Файл: М. А. Бончбруевича.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2023

Просмотров: 219

Скачиваний: 8

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИФедеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙим. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»_________________________________________________________________П.Ю.Виноградов, О.В.Воробьев,Е.В. Киселева, И.В.Копылова, В.В.Маракулин, Б.Г.Шамсиев Электропитание устройств и систем телекоммуникацийЛабораторный практикумСПб ГУТ )))Санкт-Петербург2013 УДК 811.111 (075.8)ББК 81.2Англ.–923я73Т 48РецензентРекомендовано к печати редакционно-издательским советом СПбГУТ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ДВУХТАКТНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ Цель работы Закрепить знания по принципу действия и рабочим свойствам однофазного двухтактного выпрямителя.Практически освоить методику экспериментального определения характеристик и основных параметров однофазного двухтактного выпрямителя. Программа работы Экспериментально определить внешние характеристики однофазного двухтактного выпрямителя Uон = f(Iон), коэффициент пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра Кп, коэффициент сглаживания пульсаций Ксп С фильтра, LC фильтра и CLC фильтра . Снять осциллограммы напряжений и токов. На основании экспериментальных данных построить на одном графике внешние характеристики однофазного двухтактного выпрямителя Uон = f(Iон). Для всех внешних характеристик определить процентное изменение напряжения ∆Uвых , % На основании экспериментальных данных построить на графике зависимость Ксп = f(Iон) для емкостного сглаживающего фильтра. Экспериментальное исследование однофазного двухтактного выпрямителяЭкспериментальное исследование однофазного двухтактного выпрямителя проводится на учебной лабораторной установке «Электропитание устройств связи», с использованием сменного блока «Исследование схем выпрямителей».Схема исследования макета приведена на рис. 2.1. Схема собирается студентами и предъявляется преподавателю.Для построения схемы выпрямления (диодного моста) используются диоды VD1,VD2 и VD7,VD8, расположенные на центральной панели лабораторной установки.Напряжение на схему выпрямления подается от однофазной сети, расположенной на левой панели лабораторной установки. Поэтому вход диодного моста необходимо соединить с гнездами 1 и 3 вторичной обмотки однофазного трансформатора. Для возможности контролирования тока обмотки используется резистор Rш=1Ом, который следует подключить между вторичной обмоткой трансформатора (гнездо 1) и анодом диода VD7.Напряжение с выхода схемы выпрямления следует подавать на гнезда 1 и 2 правой панели лабораторной установки, на которой расположены сглаживающие фильтры и активная нагрузка. Рис. 2.1 Однофазная двухтактная схема выпрямления со сглаживающим фильтром.Подключение отдельных элементов сглаживающих фильтров схемы производится соответствующими тумблерами S1,S2,S3 и S4, назначение которых ясно из схемы. Верхнее положение рычага каждого тумблера соответствует замкнутому состоянию его контактов.Для подключения активной нагрузки между гнездами 3 и 4 блока нагрузок необходимо установить перемычку. В качестве нагрузки выпрямителя используется переменный резистор блока нагрузок. Регулирование тока, протекающего через нагрузку, производится ручками «Rн грубо» и «Rн точно»Измерения осуществляются с помощью приборов, находящихся в верхнем ряду левой и правой панелей лабораторной установки, а также осциллографом. Напряжения и токи в различных точках схемы выпрямления можно контролировать с помощью вольтметра PV1 и миллиамперметра PА1, которые позволяют измерять постоянную и переменную составляющие напряжений и токов. Для подключения миллиамперметра используется сопротивление шунта Rш =1 Ом. Для наблюдения формы токов (например, тока вторичной обмотки трансформатора i2) вход осциллографа также подключается к резистору Rш.Напряжение на резисторе нагрузки и ток, протекающий через резистор, измеряются вольтметром PV2 и миллиамперметром PА2. Вольтметр PV2 позволяет измерять как постоянную, так и переменную составляющие напряжения. Снятие внешних характеристик выпрямителя Для снятия внешних характеристик выпрямителя необходимо: вольтметр PV1 установить в режим измерения переменного напряжения;вольтметр PV2 установить в режим измерения постоянного напряжения;отключить сглаживающий фильтр (тумблер S1, S2 - замкнут, S3 и S4 - разомкнут;включить питание установки выключателем «СЕТЬ – ВКЛ»;нажатием кнопки «ОДНОФАЗНАЯ СЕТЬ – ВКЛ» включить питание схемы;изменяя величину сопротивления нагрузки, ручками «Rн грубо» и «Rн точно» установить на миллиамперметре PА2 значения тока Iн : 200, 150, 100, 50 и 0 mА, фиксируя каждый раз вольтметром PV2 среднее значение выпрямленного напряжения Uон ;повторить измерения для работы выпрямителя с емкостным фильтром (подключив С2 тумблером S4), а также с Г-образным фильтром LС (используя тумблеры S1 и S4);данные измерения занести в табл. 2.1.Данные определения зависимости Uон = f(Iон)Таблица 2.1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5



2. Определение выходного сопротивления RВЫХ


  • Установить UВХ = 13 В.

