Исследование полупроводниковых стабилизаторов напряжения. Исследование угольного регулятора напряжения. Исследование полупроводникового преобразователя постоянного напряжения, страница 8

В основе действия РУН лежит свойство столбика, составленного из угольных шайб, изменять свое электрическое сопротивление при измене­нии давления на него. Столбики составляются из 40…200 шайб толщиной 0,5...1 мм. Практический диапазон изменения сопротивления уголь­ного столбика составляет 0,4…100 Ом.

Угольный регулятор напряжения состоит из следующих частей (рис. 1): угольного столбика УС; электромагнита ЭМ с обмоткой О и подвижным якорем Я, с ко­торым жестко скреплен рычаг Р, давящий на угольный столбик; пружины П, обеспечива­ющей нужную связь между положением якоря электромагнита и степенью сжатия угольно­го столбика; воздушного демпфера Д для сглаживания движения рычага.

Рисунок 1 – Устройство угольного регулятора напряжения

Обмотка электромагнита присоединяется параллельно цепи, напряжение которой необ­ходимо стабилизировать, а угольный стол­бик включается последовательно в цепь    ис­точника питания (рис. 2).

Рисунок 2 – Схема включения регулятора напряжения

Для стабилизации выходного напряжения Uвых было не ниже Uвых + Uус.min , где Uус.min – минимальное падение напряжения на угольном столбике. После­довательно с обмоткой электромагнита включен реостат Rд, меняя сопротивление которого, можно устанавливать необходимые пределы ре­гулирования Uвых.

Стабилизация напряжения осуществляется РУН следующим образом. При увеличении выход­ного напряжения вследствие, например, умень­шения тока нагрузки или увеличения входного напряжения, ток в обмотке электромагнита воз­растает. Сила притяжения, действующая на якорь, возрастает, рычаг поворачивается и уменьшает сжатие угольных шайб, сопротивление угольного столбика увеличивается и растет падение напряжения на нем, благодаря чему выходное напряжение уменьшается до прежней величины. Аналогично происходит регулирование при уменьшении выходного напряжения из-за роста тока нагрузки или уменьшения входного напряжения.

Одним из основных параметров РУН является коэффициент стабилиза­ции

kст = ,

где Uвх, Uвых - соответственно изменение входного и выходного напряжений.

Угольные регуляторы напряжения, применяемые в устройствах питания аппаратуры связи, монтируются на стойках автоматического регулирова­ния напряжения (САРН), которые устанавливаются в линейно-аппаратном зале. В зависимости от типа САРН на них имеется различное количество РУН для питания накальных и анодных цепей аппаратуры.

У накальных РУН выходное напряжение может изменяться в пределах 20,6…21,8 В при колебаниях входного напряжения от 23 до 36 В, ток нагрузки составляет 5…35 А, минимальное падение напряжения на столбике 2,1 В, ток, потребляемый катушкой электромагнита,- 0,75 А.

У анодных РУН выходное напряжение находится в диапазоне 200…212 В при изменении входного напряжения от 207 до 300 В, ток нагрузки - 0,5…3,5 А, минимальное  падение напряжения на столбике 7 В, ток электромагнита - 0,15 А.

Недостатки угольных регуляторов - громоздкость, инерционность дей­ствия, сравнительно невысокая точность стабилизации, низкий КПД. Поэтому РУН в последнее время вытесняются полупроводниковыми стабилизаторами, которые не имеют перечисленных недостатков.

2. Оборудование и приборы

1. Лабораторный макет для исследования угольного регулятора напря­жения, принципиальная схема которого приведена на рис. З.

Рисунок 3 – Схема исследование угольного регулятора напряжения

С помочью тумблера Тб1 вольтметр V1.2 подключается либо ко входу (положение1), либо к угольному столбику (положении 2).

2. Регулируемый выпрямитель ВСА.

3. Порядок выполнения работы

1. Подключить ко входу макета выпрямитель ВСА, тумблер Тб2 - в положение 1. Движок реостата Rн, рукоятку регулятора напряжения ВСА установить в положения, соответствующие минимальному току и на­пряжению. Включить БСА в сеть переменного тока.

2. Установить выходное напряжение ВСА 70 В. Реостатом установить ток нагрузки Iн = 0,4 А. Рукояткой ВСА уменьшать напряжение до нуля ступенями через каждые 10 В. Показания приборов записать в таблицу следующей формы: