Материал: Источники питания приборов. методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов. Кондусов В.А., Самодуров А.С
Таблица 2.1
№ вар |
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
8 |
|
9 |
|
10 |
11 |
|
||||||
U0, В |
5 |
|
6 |
|
9 |
|
12 |
|
15 |
|
20 |
|
|
24 |
|
27 |
|
30 |
|
40 |
48 |
|
|||||||
Rн, |
0,4 |
|
0,5 |
|
0,8 |
|
1,0 |
|
1,3 |
|
1,7 |
|
|
2,0 |
|
2,3 |
|
2,5 |
|
3,3 |
4,0 |
|
|||||||
кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Umi |
5 |
|
10 |
|
15 |
|
30 |
|
20 |
|
25 |
|
|
30 |
|
35 |
|
40 |
|
50 |
60 |
|
|||||||
вых, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание таблицы 2.1 |
|
|||||||
12 |
|
13 |
|
14 |
|
15 |
|
16 |
17 |
|
18 |
|
19 |
|
20 |
|
21 |
|
22 |
|
23 |
|
24 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
60 |
|
80 |
|
60 |
|
48 |
|
40 |
30 |
|
27 |
|
24 |
|
20 |
|
15 |
|
12 |
|
9 |
|
6 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
5,0 |
|
6,6 |
|
4,0 |
|
3,2 |
|
2,7 |
2,0 |
|
1,8 |
|
1,6 |
|
1,3 |
|
1,0 |
|
0,8 |
0,8 |
|
0,4 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
80 |
|
100 |
|
76 |
|
55 |
|
45 |
35 |
|
30 |
|
25 |
|
20 |
|
15 |
|
10 |
|
5 |
|
5 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Методические указания Коэффициент пульсаций на выходе фильтра:
K ПВЫХ |
|
U m1ВЫХ |
. |
|
|||
|
|
U 0 |
|
Коэффициент пульсаций на входе фильтра:
K Пвх 2 m2 1 ,
где m-число фаз выпрямителя.
Падение напряжения на резисторе фильтра Rф:
U0 0,2U0
Среднее выпрямленное напряжение на входе фильтра:
U0вх U0 U0
Сопротивление резистора фильтра:
Rф U0 U0 RH
I0 U0
(сопротивление резистора Rф выбирается ближайшее по номиналу).
(2.1)
(2.2)
(2.3)
(2.4)
(2.5)
11
Напряжение пульсаций на входе фильтра:
Um вх KПвх U0вх |
(2.6) |
i |
|
Коэффициент сглаживания пульсаций:
Kсг |
|
|
|
|
|
|
KПвх |
KПвых |
|
|
|
|
|
|
, |
(2.7) |
|
|
|
|
R R |
||
Kсг |
iC |
|
ф н |
|
|
|
Rн Rф |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
где i=2 =2 100 –угловая частота основной гармоники выпрямленного напряжения.
Емкость конденсатора сглаживающего фильтра:
С |
Kсг |
Rн |
Rф |
, |
(2.8) |
|
|
|
|||
|
i |
Rн |
Rф |
|
|
где С - в Ф.
Примечание: емкость конденсатора С выбирается ближайшее по номиналу. Если емкость конденсатора окажется большой, его можно заменить несколькими параллельно соединенными конденсаторами.
4. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению
4.1 Задание первое
Определить зависимость коэффициента сглаживания пульсаций RCфильтра от значений тока нагрузки и зарисовать осциллограммы напряжений на входе и выходе фильтра.
Методические указания
Подключить RC –фильтр в исследуемой схеме. Для этого установить переключателем SA2, SA3, SA4 в положение «выкл»; переключатель SA6, обеспечивающий подключение резистора фильтра R1 в положение «вкл»; переключатель SA5, обеспечивающий подключение емкости фильтра C2 в положение «вкл».
Подключить осциллограф к соответствующим клеммам на стенде. и зарисовать форму напряжений на входе и выходе фильтра.
Изменяя ток нагрузки резистором R2 от минималь-ного до максимального, измерять постоянную (U0 вх, U0 вых) и переменную (Umiвх, Umiвых) составляющие напряжений на входе и выходе фильтра Результаты измерений занести в таб.2.2.
