ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ИССЛЕДОВАНИЕ СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1 Закрепить теоретические знания по теме «Сглаживающие фильтры».

1.2 Исследовать форму напряжения на входе и выходе сглаживающих фильтров и зависимость коэффициента сглаживания фильтров от величины тока нагрузки.

2 ЛИТЕРАТУРА

2.1. Бушуев В.М. Электропитание устройств связи. - М.: Радио и связь, 1986.- С.78…88.

2.2. Сизых Г.Н. Электропитание устройств связи.- М.: Радио и связь, 1982. - С.122…144.

3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

3.1 Повторить по [2.1], [2.2] принцип действия сглаживающих L-, C-, RC-, LC-фильтров.

3.2 Подготовить ответы на вопросы самопроверки.

3.3 Подготовить бланк отчета.

4 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

4.1 Для чего предназначены сглаживающие фильтры?

4.2 Что понимают под пульсациями выпрямленного напряжения?

4.3 Какое влияние оказывают пульсации напряжения питания на аппаратуру связи?

4.4 Приведите параметры качества работы сглаживающего фильтра.

4.5 Как изменяются амплитуды и частоты гармоник на выходе фильтра с возрастанием их порядкового номера?

4.6 Чему равна основная частота пульсации выпрямленного напряжения для известных Вам схем выпрямления?

4.7 Что называется коэффициентом сглаживания фильтра? Поясните его физический смысл.

4.8 В чем заключается физический процесс сглаживания пульсаций С -фильтром?

4.9 В каком случае применяют RC-фильтры?

4.10 С какой целью применяют многозвенные фильтры?

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

5.1 Макет лабораторной работы.

5.2 Осциллограф С1-72.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.

6.2 Ознакомиться с расположением органов управления макета (тумблеров, гнезд, переключателей) и осмыслить их назначение. Принципиальная схема макета представлена на рисунке 6.1.

6.3 Ознакомиться с измерительными приборами макета (вольтметром PV1 и миллиамперметром PA1) и определить цену деления каждого прибора.

6.4 Ознакомиться с органами управления осциллографа и осмыслить их назначение.

6.5 Снять осциллограмму напряжения на выходе выпрямителя, для чего подключить осциллограф к гнездам Х1-Х2.

6.6 Снять осциллограммы напряжений на выходе L1-фильтра при различных токах нагрузки, для чего:

6.6.1 На макете собрать L1-фильтр, отключить нагрузку (S7 в положении 1), включить макет.

6.6.2 Подключить осциллограф к выходу фильтра (гнезда Х3-X4).

6.6.3 Зарисовать осциллограмму напряжения. Записать показания приборов PV1 и PA1 (средние значения напряжения на нагрузке и тока нагрузки ) и величину амплитуды первой гармоники в таблицу 6.1. Амплитуду первой гармоники определить по осциллографу как половину размаха изображения на экране в вольтах.

6.6.4 Повторить измерения по п. 6.5.4 для положений 2, 3 и 4 переключателя S7.

6.7 На макете собрать С1-фильтр и повторить п.6.5.4 при всех положениях переключателя S7.

6.8 По данным таблицы 6.1 рассчитать коэффициенты пульсации и сглаживания по формулам:

где - коэффициент пульсации напряжения на входе фильтра, - коэффициент пульсации напряжения на выходе фильтра.

При расчете коэффициента сглаживания следует учесть, что фильтр включен на выходе однофазной мостовой схемы выпрямления.

Таблица 6.1 − Результаты исследования и расчетов индуктивного и емкостного фильтров

Фильтр	Положение переключателя S7	Опытные данные	Расчетные данные
,В (PV1)	,мА (PA1)	,В
L1



C1

6.10 Построить графики зависимости = f( ) в одной системе координат для L1- и С1- фильтра.

6.11 Рассчитать коэффициенты стабилизации для фильтров L1C1, L2C2, C1L2C2, L1C1L2C2 и R1C2 при положении 3 переключателя S7, для чего:

6.11.1 Собрать на макете схему нужного фильтра.

6.11.2 Записать показание вольтметра PV1 и значение амплитуды первой гармоники напряжения на нагрузке без фильтра в таблицу 6.2. Амплитуду первой гармоники определить по осциллографу как половину размаха изображения на экране в вольтах.

6.11.3 По данным таблицы 6.2 рассчитать коэффициенты пульсации и сглаживания . Значения рассчитанных коэффициентов занести в таблицу 6.2.

6.12 Снять осциллограммы напряжений на входе и выходе фильтров L1C1, L2C2, C1L2C2, L1C1L2C2 и R1C2 при положении 3 переключателя S7 .

Таблица 6.2 − Результаты исследования и расчетов

Фильтр	Опытные данные	Расчетные данные
, В (PV1)	, В
L1C1
L2C2
C1L2C2
L1C1L2C2
R1C2

6.13 Выключить осциллограф и макет.

