Файл: М. А. Бончбруевича.docx

2. Определение выходного сопротивления R_ВЫХ

• 
  Установить U_ВХ = 13 В.
  
• 
  Измерить U_Н и I_Н при среднем значении сопротивления нагрузки R_Н (переключатель «R_Н грубо» в положение «2 », ручка «R_Н точно» - в среднее положение) , поддерживая постоянство напряжения на входе (U_ВХ = 13 В).
  
• 
  Перевести переключатель «R_Н грубо» в положение «5 »и измерить U_Н и I_Н в этом положении переключателя.
  
• 
  Результаты измерений свести в таблицу 4.4
  
• 
  Вычисления произвести, пользуясь данными таблицы 5.4при U_ВХ = 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 U_ВХ = 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 «R_Н грубо» и ручка переменного резистора «R_Н точно»). Примерные пределы изменения R_Н: от 1300 Ом в положении «1» до 17 ОМ в положении «11» переключателя «R_Н грубо». В положении «Х.Х.» R_Н=∞. 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 К_ст ;

относительной нестабильности выходного напряжения d_U,%;

выходного сопротивления R_вых;

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

( R_н = const ) в соответствии с соотношением:

или (5.1)
Номинальное значение входного напряжения U_вх ном , выходного напряжения U_{вых ном}, измеряются вольтметрами РV1 и РV2, установленным на приборной панели установки.

Относительная нестабильность выходного напряжения d_U%
(5.2)

также определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки

R_н = const .

Значение динамического выходного сопротивления стабилизатора R_{вых дин} определяется при постоянной величине входного напряжения U_вх - const (т.е. ∆U_вх=0)

(5.3)

где ∆U_вых - отклонение выходного напряжения стабилизатора от его номинального значения, соответствующее изменению тока нагрузки на величину ∆I_н (∆I_н =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 R_н

( R_н = 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 «R_Н 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 U_ИП источника питания, контролировать вольтметром PV1.
  
• 
  Выходное напряжение установить регулятором R1, контролировать вольтметром PV2.
  
• 
  Ток нагрузки установить регуляторами «R_Н грубо» и «R_Н точно», контролировать амперметром PА2.
  

1. Определение коэффициента стабилизации К_СТ

• 
  Установить номинальный режим работы стабилизатора:
  

U_{ВХ НОМ} = 15 В; U_{ВЫХ НОМ} = 3 В; I_{НАГР НОМ} = 0,18 А .

• 
  Увеличить напряжение источника питания до максимально возможного U_{ВХ МАКС} . (Вольтметр PV1)
  
• 
  Записать значение выходного напряжения стабилизатораU_ВЫХ1 (Вольтметр PV2).
  
• 
  Определить ∆U_ВХ , ∆U_ВЫХ - 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 R_ВЫХ

• 
  Установить: U_{ВХ НОМ} = 15 В U_{ВЫХ НОМ} = 3 В I_{НАГР НОМ} = 0,15 А.
  
• 
  Увеличить сопротивление нагрузки таким образом, чтобы ток нагрузки уменьшился в 3 - 4 раза.
  

При этом поддерживать U_ВХ = const = U_{ВХ НОМ} = 15 В .

• 
  Записать изменение выходного напряжения стабилизатора ∆U_ВЫХ и тока нагрузки ∆I_НАГР .
  
• 
  Рассчитать выходное сопротивление по формуле (5.3).
  

3. Определение КПД

• 
  Установить номинальный режим работы стабилизатора:
  

U_{ВХ НОМ} = 15 В; U_{ВЫХ НОМ} = 3 В; I_{НАГР НОМ} = 0,18 А .

Записать значения I

---

_ВХ (Миллиамперметр PА2)

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

• 
  Установить номинальный режим работы стабилизатора:
  

U_{ВХ НОМ} = 15 В; U_{ВЫХ НОМ} = 3 В; I_{НАГР 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:
  

U_{ВХ НОМ} = 15 В; U_{ВЫХ НОМ} = 3 В; I_{НАГР НОМ} = 0,18 А .

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

• 
  Рассчитать и записать частоту переключения f_п .
  
• 
  Визуально определить зависимость длительности управляющих импульсов и частоты переключения от величины U_ВХ , U_ВЫХ , I_НАГР . 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:
  

U_{ВХ НОМ} = 15 В; U_{ВЫХ НОМ} = 3 В; I_{НАГР НОМ} = 0,18 А .

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

---