Ознакомление с работой и характеристиками схем выпрямления, фильтров и транзисторного фильтра напряжения

ЭС-05-1

Лабораторная работа №1

Дон ГТУ

Кийченко С.С.

Маломощный блок питания

13.02.08

           Цель работы - ознакомление с работой и характеристиками схем выпрямления,

                                      фильтров и транзисторного фильтра, напряжения.

1.  ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

      Лабораторная установка типа ЭС1А/1 со сменными панельками  предназначена для конструирования маломощных блоков питания с различными однофазными схемами выпрямления и фильтрами.

       В лабораторной работе исследуются однофазные схемы выпрямления, приведен-ные в табл.1.

       Таблица №1

        Панельки с той или иной схемой выпрямления вставляются в разъем, расположен-ный слева на блоке лабораторной установки.

        В лабораторной работе исследуются также П-образный CLC-фильтр (панелька №6, принципиальная схема приведена на рис.1) и транзисторный фильтр напряжения (панелька №10, схема на рис.5).

        Панельки №6 и №10 вставляются в разъем, расположенный справа на блоке лабо-раторной установки.

        В левом нижнем углу блока лабораторной установки расположены тумблер "Сеть" и индикаторная лампочка. Указанным тумблером подключается лабораторный блок к сети 220 В ,50 Гц. В нижней части блока расположены контрольные гнезда для подключения осциллографа, а также потенциометры и тумблеры, с помощью которых могут изменяться структура и параметры лабораторного блока.

        Блок содержит следующие контрольно-измерительные приборы:

     - PV1-вольтметр на 30 В измеряет действующие значения переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора;

     - PV2-вольтметр на 50 В предназначен для измерения среднего выпрямленного      напряжения в различных точках схемы;

      - РА-миллиамперметр на 300 мА измеряет среднее значение выпрямленного тока в цепи нагрузки.

        Положительный полюс вольтметра PV2 выведен на контрольные гнезда 17 и 18, а отрицательный - на 19 и 20. Контрольные гнезда 18 и 19 с помощью штыревых пере-мычек связываются с другими контрольными гнездами лабораторного блока, а в гнез-да 17 и 20 может быть подключен осциллограф С1-93.

       Для осциллографирования анодного тока и тока во вторичной обмотке трансфор-матора в лабораторной работе предусмотрены измерительные шунты R_изм , постоянно включенные в схему. Измерительные шунты связаны с соответствующими контроль-ными гнездами.

2.  РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

        Настоящее рабочее задание рассчитано на 4 часа (два лабораторных занятия).

        2.1. Исследование однофазных схем выпрямления (2 часа)

        2.1.1. Исследовать однофазную однополупериодную схему выпрямления  с одним и двумя последовательно соединенными диодами (вставить панельки N1 и N6):

         а) измерить с помощью приборов PV1 и PV2 переменное и выпрямленное напря-жение в режиме холостого хода (тумблеры SA3 и SA4 установить в среднее положе-ние), рассчитать коэффициент выпрямления и сравнить его с расчетным по предвари -тельному заданию;

         б) зарисовать с экрана осциллографа при неизменном усилении 10 В/дел.и дли-тельности развертки 5 мс/дел. при максимальном токе нагрузки следующие осцил-лограмммы напряжения:

        - переменного напряжения U₂ вторичной обмотки трансформатора (гнезда 2 и 6 ) ;

        - выпрямленного напряжения U_d на активной нагрузке (гнезда11 и 16.тумблер SA2 - в положении "VD1", SA3 - в среднем положении, a   SA4 - в верхнем );

        - выпрямленного напряжения U_d на активно-индуктивной нагрузке (SA2 - в поло-жении "VD1", SA3 - в среднем, SA4 - в нижнем,SA5- в положении "L2", SA6 - в сред-нем);

         - выпрямленного напряжения U_d  на активной нагрузке с параллельной  емкостью С2 (SA2 - "VD1", SA3 - "С2", SA4 - верхнее);

