ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

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.

Методические указания к выполнению лабораторной работы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы

Изучение схемы и принципа действия стабилизированного преобразователя постоянного напряжения (СППН) и экспериментальное определения его параметров.

Литература

2.1. Китаев В.Е. и др. Электропитание устройств связи. - М.: Связь, 1975, - С. 218-219, 196-199.

2.2. Доморацкий О.А., Жерненко А.С. и др. Электропитание устройств связи. - М.: Связь 1981. С. 203-213.

2.3. Александров Ф.И. Импульсные полупроводниковые преобразователи и стабилизаторы. - 1970, С. 27-30.

2.4. Источники электропитания РЭА / Под. Ред. Г.С. Найвельта, 1986.

2.5. Электропитание устройств связи. Учебник для высших учебных заведений. / Под. Ред. В.Е. Китаева. - М.: Радио и связь, 1988. С. 196-213.

Подготовка к работе

3.1. Изучить теоретический материал по литературе / 2.1./.../2.5./ и приложение к данной лабораторной работе:

* краткие сведения. Особенности структурного и функционального построения преобразователей постоянного напряжения (см. Приложение П15.1);

* некоторые особенности и ограничения, накладываемые на схемотехническую реализацию отдельных функциональных узлов преобразователя (см. Приложение П15.2.);

* процессы функционирования в транзисторном преобразователе с самовозбуждением (см. Приложение П15.3.);

* особенности лабораторной установки (см. Приложение П15.4.)

* процессы функционирования исследуемого транзисторного преобразователя электрической энергии (см. Приложение П15.2);

3.2. Ознакомиться с методическими указаниями к данной лабораторной работе.

3.3. подготовить бланк отчёта, где привести информацию, необходимую (по мнению студента) в дальнейшем для выполнения лабораторной работы.

3.4. Необходимо уяснить назначение каждого элемента преобразователя, цель каждого опыта, ожидаемые результаты.

3.5. Ответить на контрольные вопросы.

3.6. Подготовить осциллограф к работе в режиме непрерывной развёртки с закрытым входом с синхронизацией от сети в диапазоне 1 - 5 кГц.

4. Контрольные вопросы

4.1. В чём отличие импульсных стабилизаторов от стабилизированных преобразователей постоянного тока?

4.2. объясните принцип действия стабилизированного преобразователя постоянного напряжения (рис. 15.1.).

4.3. Каковы принцип действия и назначение элементов накопительного сглаживающего фильтра СППН? Как выглядят осциллограммы напряжений и токов элементов накопительного сглаживающего фильтра СППН?

4.4. Как оценивается коэффициент заполнения на входе накопительного фильтра СППН?

4.5. Как определяется коэффициент сглаживания накопительного фильтра?

4.6. Какой вид имеют внешние характеристики нестабилизированного и стабилизированного преобразователей и в чем причины их различия?

4.7. В чем преимущества и недостатки импульсных стабилизированных преобразователей по сравнению со стабилизаторами непрерывного действия?

Содержание работы

5.1. Изучить теоретический материал по рекомендованной литературе, Назначение, особенности структурного, функционального, схематического построения преобразователей электрической энергии, а так же и процессы их функционирования.

5.2. Исследовать внешние характеристики преобразователей постоянного напряжения

при U₁ = const

5.3. Определить КПД, выходное сопротивление и нестабильность выходного напряжения СППН при изменении тока нагрузки.

5.4. Исследовать СППН при изменении напряжении источника переменного электропитания:

· зависимости выходного напряжения СППН от изменения входного напряжения U₂ = f (U₁)

Определить коэффициент стабилизации.

5.5. Исследовать процессы функционирования преобразователя постоянного напряжения.

5.6. Выводы

Содержание отчёта

Отчёт о проделанной работе должен содержать ;

6.1. Принципиальную, электрическую, функциональную, структур- ную схемы преобразователя в целом или его функциональных узлов и схему его подключения к первичному источнику питания (объём представления указанного материала ограничивается и конкретизируется преподавателем).

6.2. Технические данные использованных в работе измерительных приборов.

6.3. Таблицы с результатами измерений и расчетов.

6.4. Графики внешних характеристик нестабилизированного и стабилизированного преобразователей постоянного напряжения

U₂ = f (I₂) при U₁ = const

6.5. Значения выходного сопротивления и значения нестабильности выходного напряжения СППН при изменении тока нагрузки от минимального до максимального значения. График зависимости коэффициента полезного действия СППН от выходной мощности h = f (P₂).

