实验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0.0～30V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0.0～500mA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220Ω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220Ω)改接为1.8kΩ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(=1.8kΩ)，测出对应的U和I在RL=0和RL=1.8kΩ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（ 1.8kΩ ）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)D1~D5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D1~D5一样的情况下，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最大功率传输定理六、注意事项,本实验是直流实验，接线时注意电源及表计的极性换接线路时，必须关闭电压源与电流源开关做任务二中等效电路实验时，不要忘记先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7.根据测试结果，得出定理的正确性8.完成思考题在实验室操作时，为减少测量误差，注意随时切换电流表的量程，注意避免量程保护动作。