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- 2021-03-01 发布
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电压源与电流源的等效变换
(1) 实验目的
① 掌握建立电源模型的方法;
② 掌握电源外特性的测试方法;
③ 验证电压源与电流源等效变换的条件。
(2) 实验方法
① 理想的电压源具有端电压保持恒定不变,而输出电流的大小由负载决定的特性。其伏安特性U=f(I)是一条平行于I轴的直线;理想的电流源具有输出电流保持恒定不变,而端电压的大小由负载决定的特性。其伏安特性U=f(I)是一条平行于U轴的直线。
② 实际的电源,就其外特性而言,既可以看成是一个电压源,又可以看成是一个电流源。若视为电压源,则可用一个电压源US与一个电阻R0相串联的组合来表示;若视为电流源,则可用一个理想电流源IS与一电导G0相并联的组合来表示,若它们向同样大小的负载提供同样大小的电流和端电压,则称这两个电源是等效的,即具有相同的外特性。其等效变换的条件为
, (2-19)
或
, (2-20)
等效电路如图2-14所示。
(3) 实验仪器
① 直流电压表、直流毫安表;
② 恒压源;
③ 恒流源;
④ 可变电阻箱;
图 2-14 电压源-电流源等效电路
(4) 实验内容
① 测量电压源的外特性
a 电路如图2-15所示,US为+6V直流稳压电源,调节电位器R2,令其阻值由大至小变化,记录两表的读数。实验结果填入表2-18。
表2-18 电压源电压、电流实验数据
U(V)
I(mA)
b 电路如图2-16所示,调节电位器R2,令其阻值由大至小变化,记录两表的读数,实验结果填入表2-19。
表2-19 实际电压源电压、电流实验数据
U(V)
I(mA)
② 测量电流源的外特性
电路如图2-17所示,IS为直流恒流源,调节其输出为5mA,令Ro分别为1kΩ和∞,调节电位器RL(从0至470Ω),测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格,记录实验数据。
图2-15 测量(近似)理想电压源外特性电路 图2-16 测量实际电压源外特性电路
③ 测量电源等效变换的条件
图2-17 测量电流源外特性电路
电路如图2-18所示,首先读取2-18(a)线路两表的读数,然后调节2-18(b)线路中恒流源IS,令两表的读数与2-18(a)时的数值相等,记录IS之值,验证等效变换条件的正确性。
图2-18 测定电流源等效变换电路
(5) 实验要点
① 在测电压源外特性时,不要忘记测空载时的电压值;测电流源外特性时,不要忘记测短路时的电流值,注意恒流源负载电压不可超过20伏,负载更不可开路。
② 换接线路时,必须关闭电源开关。
③ 直流仪表的接入应注意极性与量限。
(6) 预习与解答
① 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势,恒压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值?
② 直流稳压电源的输出端为什么不允许短路?直流恒流源的输出端为什么不允许开路?
③ 实际电源的外特性为什么呈下降变化趋势,下降的快慢受哪个参数影响?
(7) 实验要求
① 根据实验数据绘出电源的四条外特性,并总结、归纳二类电源的特性。
② 从实验结果,验证电源等效变换的条件。