Программа и порядок изучения теоретических вопросов.

Лабораторная работа №9

«Исследование стабилизированного преобразователя

Постоянного напряжения»

 

Цель работы

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

Подготовка к работе

2.1.Изучить теоретический материал по литературе и приложениям к данной лабораторной работе:

- особенности лабораторной установки (см. п.7)

- процессы функционирования исследуемого транзисторного преобразователя постоянного напряжения (см. п. 8);

2.2.Ознакомиться с методическими указаниями к данной лабораторной работе.

2.3..Подготовить бланк отчёта, где привести информацию, необходимую в дальнейшем для выполнения лабораторной работы.

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

2.5.Ответить на контрольные вопросы.

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

 

3.Контрольные вопросы

3.1.В чём отличие импульсных стабилизаторов напряжения (ИСН) от стабилизированных преобразователей?

3.2. Объясните принцип действия силовой части преобразователя постоянного напряжения (СППН) (рис. 9.1.).

3.3. Объясните принцип действия отрицательной обратной связи в схеме СППН рис.9.1.

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

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

3.6. Как определяется коэффициент сглаживания накопительного фильтра?

3.7. Почему внутреннее сопротивление стабилизатора желательно иметь как можно меньшим?

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

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

3.10. Почему входное сопротивление СППН является отрицательным и на что это оказывает влияние?

 

Содержание работы

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

4.2.Исследовать внешние характеристики нестабилизированного и стабилизированного преобразователей постоянного напряжения

при U₁ = const

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

4.4.Исследовать СППН при изменении напряжении источника первичного электропитания зависимости выходного напряжения СППН от изменения входного напряжения U₂ = f (U₁) Определить коэффициент стабилизации.

4.5. Исследовать входную характеристику СППН при . Определить значения входного сопротивления СППН.

4.6. Исследовать процессы функционирования преобразователя постоянного напряжения. Определить частоту преобразования СППН

при номинальном режиме его работы.

4.7. Выводы

 

5.Содержание отчёта

Отчёт о проделанной работе должен содержать:

5.1.Принципиальную, электрическую, структурную схемы преобразователя в целом или его функциональных узлов (объём представления указанного материала ограничивается и конкретизируется преподавателем).

5.2.Технические данные использованных в работе измерительных приборов.

5.3.Таблицы с результатами измерений и расчетов.

5.4.Графики внешних характеристик нестабилизированного и стабилизированного преобразователей постоянного напряжения

U₂ = f (I₂) при U₁ = const

5.5.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).

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

5.7. График входной характеристики СППН: , определить значения входного сопротивления СППН.

5.8.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.

5.9.Выводы.

 

6. Методические указания по выполнению

лабораторной работы.

6.1.Принципиальная схема исследуемого СППН изображена на рис. 9.1. Описание принципа действия СППН и работа схемы рис. 9.1 приведены в п.8 методических указаний. СППН имеет следующие данные:

·номинальное входное напряжение - 27В, для стабилизированного и 20В для нестабилизированного;

·номинальное выходное стабилизированное напряжение - 3В;

·номинальный выходной ток – 0, 9А.

Для производства испытаний и измерений в схеме рис. 9.1 установлен маломощный регулируемый выпрямитель типа Б5-8, питающий вход СППН.

Постоянное напряжение и ток на входе стабилизатора измеряются вольтметром U1 и амперметром A1. Сопротивление нагрузки изменяется с помощью поворота рукоятки реостата Rн.

 

 

 

Выходное напряжение и ток измеряются «грубо» вольтметром U2 и «точно» цифровым вольтметром В7-21. Гнёзда Х1 - Х6 позволяют наблюдать осциллограммы токов и напряжений в соответствующих точках схемы.

Выходное напряжение и ток измеряются «грубо» вольтметром U2 и «точно» цифровым вольтметром В7-21. Гнёзда Х1 - Х6 позволяют наблюдать осциллограммы токов и напряжений в соответствующих точках схемы.

Приложение. Процессы функционирования исследуемого транзисторногопреобразователя

 

В лабораторной работе исследуются преобразователь постоянного напряжения без обратной связи и с обратной связью, т.е. нестабилизированный (НППН) и стабилизированный (СППН) преобразователи. Выбор его схемы осуществляется переключателем S1 на рис. 9.1

Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке схемы рис.9.1

где - коэффициент трансформации трансформатора ТV2,

Т-период работы силового ключа VT1,

tи –время, в течение которого ключ замкнут,

-коэффициент заполнения импульса тока.

