Sisetakistus (0)

Tallinna Tööstushariduskeskus
Õpilane: Töö tehtud:
Grupp: Aruanne esitatud:
Töö nr. Allkiri:
TOITEALLIKA SISETAKISTUS
Töö eesmärk: Materjalid: Töövahendid:
E E
Rs Ik V E Rs A
Joonis 1. Joonis 2.
I A TJ E
Rs V Uv Rt
Joonis 3.
1 Laboratoorne töö nr. 2
Toiteallika sisetakistus
SAATEKS
Vooluringis toiteallikatena kasutatakse kas keemilisi galvaanika elemente patareid , akusid , või generaator seadmed nii elektroonsed, kui ka mehaaniliselt pöörlevaid. Neil kõigil toiteallikatel on omane oma sisetakistus Rs. Me soovime, et toiteallika sisetakistus oleks võimalikult väike ja kogu kasutuase ajal ei muutuks. Patarei kasutamisel vananemine põhjustab sisetakistuse suurenemise. Üha suurenev sisetakistus vähendab toiteallika väljund- voolu ja pinge väärtust. Sarnased (ühe tüübilised) patareid kahjuks alati kõik ei vanane võrdselt. Sisetakistuse praktiline tähtsus, et ta võimaldab valida neist väiksema takistusega ehk parima patarei. Sisetakistus on määratud gabariit mõõtmetega. Patarei sisetakistust otseselt oommeetriga mõõta ei saa kuna pinge patarei klemmidel häirib. Sisetakistus arvutatakse amper- voltmeetri meetodiga.
Töö eesmärk:
Tundma õppida Ohmi- ja Kirchhoffi seadustega vooluringile. Leida kolme eri tüübilise patarei sisetakistuse maksimaalvõimsus ja kasutegur.
Töö käik:
1. Tutvuda tööks vajalike mõõteriistadega, kolme eri tüübiliste patareidega ja märkida üles nende tehnilised andmed.
2. Mõõta voltmeetriga patareide elektromotoorjõudu e. emj E joonis 1.
E1=...... V,
E2=...... V,
E3=....... V.
3. Koostada joonise 3. järgi elektriskeem ja mõõta patarei pinget Uv, voolu I ja takistus Rt. Takistuse Rt väärtuseks valida, et patarei klemmipinge väheneks nähtavalt.
U1=......V, I1=......A, R1=......,
U2=......V, I2=......A, R2=......,
U3=......V, I3=......A, R3=......
4. Mõõta ampermeetriga patareide lühisvoolu Ik joonis 2.
Ik1=......A,
Ik2=......A,
Ik3=......A. 2 Ampermeetriga mõõtes valida alates suurimast voolupiirkonnast vähendades sobivamale tundlikumale väiksemale piirkonnale. Enne mõõtmise alustamist tuleb ampermeetri mõõtepiirkond valida suurim oletatavast toiteallika lühisvoolust. Patarei lühisvoolu mõõtmiseks ühendatakse ampermeeter (väike sisetakistus) rööbiti toiteallika klemmidega.
HOIATUS !
Pingeallika lühivoolu mõõtmisel ampermeetriga võivad kaasneda ohud. Valesti valitud voolupiirkond võib põhjustada mõõteriista riknemise. Autoaku lühisvoolu ei soovita mõõta kuna see võib muutuda ohtlikuks ka mõõtjale endale. Autoaku lühisvoolu suurus võib ulatuda sadadesse ampritesse sarnane keevitus voolule. Enne mõõtmise alustamist tuleb analüüsida lühisvoolu väärtuse suurusest. Lühisvooluks nimetatakse maksimaalet voolu, kus tarbijaks jääb ainult sisetakistuse Rs. Lühis on suurim vool, mida toiteallikas on võimeline välja andma. Lühisvoolu kahjuliku toime eest tuleb kaitsta vooluahelaid sulavkaitsmete või kaitselülititega, mis kiirelt väljalülituksid.
