流I I值。再將十進(jìn)制百位電阻分別調(diào)小和調(diào)大，同時(shí)記錄阻值和對應(yīng)的I I值，分別計(jì)算出負(fù)載功率P值，完成有源二端網(wǎng)絡(luò)負(fù)載與功率關(guān)系的表格。觀察表格數(shù)據(jù)變化規(guī)律，得出當(dāng)RL=Ro時(shí)電路輸出功率最大從而驗(yàn)證了最大功率傳輸定理RL(Ro)IP(Pmax)表三、負(fù)載與功率關(guān)系五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1. 畫出實(shí)驗(yàn)電路與表格，簡要寫出實(shí)驗(yàn)的步驟。 2. 完成有源二端網(wǎng)絡(luò)ABAB的伏安關(guān)系與等效電路的伏安關(guān)系的表格記錄。在同一坐標(biāo)系中繪出它們的伏安曲線。計(jì)算Ro實(shí)驗(yàn)值與理論值誤差。 3. 完成負(fù)載與功率關(guān)系表格記錄。畫出它們關(guān)系曲線。記錄