实验 电源等效电路综合实验

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1、实验2电源等效电路综合实验实验二电源等效电路综合实验一、实验目的1、掌握建立电源模型、电源外特性的测试方法。2、研究电源模型等效变换的条件，加深对电压源和电流源特性的理解。3、验证戴维南定理、诺顿定理，掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。4、理解阻抗匹配，掌握最大功率传输的条件。5、掌握根据电源外特性设计实际电源模型的方法。二、实验原理1、实际电压源和实际电流源的等效互换理想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。实验中使用的恒压源在规定的电流范围内，具有很小的内阻，可以

2、将它视为一个电压源。理想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。实验中使用的恒流源在规定的电压范围内，具有极大的内阻，可以将它视为一个电流源。实际电压源可以用一个内阻RS和电压源US串联表示，其端电压U随输出电流I增大而降低。在实验中，可以用一个小阻值的电阻与恒压源相串联来模拟一个实际电压源。实际电流源是用一个内阻RS和电流源IS并联表示，其输出电流I随端电压U增大而减小。在实验中，可以用一个大阻值的电阻与恒流源相并联来模拟一个实际电流源。一个实际的电源，就其外部特性而言，既

3、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RS相串联表示；若视为电流源，则可用一个电流源IS与一个电阻RS相并联来表示。若它们向同样大小的负载供出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。实际电压源与实际电流源等效变换的条件为：（1）取实际电压源与实际电流源的内阻均为RS；（2）已知实际电压源的参数为Us和RS，则实际电流源的参数为IS?US和RS，RS若已知实际电流源的参数为Is和RS，则实际电压源的参数为US?ISRS和R

4、S。2、戴维南定理和诺顿定理戴维南定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源US和一个电阻RS串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源US等于这个有源二端网络的开路电压UOC,内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻RO。诺顿定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电流源IS和一个电阻RS并联组成的实际电流源来代替，其中：电流源IS等于这个有源二端网络的短路电源ISC,内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻RO。1

5、US、RS和IS、RS称为有源二端网络的等效参数。3、有源二端网络等效参数的测量方法(1)开路电压、短路电流法在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC,然后再将其输出端短路，测其短路电流ISC，且内阻为：RS?UOCISC若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。(2)伏安法一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图2－1所示。开路电压为UOC，根据外特性曲线求出斜率tg?，则内阻为：RS?tg???U?I另一种方法是测量有源二端网络的开路电压U

6、OC，以及额定电流IN和对应的输出端额定电压UN，如图2－1所示，则内阻为：U?UNRS?OCIN(3)半电压法如图2－2所示，当负载电压为被测网络开路电压UOC一半时，负载电阻RL的大小（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻RS数值。(4)零示法在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图2－3所示。零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较，当恒压源的输出电压与有源二端网络的开路

7、电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时恒压源的输出电压U，即为被测有源二端网络的开路电压。4、最大输出功率电源向负载供电的电路如图2－4所示，图中RS为电源内阻，RL为负载电阻。当电路电流为I时，负载RL得到的功率为：2?USPL?I2RL???R?RL?S????RL?2可见，当电源US和RS确定后，负载得到的功率大小只与负载电阻RL有关。dPU令L?0，解得：RL=RS时，负载得到最大功率：PL?PLmax?S。dRL4RSRL=RS称为阻抗匹配，即电源的内阻抗（或内电阻）

8、与负载阻抗（或负载电阻）相等时，负载可以得到最大功率。也就是说，最大功率传输的条件是供电电路必须满足阻抗匹配。负载得到最大功率时电路的效率：2??PL?50%。USI实验中，负载得到的功率用电压表、电流表测量。三、实验设备1、直流数字电压表、直流数字电流表2、恒压源（双路0～30V可调。）3、恒源流（0～200mA可调）4、NEEL－11B电工原理（一）、MEEL-04电工原理（二）模块板。四、实验内容1、测定电压源（恒压源）与实际电压源的外特性实验电路如图2－5所示