  • Измерить UН и IН при среднем значении сопротивления нагрузки RН (переключатель «RН грубо» в положение «2 », ручка «RН точно» - в среднее положение) , поддерживая постоянство напряжения на входе (UВХ = 13 В).

  • Перевести переключатель «RН грубо» в положение «5 »и измерить UН и IН в этом положении переключателя.

  • Результаты измерений свести в таблицу 4.4

  • Вычисления произвести, пользуясь данными таблицы 5.4при UВХ = 13 В. по формуле (4.3).

Таблица 4.4

Измеряемый параметр

Прибор

Результаты измерений

RВЫХ,

Ом

П «2»

П « 5»

UН, В

PV1










∆UН, В







IН, мА

PA1







∆IН, мА








3. Определение КПД


  • Вычисления произвести, пользуясь данными таблицы 5.4при UВХ = 13 В. по формуле (4.4)



III. Сводная таблица показателей качества исследуемых схем стабилизаторов
Таблица 4.5

Тип

стабилизатора

Коэффициент стабилизации

КСТ

Выходное

сопротивление

RВЫХ, Ом


КПД

На ИМС КР142ЕН8Б











Транзисторный, с непрерывным регулированием












IV. По результатам проведенного эксперимента сделать выводы.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5



ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы:

Закрепить знания принципов работы и рабочих свойств стабилизаторов постоянного напряжения с ключевым режимом работы регулирующего элемента.

Освоить методику экспериментального определения значений показателей качества компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения с широтно-импульсным и релейным принципами регулирования и оценить достоинства и недостатки каждого из стабилизаторов путем сравнения численных значений показателей качества.
Описание лабораторного макета стабилизатора и указания по проведению экспериментальных исследований
Экспериментальные исследования проводится на макетах, смонтированных и установленных в рабочем отсеке лабораторной установки УНТЦ СПбГУТ

.


Рис. 5.1 Внешний вид сменного блока «Импульсный стабилизатор постоянного напряжения».

Для проведения исследований на вход исследуемой схемы стабилизатора подается напряжение от встроенного источника постоянного нестабилизированного напряжения. Это напряжение регулируется в пределах от 5 до 20 вольт. Источник имеет защиту от кратковременной перегрузки по току нагрузки. При перегрузке начинает мигать светодиод «Перегрузка». Входное напряжение и потребляемый ток контролируются с помощью PV1 и PA1 лабораторной установки. Значение тока нагрузки устанавливается путём изменения сопротивления блока нагрузок (правая панель лабораторной установки, ручка переключателя «RН грубо» и ручка переменного резистора «RН точно»). Примерные пределы изменения RН: от 1300 Ом в положении «1» до 17 ОМ в положении «11» переключателя «RН грубо». В положении «Х.Х.» RН=. Напряжение на нагрузке (выходное напряжение) контролируются вольтметром

PV2 и миллиамперметром PA2.

Введение:

При оценке качества функционирования стабилизаторов напряжения необходимо определить численные значения его основных показателей качества:

коэффициент стабилизации Кст ;

относительной нестабильности выходного напряжения dU,%;

выходного сопротивления Rвых;

коэффициента полезного действия h.
Коэффициент стабилизации выходного напряжения стабилизатора определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки Rн

( Rн = const ) в соответствии с соотношением:

или (5.1)
Номинальное значение входного напряжения Uвх ном , выходного напряжения Uвых ном, измеряются вольтметрами РV1 и РV2, установленным на приборной панели установки.

Относительная нестабильность выходного напряжения dU%
(5.2)

также определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки

Rн = const .

Значение динамического выходного сопротивления стабилизатора Rвых дин определяется при постоянной величине входного напряжения Uвх - const (т.е. ∆Uвх=0)

(5.3)

где ∆Uвых - отклонение выходного напряжения стабилизатора от его номинального значения, соответствующее изменению тока нагрузки на величину ∆Iн (∆Iн =I н ном – I н min) .
Потери мощности в элементах стабилизатора оцениваются его коэффициентом полезного действияh :
(5.4)
или
(5.5)
Коэффициент пульсаций выходного напряжения стабилизатора определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки Rн

( Rн = const ) в соответствии с соотношением :
(5.6)

I. Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с широтно-импульсным регулированием
.



