Порядок выполнения лабораторной работы "Исследование LCR сглаживающего фильтра"

8 Порядок выполнения лабораторной работы №4.3 Исследование LCR сглаживающго фильтра

(Файл  SLCфильтр)

8.1 Описание модели LСфильтра

Предложенная схема позволяет исследовать процессы в LС сглаживающем фильтре в установившемся и переходных режимах. Для измерения электрических величин используются двухлучевой осциллограф и ампер–вольтметры.

Схема измерений

Изменение режимов работы обеспечивается ключами К1, К2, K3. Их назначение очевидно из схемы.С помощью ключа К1 подключается генератор  пульсаций входного напряжения – Um1,  с помощью ключа К2 включается генератор прямоугольного напряжения U2  во входную цепь (цепь  питания), обеспечивая тем самым импульсное воздействие со стороны входа, а с помощью ключа К3 - воздействие со стороны нагрузки.

       Ключ К1  управляется клавишей “С”  (в латинском регистре),

       ключ К2  – клавишей “К”,

       ключ К3  – клавишей “В”.

Нагрузочный реостат управляется клавишей “R” на 10 % при каждом нажатии (для движения в другую сторону используют комбинацию Shift +R).

Измерителем АЧХ и ФЧХ проводится  измерение АЧХ (нажата кнопка MAGNITUDE) и ФЧХ (нажата кнопка PHASE) LR сглаживающего фильтра при логарифмической (кнопка LOG, включена по умолчанию) или    линейной   (кнопка  LIN)   шкале   по   осям   Y  (VERTICAL)  и X  (HORIZONTAL).

8.2 Исследование  LС фильтра в установившемся режиме

Установите ключ К1  в нижнее  положение ;

К2 – в верхнее положение ;  К3 – в левое положение (замкнут);

реостат нагрузки RН –  50 %.         

1 Включите выключатель в правом верхнем углу экрана в положение “1”. Запишите показания вольтметра V (U02) и амперметра A (I0).

2 Двойным щелчком по иконке “осциллограф” включите его. Установите  удобную развертку: 0,02 S/div; Y/T;  Auto;  20 V/div  (в обоих каналах);  открытый  вход  DC  и  начальное  смещение  уровня  сигнала  Yposition равное 0,00. После заполнения экрана нажмите  клавишу pause или выключите схему. Проведите измерение уровня пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра (Um2).  Определите коэффициент сглаживания

    Сравните его с теоретическим значением   при:

RН= 10 Ом      R1 = 1 Ом       L1 = 100 мГн      С1 = 700 мкФ

                                      

          

                           фильтр без потерь          

                        фильтр с потерями

где    - частота пульсаций на входе.

3 Снимите и постройте зависимости  S, U02 и  кпд  фильтра      от тока нагрузки  (I0).  Для этого с помощью клавиши R  изменяйте сопротивление нагрузки  и заполните такую таблицу

RН (Ом)	100%	60	40	30	20	10
I0 , А
U02, В
Um2,В
KП2
S

8.3 Исследование  LС фильтра в переходных режимах.

1 Изучение переходных процессов в фильтре при воздействии со стороны сети

Реостат  RH установите в положение  50 %,

  ключ К1 - в верхнее  положение , К2 – в нижнее положение ;  К3 – в левое положение (замкнут), входы осциллографа - открытые.

          Включите макет и после заполнения экрана осциллографа выключите его, установите желаемую чувствительность обоих каналов. Зарисуйте  форму переходного процесса на выходе фильтра при:

RН = 50 %  и 10 %.

2 Изучение переходных процессов в фильтре при воздействии со стороны нагрузки

    Реостат RH установите в положение 50 %,

 ключ К1 -  в верхнее  положение, К2 – в верхнее положение ;  К3 – в правое положение (разомкнут), входы осциллографа - открытые. Включите макет и зарисуйте форму переходного процесса на выходе  фильтра при

RН = 50 %  и  10 %.  Выключите схему.  Объясните  полученные кривые. Укажите интервалы сброса и наброса нагрузки, величину и причины перенапряжений.

3 Выделите индуктивность  L1  двойным щелчком с символом иконки “рука”. Выберите опцию value  и установите в окне номинал 30 мГн. Выделите конденсатор С1двойным щелчком с символом иконки “рука”. Выберите опцию value  и установите в окне номинал 500 мкФ. Выход из этого окна осуществляется нажатием кнопки ОК.

 Повторите п.п. 1 и 2.

4        Восстановите значение L1 = 100 мГн., С1= 700мкФ.

8.4 Измерение АЧХ  

1 Двойным щелчком откройте измеритель АЧХ. Установите линейные масштабы и такие пределы: по вертикали F=1, I=0; по горизонтали F=100 Гц, I=0,1 Гц. Включите и выключите схему. Зарисуйте форму АЧХ. Найдите полосу пропускания на уровне 0,707.

2 В измерителе АЧХ установите логарифмические масштабы: по вертикали F=10dB, I= -20dB ; по горизонтали F=100 кГц, I=0,1 Гц. Включите и выключите схему. Зарисуйте форму АЧХ. С помощью вертикальной линии определите частоту, соответствующую затуханию –3 dB (что соответствует уровню 0707).

8.5 Результаты работы

Подготовьте отчёт по лабораторной работе, который должен содержать:

           1        Постановку задачи.

           2        Схему устройства.

 3       Таблицы измерений и расчётные данные. Зависимости  S, U02, h_Ф  от тока нагрузки.

4  Эпюры переходных процессов с указанием осей и масштаба.

5  АЧХ и ФЧХ логарифмического и линейного масштабов.

6        Выводы по работе.

9 Контрольные вопросы

1  В каких сглаживающих фильтрах и при каких условиях возникают перенапряжения на нагрузке?

2  Объяснить график зависимости коэффициента сглаживания от изменения тока нагрузки.

3          От каких параметров LС–фильтра зависит коэффициент сглаживания фильтра?

4          Как проанализировать  переходные процессы в LС сглаживающем фильтре?

5          Какие воздействия на сглаживающий фильтр вызывают возникновение переходного процесса?

6          На какие элементы схем источников питания оказывают воздействие перенапряжения, возникающие при переходных процессах?