Politechnika Lubelska	Laboratorium Podst. Elektrotechniki
	Ćwiczenie nr 4
Łukasz Pietraś Paweł Oszust Piotr Zaremba Tomasz Sysa	Semestr II	Grupa ED 2.5	Rok akademicki 2001/2002
Temat ćwiczenia: Obwody nieliniowe prądu stałego		Data wykonania: 2002-03-20	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z elementami nieliniowymi w obwodach prądu stałego, wyznaczenie ich charakterystyk prądowo-napięciowych oraz wszystkich parametrów opisujących pracę obwodów nieliniowych prądu stałego.

I. Schematy pomiarowe

Układ 1 Pomiar charakterystyki pojedynczego elementu nieliniowego

Układ 2 Pomiar charakterystyki połączenia szeregowego dwóch elementów nieliniowych

Układ 3 Pomiar charakterystyki połączenia równoległego dwóch elementów nieliniowych

Tabele pomiarowe, wzory i przykłady obliczeń

Lp.	Element I		Element II		Połączenie szeregowe (odczytane z wykresu)		Połączenie równoległe (odczytane z wykresu)
		U	I	U	I	U	I	U	I
		V	A	V	A	V	A	V	A
1	2	0,68	2,1	0,5	3,7	0,5	2	1,18
2	4,5	0,95	4	0,65	9,9	0,75	5	1,7
3	5,9	1,1	6	0,775	15	1	6	1,875
4	8	1,25	8	0,85	17,9	1,1	8	2,1
5	10	1,375	10	1	24	1,25	10	2,375
6	12	1,6	12	1,1	33	1,5	12	2,7
7	14	1,75	14	1,19			14	2,94
8	16	1,85	16	1,25			16	3,1
9	18	1,95	18	1,35			18	3,2
10	20	2,07	20	1,45			20	3,53
11	22	2,17	22	1,5			22	3,67
12	24	2,25	24	1,55			24	3,8

- dla drugiej części charakterystyki

Zakres zmienności rezystancji:

Element 1 R_S = (2,9÷10,7)Ω R_D=(2,9÷16)Ω
Element 2 R_S = (4,2÷15,5)Ω R_D=(4,2÷22,2)Ω

poł. szeregowe poł. równoległe

Lp.	U	I	U	I
		V	A	V	A
1	2	0,45	2	1,2
2	4	0,57	4,2	1,6
3	6	0,67	6	1,87
4	8	0,75	8	2,15
5	10	0,85	10	2,41
6	12	0,9	12	2,65
7	14	0,975	16	3,1
8	16	1,075
9	18	1,1
10	20	1,15
11	22	1,20
12	24	1,27

połączenie szeregowe połączenie równoległe

Metoda	I	U1	U2	Metoda	U	I1	I2
		A	V		V		V	A	A
a.	1,1	5,9	12	a.	8	1,25	0,85
b.	1,1	6	12,25	b.	8	1,25	0,9
c.	1,05	5,2	12,8	c.	7,8	1,25	0,85

METODY

a- na podstawie wykresu charakterystyki łącznej i charakterystyk poszczególnych elementów.

b- na podstawie pomiarów.

c- metodą przecięcia charakterystyk

Lp.	U	log U	I	log I
	V	-	A	-
Element 1
1	24	1,38	2,55	0,407
2	20	1,3	2,07	0,316
3	10	1	1,375	0,138
4	6	0,778	1,1	0,041
Element 2
1	24	1,38	1,55	0,19
2	20	1,3	1,45	0,161
3	10	1	1	0
4	6	0,778	0,775	-0,11

Równania I=f(U):

Element 1 I=0,37U^0,58

Element 2 I=0,315U^0,5

Wnioski:

Badane przez nas elementy nieliniowe to żarówki. Ich nieliniowość wynika z

niestałej rezystancji włókna wolframowego spowodowanej zmianą jego temperatury (zmiana temperatury powoduje przepływający prąd). Przy zimnym włóknie rezystancja jest mała (1 część charakterystyk prądowo napięciowych) i rośnie wraz ze wzrostem temperatury (przepływający przez włókno prąd). Żarówka nagrzewała się wraz ze wzrostem napięcia gdyż wydzielała się w niej większa moc.

Charakterystyki wykreślone na podstawie pomiarów pojedynczych elementów (ch-ki łączne) oraz otrzymane na podstawie pomiarów niewiele się od siebie różnią (lekkie nieścisłości widać na podstawie zestawienia trzech metod analizy obwodu). Różnice te wynikają z aproksymacji charakterystyk (zbliżenie ich do rzeczywistych funkcji matematycznych) oraz z niedokładności pomiarów. Dodatkowy błąd mógł być spowodowany niedostatecznym ochłodzeniem się żarówek przed dokonaniem kolejnych punktów pomiarowych.

Biorąc pod uwagę metodę charakterystyk łącznych oraz przecięcia charakterystyk stwierdziliśmy że ta pierwsza jest dużo bardziej praktyczna przy analizie obwodów nieliniowych prądu stałego (ze względu na możliwość przewidzenia danej np. wartości prądu dla zadanych napięć itd.). Metoda przecięć ch-k jest użyteczna tylko dla jednej wartości prądu i napięcia.

Zakres zmienności rezystancji (zarówno statycznej jak i dynamicznej) zależy tylko od nieliniowości elementu.

Funkcja opisująca zależność natężenia od napięcia i odwrotnie ma charakter wykładniczy co potwierdzają wykresy.