Рис. Схема соединений коммутационными шнурами элементов установки для исследования компенсационного стабилизатора с широтно-импульсным регулированием


  • Переключатель S1 на панели ИСН установить в верхнее положение.

  • Переключатель «RН грубо» установить в положение «5».

  • Вольтметры PV1 и PV2 установить в режим измерения постоянного напряжения. Миллиамперметр РА1 установить в режим измерения постоянного тока.

  • Включить электропитание установки.

  • Включить источник постоянного напряжения.

  • Входное напряжение установить регулятором UИП источника питания, контролировать вольтметром PV1.

  • Выходное напряжение установить регулятором R1, контролировать вольтметром PV2.

  • Ток нагрузки установить регуляторами «RН грубо» и «RН точно», контролировать амперметром PА2.


1. Определение коэффициента стабилизации КСТ


  • Установить номинальный режим работы стабилизатора:

UВХ НОМ = 15 В; UВЫХ НОМ = 3 В; IНАГР НОМ = 0,18 А .

  • Увеличить напряжение источника питания до максимально возможного UВХ МАКС . (Вольтметр PV1)

  • Записать значение выходного напряжения стабилизатораUВЫХ1 (Вольтметр PV2).

  • Определить ∆UВХ , ∆UВЫХ - соответственно приращения входного и выходного напряжений стабилизатора при неизменном сопротивлении нагрузки.

  • Рассчитать коэффициент стабилизации по входному напряжению по формуле (5.1)


2. Определение выходного сопротивления RВЫХ


  • Установить: UВХ НОМ = 15 В UВЫХ НОМ = 3 В IНАГР НОМ = 0,15 А.

  • Увеличить сопротивление нагрузки таким образом, чтобы ток нагрузки уменьшился в 3 - 4 раза.

При этом поддерживать UВХ = const = UВХ НОМ = 15 В .

  • Записать изменение выходного напряжения стабилизатора ∆UВЫХ и тока нагрузки ∆IНАГР .

  • Рассчитать выходное сопротивление по формуле (5.3).


3. Определение КПД


  • Установить номинальный режим работы стабилизатора:

UВХ НОМ = 15 В; UВЫХ НОМ = 3 В; IНАГР НОМ = 0,18 А .

Записать значения I
ВХ (Миллиамперметр PА2)

Рассчитать значение КПД по формуле (5.5)
4. Определение коэффициента пульсаций КП


  • Установить номинальный режим работы стабилизатора:

UВХ НОМ = 15 В; UВЫХ НОМ = 3 В; IНАГР НОМ = 0,18 А .

  • С помощью осциллографа определить частоту и размах пульсаций.

Амплитуду пульсаций брать как половину размаха .

  • Определить коэффициент пульсаций по формуле (5.6)


Снятие осциллограмм форм напряжений и токов в контрольных точках схемы стабилизатора широтно-импульсном управлении регулирующим элементом.
Режим работы осциллографа:

двухканальный, синхронизация по входу 1;

вход 1 – открытый; чувствительность 5 В / деление; длительность развертки 20 мкс / деление;

вход 2 - открытый; чувствительность 0,2 В / деление;


  • Установить номинальный режим работы стабилизатора:

UВХ НОМ = 15 В; UВЫХ НОМ = 3 В; IНАГР НОМ = 0,18 А .

  • Получить на экране осциллографа устойчивое изображение формы напряжения в КТ2 и КТ4.

  • Рассчитать и записать частоту переключения fп .

  • Визуально определить зависимость длительности управляющих импульсов и частоты переключения от величины UВХ , UВЫХ , IНАГР . Для этого наблюдать осциллограммы напряжений в КТ2 при различных режимах работы импульсного стабилизатора напряжения.

  • Наблюдать осциллограммы напряжений в КТ3, КТ4, КТ6, КТ7, КТ9, КТ10, КТ8. Для этого подключать к указанным контрольным точкам вход 2 осциллографа. При необходимости переключать режим входа 2 «Открытый - закрытый» и изменять его чувствительность.

  • Те же осциллограммы наблюдать при различных режимах работы стабилизатора.



II. Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с релейным регулированием

  • Установить номинальный режим работы стабилизатора:

UВХ НОМ = 15 В; UВЫХ НОМ = 3 В; IНАГР НОМ = 0,18 А .

  • Определение коэффициента стабилизации, выходного сопротивления и КПД осуществляется как для стабилизатора с широтно-импульсным