6.14 Проверить правильность нижеприведенной формулы для многозвенных фильтров, воспользовавшись результатами расчетов из таблицы 6.2:

= · ,

где и – коэффициенты сглаживания первого и второго звена.

6.15 Выключить осциллограф и макет.

7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

7.1 Наименование лабораторной работы.

7.2 Цель работы.

7.3 Перечень приборов и оборудования.

7.4 Принципиальная электрическая схема макета лабораторной работы.

7.5 Осциллограммы напряжений на выходе L1 - и C1 – фильтра при различных токах нагрузки.

7.6 Осциллограммы напряжений на входе и выходе фильтров L1C1, L2C2, C1L2C2, L1C1L2C2 и R1C2.

7.7 Результаты измерений и вычислений (таблицы 6.1, 6.2).

7.8 Графики зависимости = f( ).

7.9 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).

7.10 Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

8.1 Как зависят коэффициенты сглаживания емкостного и индуктивного фильтра от тока нагрузки?

8.2 Чему равны коэффициенты сглаживания емкостного и индуктивного фильтров на холостом ходу?

8.3 Как влияет число звеньев многозвенного фильтра на его коэффициент сглаживания?

8.4 Как практически определяют амплитуду первой гармоники выпрямленного напряжения?

9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЁТА

Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Сглаживающий фильтр (СФ) устанавливается между выпрямителем и нагрузкой для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения. Основные схемы пассивных сглаживающих фильтров приведены на рисунке 6.2.

ВпростомL-фильтре (рисунок 6.2, а) в качестве индуктивности используют дроссель, в магнитопроводе которого для ослабления его подмагничивания постоянным током нагрузки выпрямителя обычно специально вводится немагнитный зазор.

Эффективность L-фильтра возрастает с увеличением числа фаз выпрямителя и уменьшением сопротивления нагрузки. Поэтому такие фильтры предпочтительно применять в многофазных выпрямителях при малых сопротивлениях, т.е. больших токах нагрузки. Достоинствами фильтра являются простота и высокая надежность. Недостатки фильтра: большие габариты и масса (при значительных величинах требующегося коэффициента сглаживания), большая ЭДС самоиндукции при включении источника.

Рисунок 6.2 - Основные схемы пассивных сглаживающих фильтров:

а) простой L-фильтр; б) простой С-фильтр; в) Г-образный однозвенный LC-фильтр; г) П-образный однозвенный LC-фильтр; д) Г-образный однозвенныйRC-фильтр е) П-образный однозвенный RC-фильтр.

Сглаживающее действие простого С-фильтра (рисунок 6.2, б) обусловлено быстрым зарядом конденсатора через малое внутреннее сопротивление нагрузки. Достоинства фильтра: простота конструкции, малые габариты и масса. Основным его недостатком является малая эффективность при больших токах нагрузки, так как для обеспечения медленного разряда конденсатора через малое сопротивление нагрузки требуется значительно увеличивать его емкость. Наиболее часто такой фильтр используется в однофазных выпрямителях малой мощности.

Для достижения высоких коэффициентов сглаживания с помощью простых L- и С- фильтров необходимо применять элементы с большими индуктивностями и емкостями, что приводит к существенному увеличению массы и габаритов выпрямительного устройства. Выход из этого положения дает усложнение СФ.

Примером такого усложнения является однофазный Г-образный LC-фильтр (рисунок 6.2,в). Его недостатками являются повышенная сложность (в сравнении с простейшими СФ), значительные габариты и масса.

Дополнение Г-образного LC-фильтра предшествующим ему емкостным фильтром приводит к П-образному LC-фильтру (рисунок 6.2, г).

Структурно подобны Г-образному и П-образному LC-фильтрам Г-образныеи П-образные RC-фильтры (рисунок 6.2, д, е). RC-фильтры имеют малую массу и габариты, низкую стоимость. Однако в таких фильтрах сравнительно велики потери мощности в резисторе R и падение напряжения на нем. Поэтому величина сопротивления резистора фильтра обычно составляет не более 0,1-0,25 от сопротивления нагрузки. При этом сглаживающее действие фильтра не может быть значительным. Применяются RC – фильтры в маломощных выпрямителях при слабых токах нагрузки.

Как LC-, так и RC- фильтры могут быть многозвенными. При этом общий коэффициент сглаживания фильтра определяется произведением коэффициентов сглаживания входящих в него звеньев. Оптимизация многозвенного LC-фильтра при фиксированных суммарных индуктивности и емкости показывает, что наибольший коэффициент сглаживания достигается при одинаковых параметрах его звеньев.

Многозвенные СФ применяются при необходимости весьма существенного подавления пульсаций.

Из пассивных фильтров наиболее широкое применение находят LC-фильтры. Их применение ограничивает ряд недостатков: большая длительность переходных процессов в динамических режимах, большие габариты и масса, зависимость коэффициента сглаживания от постоянного тока нагрузки. Кроме того, магнитное поле рассеяния дросселей часто является источником помех для питаемых устройств.

Рисунок 6.1 – Принципиальная электрическая схема лабораторного макета