6.6. График зависимости выходного напряжения СРРН от изменения входного напряжения и зависимости нестабильности напряжения на выходе: U₂ = f (U₁), N₂ = f (N₁).

6.7. Осциллограммы тока через дроссель фильтра i_L = f (t) и напряжения на входе фильтра СППН при U₁ = 0.85U_1ном и U₁=1,1U_{1 нои} в одинаковом (для токов и соответственно для напряжений) масштабе. Значение коэффициента заполнения "К_э", коэффициента сглаживания "q" накопительного фильтра и коэффициента пульсаций Кп₂ на выходе СППН для номинального режима его работы.

6.8. Выводы.

Методические указания к выполнению лабораторной работы.

7.1. Принципиальная схема исследуемого СППН изображена на рис. 15.1. Описание принципа действия СППН и работа схемы рис. 15.1 приведены в приложении. СППН имеет следующие данные:

· номинальное входное напряжение - 27В;

· номинальное выходное стабилизированное напряжение - 3В;

· номинальный выходной ток - 1А.

Для производства испытаний и измерений в схеме рис. 15.1 установлен автотрансформатор типа ЛАТР-2 для регулирования переменного напряжения на входе мостовой схемы выпрямителя, питающего вход СППН.

Постоянное напряжение и ток на входе стабилизатора измеряются вольтметром PU1 и амперметром PA1. Сопротивление нагрузки изменяется с помощью поворота рукоятки реостата Rн. Выходное напряжение и ток измеряются вольтметром PU2 и амперметром PA2. Гнёзда Х1 - Х6 позволяют наблюдать осциллограммы токов и напряжений в соответствующих точках схемы.

7.1. Программа и порядок изучения теоретических вопросов.

К пункту 5.1. Изучить назначение, особенности структурного, функционального, схемотехнического построения преобразователей электрической энергии и процессы их функционирования.

Изучить особенности схемотехнического исполнения лабораторной установки (см. Приложение 15.1)

Получить у преподавателя контрольные вопросы по изученному материалу и подготовить ответы на них.

Уточнить у преподавателя форму и объём их представления в отчёте.

ПРИМЕЧАНИЕ. Не допускается дальнейшее выполнение лабораторной работы без разрешения преподавателя. Обязательным условием к допуску для выполнения работы является уяснение особенностей схемотехнического исполнения лабораторной установки. (см. Приложение 15.1)

7.2. Исследование внешних характеристик преобразователя напря­жения.

К пункту 5.2. Для снятия внешней характеристики нестабилизированного преобразователя отключается цепь обратной связи, т.е. размыкается ключ SAI (ключ SAI устанавливается в положение "2(НСт)"). Подключается макет к сети, установив переключатель SAc в положение "1". С помощью регулируемого ав­тотрансформатора ТV1 устанавливается входное напряжение U₁=20 В, которое контролируется с помощью вольтметра РUI, при минимальном токе на выходе преобразователя I₂=0,5А, который контролируется с помощью амперметра РА2. Ток на вы­ходе преобразователя изменяется от 0,5 до 1А плавным изме­нением величины Rн. Выходное напряжение преобразователя U₂ контролируется с помощью вольтметра PU2. Результаты измерений (5 - 6 точек) заносятся в таблицу 15.1, на основании которой и строится внешняя характеристика.

U₁ = 20B (напряжение питания) Таблица 15.1

Для снятия внешней характеристики стабилизированного преобра­зователя включается цепь обратной связи, т.е. замыкается ключ SAI (ключ SА1 устанавливается в положение "IСт)" и далее с помощью регулируемого автотрансформатора TVI устанав­ливается входное напряжение U₁=27 В. Ток на выходе преоб­разователя изменяется от 0,5 до 1 А плавным изменением вели­чины Rн. Ток I₁, потребляемый преобразователем от источника первичного электропитания контролируется с помощью амперметра РА1. Остальные измеряемые величины контролируются аналогич­но случаю нестабилизированного преобразователя. Результаты измерений (5 - 6 точек) заносятся в табл.15.2.

U_1Н = 27В; U_2Н = 3В Таблица 15.2

По результатам измерений (табл. 15.1, 15.2.) строятся внешние характеристики U₂=f(I₂) для нестабилизированного и стабилизированного преобразователей в единой координатной системе.

7.3. Определение КПД, выходного сопротивления и нестабильности вы­ходного напряжения СППН при изменении тока нагрузки. К пункту 5.3. Коэффициент полезного действия СППН определя­ется следующим образом:

,

где Р₁ = U₁I₁ , P₂ = U₂I₂ .

