Università degli Studi di Napoli Federico II CdL Ing. Elettrica Corso di Laboratorio di Circuiti Elettrici

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Università degli Studi di Napoli Federico II CdL Ing. Elettrica Corso di Laboratorio di Circuiti Elettrici"

Maria Teresa Zani
7 anni fa
Visualizzazioni

1 Università degli Studi di Napoli Federico II CdL Ing. Elettrica Corso di Laboratorio di Circuiti Elettrici Dr. Carlo Petrarca Dipartimento di Ingegneria Elettrica Università di Napoli FEDERICO II 1

2 Lezione 3 Cosa impareremo. 1. Condurre un analisi parametrica 2. Teoremi di Thevenin e Norton 2

3 Analisi parametrica Max trasferimento di potenza Un generatore di resistenza interna R1 fornisce la massima potenza al carico di resistenza R2, quando R2=R1 Al variare della resistenza di carico R2, varia l intensità della corrente nel circuito, varia la potenza erogata dal generatore, così come la potenza assorbita su R1 e R2. Ci proponiamo di studiare il circuito al variare della resistenza di carico R2 3

4 Per creare un resistore R2 con resistenza variabile: 1. Fare doppio clic sul resistore R2. Value: {Rval} Attenzione a non dimenticare le parentesi graffe!! {..} 2. Inserire il componente PARAM Draw Get New Part PARAM 4

5 3. Fare doppio clic su PARAMETERS Name 1: Rval (attenzione! senza le parentesi) Value 1: 10 (o qualsiasi altro valore) A questo punto abbiamo creato una resistenza variabile di nome Rval. E sufficiente ora indicare l intervallo di variazione di Rval, il passo di variazione e poi risolvere il circuito per ogni nuovo valore assunto dal nostro parametro 5

scanzione: Logaritmica Decade 4) Valore iniziale per Rval Start Value: 0.

6 Analysis Setup DC SWEEP 1) Tipo di variabile Swept Var. Type: Global Parameter 2) Nome della variabile Name: Rval 3) Tipo di scanzione: Logaritmica Decade 4) Valore iniziale per Rval Start Value: 0.01 ohm 5) Valore finale per Rval End Value: ohm 6) Numero di punti per decade Pts/Decade: 10 6

7 In probe: Trace Add trace Trace expression: (V(R2:1)- V(R2:2))* I(R2) 7

8 Si può abilitare un cursore grafico per muoversi lungo la curva e seguirne i valori. Trace Cursor Display Si abilita il cursore facendo clic con il tasto sin. del mouse Muovendosi con il cursore si osserva (Probe cursor) che la potenza assorbita è max per R1=R2=50Ω Asse x (Rvar) Asse y (P) 8

((V(R2:1)- V(R2:2))* I(R2))/(( V(V1:-)- V(V1:+))* I(V1)) Quando la

9 η = P P carico erogata Il rendimento è definito come il rapporto tra la potenza assorbita dal carico e la potenza erogata dal generatore: ((V(R2:1)- V(R2:2))* I(R2))/(( V(V1:-)- V(V1:+))* I(V1)) Quando la potenza assorbita da R2 è massima (R2=R1=50Ω), il rendimento è 0.5 9

10 Esercizio: Nella rete di figura specificare l intervallo di valori di R1 per il quale siano soddisfatte entrambe le relazioni: 1. IR1>18A 2. PR1>2200W 10

11 Il resistore R1 deve avere resistenza variabile Possiamo scegliere di far variare R1, da 0.1 a 1000 ohm. Poiché il range è molto ampio, in SETUP DCSWEEP, scegliamo una scansione per decade con scala logaritmica Per visualizzare sullo stesso grafico sia la potenza assorbita da R1 che l intensità di corrente in R1, conviene aggiungere oltre all asse delle correnti, anche l asse delle potenze Per aggiungere un altro asse, In PROBE, PLOT Add Yaxis Con l aiuto dei cursori ricaviamo la risposta al quesito 11

12 1 30A 2 4.0K 25A 3.0K 20A 15A 2.0K 10A 1.0K 5A >> 0A 0 100m 300m K 3.0K 10K 1 I(R1) 2 Rvar * I(R1) * I(R1) Rvar P(R1) i(r1) 4.9 ohm <R1<8.9 ohm 12

13 1. Teorema di Thevenin Una rete lineare, costituita da componenti attivi e passivi, accessibile da due morsetti A e B, è equivalente a un bipolo costituito da un generatore di tensione che eroga la tensione a vuoto tra i morsetti AB, in serie con un resistore la cui resistenza R AB è la resistenza equivalente della rete valutata ai morsetti AB quando si sono spenti tutti i generatori. i(t) A i (t) A R AB v(t) + 0 v (t) AB v (t) B B 13