Из определения коэффициента заполнения Кз следует, что регулировать его величину можно:

- изменением длительности замкнутого tи и разомкнутого tп состояний ключа при постоянном значении Т (широтно-импульсная модуляция – ШИМ);

- изменением периода Т при сохранении одного из значений tи или tп постоянным (частотно-импульсная модуляция –ЧИМ);

- комбинированным использованием ШИМ и ЧИМ.

В лабораторной работе изменение коэффициента заполнения осуществляется с помощью модулятора длительности (ширины) импульса, выполненного на базе несимметричного транзисторного двухтактного преобразователя, который одновременно входит в силовую часть исследуемых преобразователей..

В несимметричной двухтактной схеме в отличие от симметричной оба плеча преобразователя, транзисторы, коллекторные обмотки W1 и W2 – имеют разные параметры.

Транзистор VT1 является мощным, а транзистор VT2 –маломощным, вспомогательным. Транзистор VT2 обеспечивает лишь протекание намагничивающего тока через обмотку W2 в ту часть периода, когда мощный транзистор VT1 закрыт, обеспечивая тем самым нормальную работу преобразователя. Часть первичной обмотки W1, подключаемая к мощному транзистору, имеет большее число витков, выполненное более толстым проводом, чем часть W2, подключаемая к вспомогательному транзистору.

Базовые обмотки преобразователя W3 и W4 обычно одинаковы. Делитель R_б, R_см, как указывалось выше, облегчает запуск преобразователя. Нагрузка преобразователя питается через однополупериодный выпрямитель VD1, причем вентиль VD1 подключен так, что энергия в нагрузку поступает в ту часть периода, в которой открыт силовой транзистор VT1.

Форма напряжения на выходе несимметричного преобразователя до диода VD1 и после него имеет соответственно вид рис.9.4а и 9.4б.

Для сглаживания пульсаций в схеме преобразователя применен накопительный LC-фильтр с «обратным» диодом VD2. При замкнутом транзисторе VT1 диод находится под обратным напряжением и не оказывает влияния на работу схемы.

В это время происходит накопление энергии в дросселе и конденсаторе фильтра. При размыкании VT1 ток продолжает протекать через нагрузку за счет энергии, накопленной в элементах фильтра (при этом ЭДС самоиндукции на дросселе меняет свой знак на противоположный,. поддерживая ток через “обратный” диод VD2).

 

 

Нетрудно убедиться, что в подобных несимметричных модуляторах длительность управляемой паузы t_п соответствует временному интервалу (времени) перемагничивания сердечника трансформатора TV2 от максимальной индукции одного знака (например, +Bm ) до максимальной индукции другого знака (например, -Вm) и определяется средним значением напряжения на вспомогательной обмотке управления W2, взятым за этот интервал, т.е.

(1)

где U_w2 - напряжение на обмотке W2, имеющей W₂ витков

Лабораторная работа №9

«Исследование стабилизированного преобразователя

Постоянного напряжения»

 

Цель работы

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

Подготовка к работе

2.1.Изучить теоретический материал по литературе и приложениям к данной лабораторной работе:

- особенности лабораторной установки (см. п.7)

- процессы функционирования исследуемого транзисторного преобразователя постоянного напряжения (см. п. 8);

2.2.Ознакомиться с методическими указаниями к данной лабораторной работе.

2.3..Подготовить бланк отчёта, где привести информацию, необходимую в дальнейшем для выполнения лабораторной работы.

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

2.5.Ответить на контрольные вопросы.

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

 

3.Контрольные вопросы

3.1.В чём отличие импульсных стабилизаторов напряжения (ИСН) от стабилизированных преобразователей?

3.2. Объясните принцип действия силовой части преобразователя постоянного напряжения (СППН) (рис. 9.1.).

3.3. Объясните принцип действия отрицательной обратной связи в схеме СППН рис.9.1.

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

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

3.6. Как определяется коэффициент сглаживания накопительного фильтра?

