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1、11年非电类电工电子综合实验内容 之等效电源定理的运用摘要：有源一端口网络等效参数的测定（含3个独立源和3个网孔其中包含一个三角形或Y型联接）及戴维南等效电路的验证和诺顿等效电路的验证，并用Multisim仿真。关键字：三网孔 戴维南等效 诺顿等效 三角形联接 Y型联接。引言：当我们仅需要计算一个复杂电路中某一支路的电流或电压时，使用戴维南定理可以简化计算，实际上任何一个线性含源二端网络，对外部而言，总可以等效为一个电压源和电阻串联的电路模型；该电压源的电压等于网络的开路电压，电阻等于网络内部所有独立电源都不作用时的入端等效电阻。这就是戴维南定理。 戴维宁定理只适用于线性网络,不适用于非线性网
2、络. 当只需求解电路中一条支路(或某一部分电路),用戴维宁定理较方便。戴维宁定理的本质是求解任一复杂含源一端口网络等效电路的方法。一个含独立电源、线性电阻和受控源的二端电路N，对两个端子来说都可等效为一个理想电流源并联内阻的模型。其理想电流源的数值为有源二端电路N的两个端子短路时其上的电流，并联的内阻等于N内部所有独立源为零时电路两端子间的等效电阻。 因而戴维南诺顿定理有着极广泛的应用。实验原理及实验方法：1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
3、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。US、RS和IS、RS称为有源二端网络的等效参数。2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IS，且内阻为：。若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。(2
4、)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61所示。开路电压为UOC，根据外特性曲线求出斜率tgf，则内阻为：。另一种方法是测量有源二端网络的开路电压UOC，以及额定电流IN和对应的输出端额定电压UN，如图61所示，则内阻为：。(3)半电压法：如图62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63所示。零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测
5、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。文章将用开路，短路法和半电压法进行仿真。实验步骤：1.运用戴维南定理，用实验的方法测定有源线性二端网络的等效参数：1）开路、短路法：将R8（负载）断开，用“补偿法”或高内阻电压表测量开路点压Uoc，再用低内阻的电流表测量短路电流Isc，得到等效内阻Req=Uoc/Isc。得Uoc=31.993V。将R8接入，断开电压表测得短路电流IscIsc=0.020A。所以Req=Uoc/Isc=31.993/0.020=1599.65
6、。2）半电压法：用高内阻电压表直接测量开路电压Uoc后，接负载电阻RL。调节RL，测量负载电阻RL的电压U，当U=1/2 Uoc时，则有RL=Req。上述可知Uoc=31.993V。U=1/2Uoc=15.996V。由图可知Req=1599。2：验证戴维南等效电路:1) 测量得UR8=12.349V，IR8=0.012A。2) 断开负载R8，测量开路电压为31.993V。3） 用导线替代电源，测量R8两端电阻，得15914） R8左侧的电路等效为原R8两端电压与电阻串联，再与R8相连的形式。测得流过R8的电流和R8两端电压分别为IR8=0.012A UR8=12.350V结果分析： 前后两组实验结果大体一致，证明了戴维南定理的正确性。相对误差U=12.350-12.349/12.349=0.008%.3:诺顿等效电路验证：测量得UR8 =12.349V IR5=0.012A断开负载R8，测量流经原负载电流为0.020A