5. Mõõteandmetest arvutada
Toiteallika sisetakistus Rs, Tarbijatakistuse Rt , lühisvoolu Ik ja väljundvõimsus Pv,
Uv E - U Rs = = = ....., I I
U Rt = = ....., I
E IK = = ..... A RS
Pv = I 2 Rt = .....W .
3 6. Kõik mõõte- ja arvutustulemused kanda tabelisse (tabel 1).
Tabel1.
Mõõdetud Arvutatud Patarei nr. E U I R Ik RS Rt Ik Pv V V A A A W 1 2 3
7. Arvutada
Määrata joonisel 3. takistus Rt. Tarbijatakistus Rt muutub vahemikus (Rt = 0... ), kus Rt= 0 vastab olekule lühisvool ja Rt= aga vooluringi katkestusele. Tarbijatakistus Rt valida sobiva sammuga vähemalt kolmekümneks reaks tabelis.
Toiteallika vool
E I= = ......A, Rs + Rt
Pinge patarei klemmidel Uv
Uv = I Rt = ......V ,
Võimsus tarbijatakistusel Rt
Pv = I 2 Rt = ......W .
8. Joonistada graafikud
Toiteallika klemmipinge sõltuvus koormusvoolust sirgevõrrandi Uv = f(I) ja toiteallika voolu poolt põhjustatud väljundvõimsuse muutus Pv = f(I). Kõik etteantud- ja arvutustulemused kanda tabelisse (tabel 2).
4 Tabel 2. Jk. Rt I Uv Pv Nr. A V W
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30 0 5 9. Järeldus
Võrrelda laboratoorse töö mõõte- ja arvutustulemusi. Selgitada laboratoorse töö andmete põhjal Ohmi- ja Kirchhoffi seadustega vooluringile alalisvoolu ahelas.
1) Kui suur on patarei maksimum võimsus?
Toiteallika maksimaalseks väljundvõimsuseks on Pvmax = .......W, (siis kui takistus Rt võrdub sisetakistusega Rs).
2) Kui suur on kasutegur maksimaalsel väljundvõimsusel Pv ?
= ......%
2) Kui suur on allika lühisvool?
Ilühis = ......A
4) Kui suur on toiteallika väljundklemmipinge, kui vooluringi ahelas puudub vool?
E = Uv = .....V
5. Kordamise küsimused
1) Pinge-, voolu-, takistuse- ja võimsuse mõiste. Suuruste tähised ühikud ja.
2) Toiteallikate liigid?
3) Missuguseks energia liigiks muundub, kui takistit läbib elektrivool ?
4) Kuidas muutub väljundpinge Uv väärtus, kui tarbijatakistust Rt väheneb?
5) Kui suur on pinge Us sisetakistusel Rs, kui tarbijatakistus Rt = 0.
6 10. Lisa
1. Kodutöö ülesanne
Leida toiteallika sisetakistus, maksimaalvõimsus ja kasutegur.
2. Selgituseks
Toiteallika andmed
Katseliselt on määratud sirgevõrrandi U = f(I), Toiteallika elektromotoorjõuks on valitud E = 30V ja sisetakistuseks Rs = 3.
Joonis 1. Elektriskeem toiteallika sisetakistuse leidmiseks.
E- elektromotoorjõud e. allikapinge V, I- vool, Rs- toiteallika sisetakistus , Rt- muudetav tarbijatakistus (Rt = 0... ), kus 0 vastab lühisele ja katkestusele, Us- pingelang sisetakistusel, Uv- pinge tarbijal e. väljundpinge.
3. Töö käik
Algandmed : E = 30V, Rs = 3 ja Rt = 0....
3.1. Arvutada toiteallika sisetakistus
Uv 1,875 - 0,968 Rs = = = 3 . I 9,677 - 9,375 7 3.2. Arvutada muudetava tarbijatakistuse Rt erinevate väärtuse korral vool I, väljundpinge Uv allika klemmidel, pingelang sisetakistusel Us, takistustel Rs ja Rv eralduvad võimsused Ps ja Pv, koguvõimsus P ja kasutegur . Kõik arvutus tulemused kanda tabelisse (tabel. 1).
E 30 30