14 2. Teorema di Norton Una rete lineare, costituita da componenti attivi e passivi, accessibile da due morsetti A e B, è equivalente a un bipolo costituito da un generatore di corrente che eroga la corrente di cortocircuito tra i morsetti AB, in parallelo con un resistore la cui resistenza R AB è la resistenza equivalente della rete valutata ai morsetti AB quando si sono spenti tutti i generatori. i(t) A i (t) A v(t) i (t) ccab R AB v (t) B B 14

15 Teoremi di Thevenin e Norton La caratteristica del bipolo equivalente di Thevenin (Norton) è una retta nel piano (i,v) passante per i punti (0,V0) e (icc,0) v v AB = v 0 R eq i AB v 0 i AB = i CC v R AB eq i cc i v 0 = i CC R eq 15

16 Esercizio Tracciare la caratteristica (v AB,i AB ) ai morsetti AB 2. Ricavare tensione a vuoto, corrente di cortocircuito 3. Calcolare Req 16

17 Per tracciare la caratteristica (v,i), possiamo pilotare il bipolo in corrente Facciamo un analisi DCSWEEP, facendo variare la corrente del generatore 17

18 Dalla caratteristica (V AB,I AB ) in Probe, utilizzando i cursori, ricaviamo i punti (0,V 0 ) e (I cc,0) 800V 600V 400V 200V 0V -200V -400V -10A -8A -6A -4A -2A 0A 2A 4A 6A 8A 10A V(I5:+,I5:-) I_I5 V 0 =200 V I cc =4.08 A Req=V 0 /I cc =49 ohm 18

19 Calcolo della tensione a vuoto Esistono metodi alternativi per valutare la V 0 Si lasciano a vuoto i morsetti ab e si determina la tensione tra i morsetti tramite Bias Point Detail Attenzione! Tra i morsetti ab deve essere presente un bipolo, altrimenti si incorre in errore perché in Pspice tutti i componenti devono essere connessi. Si inserisce, allora, tra ab un resistore di resistenza sufficientemente elevata oppure un generatore di corrente che eroghi corrente nulla e si valuta la tensione sul bipolo 19

20 20

21 Calcolo della corrente di c.to c.to Esistono metodi alternativi per il calcolo di I cc Si pongono in corto circuito i morsetti ab oppure si inserisce un resistore di resistenza estremamente piccola e si determina la corrente tra i morsetti tramite Bias Point Detail Si inserisce tra i morsetti ab un generatore di tensione Vdc ai cui capi la tensione è nulla e si valuta la corrente nel bipolo 21

22 22

23 Calcolo della resistenza equivalente R eq Esistono metodi alternativi per il calcolo di Req 1. Se il bipolo è controllabile in corrente: spegnere i generatori interni, inserire un generatore di corrente J da 1A tra i morsetti AB e determinare tramite la Bias Point Detail la tensione V sul generatore: Req=V/J 2. Se il bipolo è controllabile in tensione: spegnere i generatori interni, inserire un generatore di tensione V da 1V tra i morsetti AB e determinare tramite la Bias Point Detail la corrente nel I generatore: Req=V/I 23

24 3. Nota la tensione a vuoto, inserire un resistore variabile Rvar ai morsetti ab. Determinare il valore di resistenza R in corrispondenza del quale la tensione è pari alla metà della tensione a vuoto. In quel caso, R= Req 4. Nota la corrente di cortocircuito, inserire un resistore variabile tra ab e determinare il valore di resistenza in corrispondenza del quale l intensità di corrente è pari alla metà della corrente di cortocircuito 5. Usare la Transfer Function 24

25 Esercizio 3.2 Nella rete di figura calcolare: 1. L intensità di corrente nel resistore R4 2. Verificare il risultato con il gen. equivalente di Thevenin ai morsetti A-B 3. Ripetere l esercizio con il gen. equivalente di Norton 25

26 Con l analisi in continua si ricava i 4 =6.267 A Valutiamo ora i parametri del circuito equivalente di Thevenin Inserendo un generatore di corrente nulla ai morsetti AB, ricaviamo la tensione a vuoto Inserendo un generatore di corrente da 1 A e spegnendo i generatori interni, ricaviamo R eq Req=5.00 Ω V 0AB = V 26

27 Con il circuito equivalente di Thevenin possiamo verificare il risultato prima ottenuto: i 4 =6.267 A 27

Documenti analoghi

Lezione 2. Cosa impareremo. 1. Visualizzare i risultati (Schematics -.out Probe) 2. Simulare con DC sweep. 3. Condurre un analisi parametrica

Lezione 2. Cosa impareremo. 1. Visualizzare i risultati (Schematics -.out Probe) 2. Simulare con DC sweep. 3. Condurre un analisi parametrica Lezione 2 Cosa impareremo. 1. Visualizzare i risultati (Schematics -.out Probe) 2. Simulare con DC sweep 3. Condurre un analisi parametrica 1 Talvolta, quando ci sono molti componenti, la visualizzazione