3.7. Почему внутреннее сопротивление стабилизатора желательно иметь как можно меньшим?

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

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

3.10. Почему входное сопротивление СППН является отрицательным и на что это оказывает влияние?

 

Содержание работы

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

4.2.Исследовать внешние характеристики нестабилизированного и стабилизированного преобразователей постоянного напряжения

при U₁ = const

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

4.4.Исследовать СППН при изменении напряжении источника первичного электропитания зависимости выходного напряжения СППН от изменения входного напряжения U₂ = f (U₁) Определить коэффициент стабилизации.

4.5. Исследовать входную характеристику СППН при . Определить значения входного сопротивления СППН.

4.6. Исследовать процессы функционирования преобразователя постоянного напряжения. Определить частоту преобразования СППН

при номинальном режиме его работы.

4.7. Выводы

 

5.Содержание отчёта

Отчёт о проделанной работе должен содержать:

5.1.Принципиальную, электрическую, структурную схемы преобразователя в целом или его функциональных узлов (объём представления указанного материала ограничивается и конкретизируется преподавателем).

5.2.Технические данные использованных в работе измерительных приборов.

5.3.Таблицы с результатами измерений и расчетов.

5.4.Графики внешних характеристик нестабилизированного и стабилизированного преобразователей постоянного напряжения

U₂ = f (I₂) при U₁ = const

5.5.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).

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

5.7. График входной характеристики СППН: , определить значения входного сопротивления СППН.

5.8.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.

5.9.Выводы.

 

6. Методические указания по выполнению

лабораторной работы.

6.1.Принципиальная схема исследуемого СППН изображена на рис. 9.1. Описание принципа действия СППН и работа схемы рис. 9.1 приведены в п.8 методических указаний. СППН имеет следующие данные:

·номинальное входное напряжение - 27В, для стабилизированного и 20В для нестабилизированного;

·номинальное выходное стабилизированное напряжение - 3В;

·номинальный выходной ток – 0, 9А.

Для производства испытаний и измерений в схеме рис. 9.1 установлен маломощный регулируемый выпрямитель типа Б5-8, питающий вход СППН.

Постоянное напряжение и ток на входе стабилизатора измеряются вольтметром U1 и амперметром A1. Сопротивление нагрузки изменяется с помощью поворота рукоятки реостата Rн.

 

 

 

Выходное напряжение и ток измеряются «грубо» вольтметром U2 и «точно» цифровым вольтметром В7-21. Гнёзда Х1 - Х6 позволяют наблюдать осциллограммы токов и напряжений в соответствующих точках схемы.

Выходное напряжение и ток измеряются «грубо» вольтметром U2 и «точно» цифровым вольтметром В7-21. Гнёзда Х1 - Х6 позволяют наблюдать осциллограммы токов и напряжений в соответствующих точках схемы.

Программа и порядок изучения теоретических вопросов.

К пункту 4.1. Изучить назначение, особенности структурного и схемотехнического построения преобразователей электрической энергии и процессы их функционирования.

Изучить особенности схемотехнического исполнения лабораторной установки (см. Приложение 8.1)

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

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

12Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. C S: Предметом изучения « римского права» являются
2. III. Источники для изучения Греческой церкви XVII в.
3. IV. Источники для изучения той же истории XVIII в.
4. V. Источники для изучения Греческой церкви XIX в.
5. Автор: М.Т. Шихиева, Рабочая программа Государственной итоговой аттестации выпускников - Королев МО: «МГОТУ», 2015 - 22 с.
6. Автор: М.Т. Шихиева, Рабочая программа Государственной итоговой аттестации выпускников - Королев МО: «МГОТУ», 2015 - 22 с.
7. Анализ результатов психологического изучения детей с ОВЗ
8. Базовые понятия пpогpаммиpования. Действие, пpоцесс, алгоритм, программа.
9. Базовый диагностический инструментарий для изучения особенностей познавательной сферы в дошкольном возрасте.
10. Вопрос 1. Предмет изучения МЭС. Ее связь с другими науками. Объект МЭС и ее особенности. Задачи МЭС и ее проблемы.
11. Вопрос №1 Заболеваемость по данным медицинских осмотров, методика изучения, структура.
12. Глава 1. Накопление теоретических знаний о религии в европейской мысли до XIX в.