12
По данным таблицы 2.2, используя формулы (2.1), (2.2), (2.7) , рассчитать коэффициенты пульсаций Кп вх, Кп вых, коэффициент сглаживания Ксг, занести эти данные в таблицу 2.2 и построить графики
|
|
|
|
Kсг f (I0 ),U0вых |
f (I0 ) |
(2.9) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I0, mA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
показания ам- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перметра А2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0вх, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
показания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вольтметра V1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0вых, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показания |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вольтметра V2 |
Umi вх, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показания ос- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
циллографа на |
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
клеммах 1, 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Umi вых, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показания ос- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
циллографа на |
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
клеммах 4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кп вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кп вых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ксг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.2 Задание второе
Определить зависимость коэффициента сглаживания пульсаций LCфильтра от значения тока нагрузки и зарисовать осциллограммы напряжения на входе и выходе фильтра.
Методические указания
Подключить LC фильтр в исследуемой схеме. Для этого установить переключатели SA2, SA4, SA6 в положение «выкл», а переключатель SA3 в положение «вкл», соответствующее включению дросселя фильтра L, переключатель SA5, обеспечивающий подключение ёмкости фильтра С2 в положение «вкл».
Подключить осциллограф к соответствующим клеммам на стенде, провести аналогичные измерения, соответствующие первому заданию. Результаты измерений занести в табл.2.3, аналогичную табл.2.2. Построить графики Kcт=f(I0) и U0вых=f(I0) для исследуемого фильтра. Сравнить графики для фильтров типа RC и LC, сделать выводы.
5. Требования к выполнению отчёта
Отчёт выполняется на стандартных листах бумаги формата А4 (210х297)
идолжен содержать:
1)цель работы;
2)схемы исследуемых выпрямителей;
13
3)расчеты в соответствии с вариантом домашнего задания;
4)результаты измерений, представленные в виде таблиц и графиков согласно лабораторным заданиям;
5)потенциально-временные диаграммы напряжений при различных видах нагрузки, снятые экспериментально;
6)выводы по работе.
6.Контрольные вопросы
1.Что называется сглаживающим фильтром?
2.Для каких целей применяются сглаживающие фильтры?
3.Какие требования предъявляются сглаживающим фильтрам?
4.Что называют коэффициентом сглаживания фильтра?
5.Где применяют простейшие индуктивные и ёмкостные фильтры?
6.Принцип работы LC фильтра.
7.Проанализируйте формулу для коэффициента сглаживания Г-образного индуктивно-ёмкостного фильтра.
8.В каких случаях применяют резистивно-ёмкостные фильтры?
9.Порядок расчёта RC фильтра.
10.Как влияют фильтры на внешнюю характеристику выпрямителя?
11.Принцип работы транзисторного фильтра.
12.Почему транзистор выполняет роль индуктивной катушки в активном фильтре?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
1. Цель работы: изучить принцип действия основных схем линейных регулируемых источников питания, выполненных на основе стабилизаторов напряжения с обратной связью. Приобрести практические навыки расчета и экспериментального исследования основных характеристик этих источников питания.
2. Описание лабораторного стенда.
Конструктивно лабораторный стенд выполнен в виде настольного переносного прибора на лицевой панели которого изображена исследуемая электрическая принципиальная схема (рис.3.1), основой которой является микросхемный стабилизатор DA1.
14
Рис.3.1. Внешний вид лицевой панели лабораторного стенда «Регулируемый источник питания»
На лицевой панели стенда расположены:
тумблер включения стенда SA1 с индикатором включения сети;
ручка регулировки активного сопротивления нагрузки «R3нагрузка»;
«R2»- ручка регулировки выходного напряжения U2 источника питания;
вольтметр V1 для измерения напряжения U1 на выходе выпрямителя;
вольтметр V2 для измерения выходного напряжения на нагрузке;
миллиамперметры A1 и А2 для измерения величины тока на входе и выходе источника питания;
гнёзда «1» - «4» для подключения осциллографа и просмотра осциллограмм в различных точках схемы.
На задней части стенда находятся держатель предохранителя, клемма заземления, шнур питания.
3. Домашние задания и методические указания по их выполнению
3.1 Задание первое
Ознакомиться с принципом действия непрерывных регулируемых источников питания на основе стабилизаторов напряжения с обратной связью: транзисторных; использующих операционные усилители; выполненных на трёхполюсных интегральных схемах.
15