實驗五電壓源、電流源及其電源等效變換的研究

實驗五電壓源、電流源及其電源等效變換的研究一、實驗?zāi)康恼莆战㈦娫茨Ｐ偷姆椒?；掌握電源外特性的測試方法；加深對電壓源和電流源特性的理解；研究電源模型等效變換的條件。二、原理說明電壓源和電流源電壓源具有端電壓保持恒定不變，而輸出電流大小由負(fù)載決定的特性。外特征，極端電壓U與輸出電流I的關(guān)系U=f(I)是一條平行于I軸的直線。實驗中使用的恒壓源在規(guī)定的電流范圍內(nèi)，具有很小的內(nèi)阻，可以將它視為一個電壓源。電流源具有端電流保持恒定不變，而端電壓的大小由負(fù)載決定的特性。其外特征，即輸出電流I與端電壓U的關(guān)系I=f(U)是一條平行于U軸的直線。實驗中使用的恒流源在規(guī)定的電流范圍內(nèi)，具有很大的內(nèi)阻，可以將它視為一個電流源。實際電壓源和實際電流源實際上任何電源內(nèi)部都存在電阻，通常稱為內(nèi)阻。因而，實際電壓源可以用一個內(nèi)阻RS和電壓源US串聯(lián)表示，其斷電壓U隨輸出電流I增大而降低在實驗中，可以用一個小阻值的電阻與恒壓源相串聯(lián)來模擬一個實際電壓源.實際電流源可以用一個內(nèi)阻RS和電壓源US并聯(lián)表示，其輸出電流I隨斷電壓U增大而減小。在實驗中，可以用一個大阻值的電阻與恒流源相并聯(lián)來模擬一個實際電流源.實際電壓源和實際電流源的等效互換一個實際的電源，就其外部特征而言，既可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個電流源。若視為電壓源，則可用一個電壓源于一個電阻相串聯(lián)來表示；若視為電流源，則可用一個電流源與一個電阻向并聯(lián)來表示。若他們向同樣大小的負(fù)載供出同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個電源是等效的，即具有相同的外特性。實際電壓源和實際電流源的等效變換的條件為：取實際的電壓源與實際的電流源的內(nèi)阻均為RS。已知實際電壓源的參數(shù)為US和RS，則實際電流源的參數(shù)為和RS，若已知實際電壓源的參數(shù)為IS和RS，則實際電流源的參數(shù)為和RS。三、實驗設(shè)備1．直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字毫安表（根據(jù)型號的不同，EEL—Ι型為單獨的MEL—06組件，其余型號含在主控制屏上）2．恒壓源（EEL—Ι、Ц、Ш、Ⅳ均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）+6v(+5v),+12v,0~30v可調(diào)或（2）雙路0~30v可調(diào)。）3．恒流源（0~500mA可調(diào)）4．EEL—23組件（含固定電阻、電位器）或EEL—51組件、EEL—52組件四、實驗內(nèi)容測定電壓源（恒壓源）與實際電壓源的外特性實驗電路如圖5—1所示，圖中的電源US用恒壓源中的+6V（+5）輸出端，R1取200Ω的固定電阻，R2取470Ω的電位器。調(diào)節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀書記入表5—1中。表5—1電壓源（恒壓源）外特性數(shù)據(jù)I(mA)U(V)圖5—1電路中，將電壓源改為實際電壓源，如圖5—2所示，圖中內(nèi)阻RS取51Ω的固定電阻，調(diào)節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀書記入表5—2中。表5—2實際電壓源外特性數(shù)據(jù)I(mA)U(V)測定電流源（恒流源）與實際電流源的外特性按圖5—3接線，圖中IS為恒流源，調(diào)節(jié)其輸出為5mA（用毫安表測量），R2取470Ω的電位器，在R2分別為1KΩ和兩種情況下，調(diào)節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入自擬的數(shù)據(jù)表格中。圖5—33.研究電源等效變換的條件按圖5—4電路接線，其中（a）、（b）圖中的內(nèi)阻R2均為51Ω，負(fù)載電阻R均為200Ω。圖5—4（a）圖5—4（b）在圖5—4（a）電路中，US用恒壓源中的+6V輸出端，記錄電壓表、電流表的讀數(shù)。然后調(diào)節(jié)圖5—4（b）電路中恒流源IS，另兩表的讀數(shù)與圖5—4（a）的數(shù)值相等，記錄IS之值，驗證等效變換條件的正確性。五、實驗注意事項在測電壓源外特性時，不要忘記測空載（I=0）時的電壓值；測電流源外特性時，不要忘記測短路（U=0）時的電流值，注意恒流源負(fù)載電壓不可超過20伏，負(fù)載更不可開路；換接線時，必須關(guān)閉電源開關(guān)；直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。預(yù)習(xí)與思考題電壓源的輸出端為什么不允許短路？電流源的輸出端為什么不允許開路？說明電壓源和電流源的特性，其輸出是否在任何負(fù)載下能保持恒值？實際電壓源與電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢，下降的快慢受哪個參數(shù)影響？實際電壓源和實際電流源的等效