Файл: М. А. Бончбруевича.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2023

Просмотров: 220

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



Данные определения зависимости Uон = f(Iон)

Таблица 1.1

I н , mА




U он , В







без фильтра

с L - фильтром

с LC - фильтром

300










200










100










50










0












Экспериментальное определение коэффициента пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра
Коэффициент пульсаций по 1-й гармонике определяется как отношение амплитуды 1-й гармоники выпрямленного напряжения к его среднему значению (постоянной составляющей)

Кп (1.1)



Среднее значение выпрямленного напряжения Uон измеряется вольтметром PV 2.

Амплитуду 1-й гармоники Uм1 можно определить с помощью осциллографа по формуле
(1.2)
где Uм - максимальное значение переменной составляющей (рис.1.3)

1- коэффициент первой гармоники, получаемый при разложении выпрямленного напряжения в ряд Фурье. 1 = 0,404 при числе пульсаций за один период mn = 6.

При наличии фильтра в цепи нагрузки остаются практически только колебания 1-й гармоники. Используя вольтметром PV2 , можно измерить действующее значение 1-й гармоники U1 и определить ее амплитуду Uм1 по формуле :
U1 (1.3)
где U1 - действующее значение 1-й гармоники выпрямленного напряжения (показания вольтметром PV2 в положении «»).




Для определения коэффициента пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра необходимо:

отключить сглаживающий фильтр;

установить ток нагрузки Iон =300 mА (при работе выпрямителя без фильтра);

измерить вольтметром РV2 среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Uон ;

определить максимальное значение переменной составляющей выпрямленного напряжения, для этого следует:

осциллографом измерить (в точках 6, 7) максимальное значение переменной составляющей U м ;

определить значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения по формулам (1.2) и (1.1);

измерить вольтметром РV2 (в точках 6, 7) действующее значение переменной составляющей U1 выпрямленного напряжения;

определить значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения по формулам (1.3) и (1.1).
Экспериментальное определение коэффициентов сглаживания пульсаций фильтров L и LC
Коэффициент сглаживания пульсаций определяется по формуле
(1.4)
где Кп1 - коэффициент пульсаций по 1-й гармонике выпрямленного

напряжения без фильтра (на входе фильтра);

Кп1н - коэффициент пульсаций по 1-й гармонике выпрямленного напряжения после фильтра ( на нагрузке).

Для определения коэффициента сглаживания пульсаций необходимо:

включить индуктивный сглаживающий фильтр;

установить ток нагрузки Iн =300 mА;

при помощи вольтметра РV2 (в точках 6, 7) определить амплитуду 1-й гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения Uм1 на нагрузке;

вольтметром РV2 измерить среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Uон;

определить коэффициент сглаживания пульсаций индуктивного фильтра, используя формулы (1.1) и (1.4);

повторить эксперимент для токов Iн =200 mА и Iн =100 mА;

включить LC - фильтр и определить Ксп при токе Iн =300 mА; данные измерений и вычислений занести в табл.1.2.
Данные определения коэффициента сглаживания пульсаций фильтров L и LC

Таблица 1.2.

Фильтр

I н ,

Измерено

Вычислено






Uон , В

U м1 , В

К п1н

Ксп




300













L

200













100













50













LC

300
















Снятие осциллограмм напряжений и токов
Отключить сглаживающий фильтр. Установить ток Iн =100 mА.

Зарисовать с экрана осциллографа кривые изменения (за 2-3 периода):

напряжения вторичной обмотки трансформатора U2;

напряжения на нагрузке Uн;

напряжения на диоде Uд;

тока вторичной обмотки трансформатора i2.

Включить индуктивный фильтр, установить ток нагрузки Iн =100 mА и снова зарисовать кривые изменения, указанные выше.

Обобщить результаты осциллографирования в виде временных диаграмм. Осциллограммы должны иметь одинаковый масштаб по оси времени.











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





  1. 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 .

  2. Снять осциллограммы напряжений и токов.

  3. 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 , %

  4. На основании экспериментальных данных построить на графике зависимость Ксп = f(Iон) для емкостного сглаживающего фильтра.


Экспериментальное исследование однофазного двухтактного выпрямителя
Экспериментальное 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

I н , mА




U он , В







без фильтра

с C - фильтром

с LC - фильтром

200










150










100










50










0











По данным таблицы построить внешние характеристики однофазного двухтактного выпрямителя Uон = f(Iон).

Важным параметром выпрямительного устройства является процентное изменение напряжения ∆Uвых , %

(2.1)
где:

Uох - среднее значение выпрямленного напряжения при разомкнутой цепи нагрузки (холостой ход);

Uон - среднее значение выпрямленного напряжения при номинальном токе нагрузки.

Для всех внешних характеристик определить процентное изменение напряжения ∆Uвых , % по формуле (2.1)

Экспериментальное определение коэффициента пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра
Коэффициент пульсаций по 1-й гармонике определяется как отношение амплитуды 1-й гармоники выпрямленного напряжения к его среднему значению (постоянной составляющей)
Кп (2.2)



Среднее значение выпрямленного напряжения Uон измеряется вольтметром PV2 ( показания вольтметра PV2 в реж. «=»)..

Амплитуду 1-й гармоники Uм1 можно определить с помощью осциллографа по формуле




(2.3)


где: Uм - максимальное значение переменной составляющей;

1- коэффициент первой гармоники, получаемый при разложении выпрямленного напряжения в ряд Фурье. 1 = 0,426 при числе пульсаций за один период mn = 2.

При наличии соответствующего фильтра в цепи измерений, пропускающего только колебания 1-й гармоники, используя показания вольтметр PV2 в реж. «»)., можно измерить действующее значение 1-й гармоники U1 и определить ее амплитуду Uм1 по формуле :
U1 (2.4)
где U1 - действующее значение 1-й гармоники выпрямленного напряжения (показания вольтметр PV2 в реж. «»).
Для определения коэффициента пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра необходимо:

вольтметр PV2 установить в режим измерения постоянного напряжения;

отключить сглаживающий фильтр;

установить ток нагрузки Iон =200 mА (при работе выпрямителя без фильтра);