云南電工培訓--直流電路（電壓源與電流源的等效變換）
云南電工培訓--直流電路（電壓源與電流源的等效變換）
實驗六 電壓源與電流源的等效變換
一、實驗目的
1. 掌握電源外特性的測試方法。
2. 驗證電壓源與電流源等效變換的條件。
二、原理說明
1. 一個直流穩(wěn)壓電源在一定的電流范圍內，具有很小的內阻。故在實用中，常將它視為一個理想的電壓源，即其輸出電壓不隨負載電流而變。其外特性曲線，即其伏安特性曲線U＝f(I)是一條平行于I軸的直線。一個實用中的恒流源在一定的電壓范圍內，可視為一個理想的電流源。
2. 一個實際的電壓源（或電流源）， 其端電壓（或輸出電流）不可能不隨負載而變，因它具有一定的內阻值。故在實驗中，用一個小阻值的電阻（或大電阻）與穩(wěn)壓源（或恒流源）相串聯（或并聯）來摸擬一個實際的電壓源（或電流源）。
3. 一個實際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個電流源。若視為電壓源，則可用一個理想的電壓源Us與一個電阻Ro相串聯的組合來表示；若視為電流源，則可用一個理想電流源Is與一電導go相并聯的組合來表示。如果這兩種電源能向同樣大小的負載供出同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個電源是等效的，即具有相同的外特性。
一個電壓源與一個電流源等效變換的條件為：
Is＝Us／Ro，go＝1/Ro 或 Us＝IsRo，Ro＝ 1/ go 。 如圖6-1所示。
圖 6-1
三、實驗設備
序號 名 稱 型號與規(guī)格 數量 備 注
1 可調直流穩(wěn)壓電源 0~30V 1 DG04
2 可調直流恒流源 0~500mA 1 DG04
3 直流數字電壓表 0~200V 1 D31
4 直流數字毫安表 0~200mA 1 D31
5 電阻器 120Ω，200Ω
300Ω，1KΩ DG09
6 可調電阻箱 0~99999.9Ω 1 DG09
7 實驗線路 DG05
四、實驗內容
1. 測定直流穩(wěn)壓電源與實際電壓源的外特性
(1)按圖8-2接線。Us為＋12V直流穩(wěn)壓電源（將R0短接）。調節(jié)R2，令其阻值由大至小變化，記錄兩表的讀數。
圖 6-2 圖 6-3
圖 6-2 圖 6-3
U（V） | |||||||
I（mA） |
(2) 按圖8-3接線，虛線框可模擬為一個實際的電壓源。調節(jié)R2，令其阻值由大至小變化，記錄兩表的讀數。
U（V） | |||||||
I（mA） |
2. 測定電流源的外特性
按圖6-4接線，Is為直流恒流源，調節(jié)其輸出為10mA，令Ro分別為1KΩ和∞（即接入和斷開），調節(jié)電位器RL（從0至1KΩ），測出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀
數。自擬數據表格，記錄實驗數據。
3. 測定電源等效變換的條件
先按圖6-5（a）線路接線，記
錄線路中兩表的讀數。然后利用圖
6-5(a)中右側的元件和儀表，按圖
6-5(b)接線。調節(jié)恒流源的輸出電流
IS，使兩表的讀數與6- 5(a)時的數值
相等，記錄Is之值，驗證等效變換
條件的正確性。
圖6-4
（a） (b)
圖 6-5
五、實驗注意事項
1. 在測電壓源外特性時，不要忘記測空載時的電壓值， 測電流源外特性時，不要忘記測短路時的電流值，注意恒流源負載電壓不要超過20伏，負載不要開路。
2. 換接線路時，必須關閉電源開關。
3. 直流儀表的接入應注意極性與量程。
六、預習思考題
1. 通常直流穩(wěn)壓電源的輸出端不允許短路，直流恒流源的輸出端不允許開路，為什么？
2. 電壓源與電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢， 穩(wěn)壓源和恒流源的輸出在任何負載下是否保持恒值？
七、實驗報告
1. 根據實驗數據繪出電源的四條外特性曲線，并總結、 歸納各類電源的特性。
2. 從實驗結果，驗證電源等效變換的條件。
3. 心得體會及其他。