Выходное сопротивление СППН определяется выражением

r_ст = DU₂/DI₂

где DU₂ = U_{2 max} - U_{2 min} ; DI₂ = I_{2 max} - I_{2 min}.

Необходимо убедиться, что г_ст << R_н.

Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки от I_{2 max} до I_{2 min}

N₂ = (DU₂/U_2ном)×100%

Значения P₁ , P₂, U_{2 max} ,U_{2 min} берутся из таблицы 15.2.

7.4. Исследование СППН при изменении напряжения источника пер­вичного электропитания.

К пункту 5.4. Для снятия зависимости выходного напряжения, т.е. характеристики стабилизации по входу, необходимо с по­мощью регулируемого автотрансформатора TV1 установить номинальное напряжение на входе и выходе СППН (U_{1 ном} = 27В, U_{2 ном} = 3В), контролируя их значения с помощью вольтметров VAI, VA2, и номинальный ток на выходе I_{2 ном} = 1 А с по­мощью изменения величины Rн, контролируя его с помощью амперметра РА2. Изменять входное напряжение в пределах +10% -15% от U_1ном, т.е. в пределах от 22 до 30В. Ре­зультаты измерений (5-6 точек ) заносятся в табл. 15.3.

Таблица 15.3.

В расчетной части табл. 15.3 величины определяются следующим образом

DU₁ = /U₁ - U_{1 ном}/; DU₂ = /U₂ - U_{2 ном}/;

N₁ = (DU₁/U_1ном)×100% - нестабильность входного напряжения, в %;

N₂ = (DU₂/U_{2 ном}) ×100% - нестабильность выходного напряжения, в %;

Коэффициент стабилизации стабилизированного преобразователя в заданном диапазоне изменения входного напряжения +10% -15% от U_1ном определяется по формуле

,

где U_1max, U_1min -максимальное и минимальное значения входного напряжения, в диапазоне которого определяется коэффициент стабилизации к_ст.

U_2max,U_2min -напряжение на нагрузке стабилизированного преобразователя , соответствующее напряжениям U_1max и U_1min

При расчете к_ст. целесообразно выбрать из табл. 15.3 два участка изменения U₁:

1) при повышении входного напряжения в диапазоне 1,1U_1ном. 1.0U_1ном, т.е. (30 27)В

2)при понижении входного напряжения,т.е. в диапазоне 1,0U_1ном 0,85U_1ном., т.е. (27-22)В и сравнить полученные значения к_ст..

7.5. Исследование процессов функционирования преобразователя постоянного напряжения.

К пункту 5.5. Для исследования процессов функционирования накопительного фильтра при номинальном входном и выходном напряжении СППН зарисовать осциллограммы в гнездах XI - Х6. Форма тока через накопительный дроссель L1 получается на­ложением (сложением) осциллограмм в гнездах XI-Х2 и Х2-ХЗ. Для оценки изменения коэффициента заполнения на входе накопительного фильтра СППН в гнездах Х2 - Х4 зарисовываются в масштабе ( по клеткам маски экрана осциллографа) осциллограммы Ux₂-x₄ при U₁=0,85U_{1 ном} ( рис.15.2 в) и при U₁=l,lU_{1 ном} ( рис.15.2 б). Далее вычисляется коэффициент заполнения Кэ =t_н/T. Для определения коэффи­циента сглаживания q накопительного фильтра используют осциллограммы, наблюдаемые в гнездах Х2-Х4 и Х5-Х6 .

а) б) в)

Рис.15.2

При использовании этих осциллограмм необходимо учитывать измене­ние масштаба оси амплитуд, если оно производилось с помощью перек­лючателя осциллографа "Ф/дел.". Тогда

где U_{X2 - X4} и U_{X5 - X6} - отсчитываются в клетках экрана ос­циллографа с учетом масштаба переключателя осцил­лографа "В/дел".

Коэффициент пульсации выходного напряжения СППН

где U_»- напряжение, измеренное в гнезде Х5 – Х6 вольтметром переменного тока или с помощью осциллографа с учетом масштабного множителя "Вольт/деление".

Примерный вид осциллограмм на выходе накопительного фильтра СППН, иллюстрирующих принцип стабилизации методом ШИМ (влияние коэффи­циента заполнения Кз на величину выходного напряжения U_2ном ), изображен на рис. 15.2 (а,б,в).

Приложение 15.1