         в) зарисовать для всех видов нагрузок, указанных в предыдущем пункте, осцил-лограммы напряжений U_а на диоде (гнезда 5 и 11).Усиление по входу, осциллографа принять 10 В/дел;

         г) зарисовать для всех видов нагрузок осциллограмму анодного тока  I_a диода (гнезда 2 и 5) при максимальном токе нагрузки. Усиление по входу осциллографа принять 0.1 В/дел  для всех нагрузок  кроме активной с параллельной  ёмкостью С2, для которой усиление установить 1 В/дел;

         д) наблюдать  на экране осциллографа временные диаграммы U_d ,

U_a и I_a с двумя последовательно соединенными диодами VD2 и VD3.Сделать вывод в отчете;

          е) при оформлении отчета по лабораторной работе произвести компоновку осциллограмм  U₂ , U_d , U_a ,I_a  во времени для каждого вида нагрузки (всего три комп-лекта осциллограмм).

      2.1.2. Исследовать однофазную двухполупериодную нулевую схему выпрямления (вставить панельки N2 и N6). Исследование провести согласно п.п.2.1.1 для всех видов нагрузок.

                         ПРИМЕЧАНИЕ: 1. Осциллограмму переменного напряжения U₂ зари-

совать для обеих полуобмоток трансформатора.

                                                          2. Осциллограмму анодного тока I_a зарисовать для

                                                          диодов VD1 и VD2.

      2.1.3. Исследовать однофазную мостовую схему выпрямления (вставить панельки N3 и N6). Исследование провести согласно п.п.2.1.1 для всех видов нагрузок.

                         ПРИМЕЧАНИЕ: 1. Осциллограмму анодного тока зарисовать для

                                                         диодов VD3 и VD4.

                                                         2. Зарисовать осциллограмму тока I₂  вторичной

                                                         обмотки трансформатора.

      2.2. Исследование фильтров, выпрямителя с удвоением напряжения и транзис-торного фильтра напряжения (2 часа).

      2.2.1. Зарисовать для мостовой схемы выпрямления при неизменном усилении и длительности развертки (см.п.п.2.1.1б и п.п.2.1.1г) и максимальном токе нагрузки осциллограммы переменного напряжения U₂ вторичной обмотки трансформатора, выпрямленного напряжения U_d на входе фильтра (гнезда 11 и 16), выпрямленного

напряжения U_Н на нагрузке R_Н (гнезда 14 и 16) и тока I₂ вторичной обмотки трансфор-матора для следующих фильтров:

                  а) простого емкостного с конденсатором С1;

                  б) простого индуктивного с индуктивностью L1;

                  в) Г-образного C1-L1;

                  г) П-обравиого C1-L1-C3.

      2.2.2. Наблюдать осциллограммы U_d. U_H,  I₂  для однополупериодной и двухполупериодной нулевой схем выпрямления с фильтрами, указанными в преды-дущем пункте.

      2.2.3. Исследовать работу выпрямителя с удвоением напряжения в режиме холос-того хода и на активную нагрузку (вставить панельки №4 и №6). При холостом ходе (SA3 и SA4 в среднем положении) измерить вольтметром PV2 напряжения на конден-саторах С1 и С2 (см.рис.4), а также выходное напряжение U_d. Сравнить результаты измерений с расчетными.

      При активной нагрузке (SA3 - в среднем, a SA4 - в верхнем положениях) снять внешнюю характеристику U_d=f(I_d). Результаты измерений, снятые по приборам РА и PV2, внести в соответствующую графу таблицы 2.

 Таблица №2

       2.2.4. Снять и построить в одной системе координат внешние характеристики однофазного мостового выпрямителя с фильтром. Результаты измерений внести в табл.2.

       2.2.5. Определить экспериментальные и теоретические коэффициенты пульсации и сглаживания при максимальном токе нагрузки (R_H=100 Ом). Ревультаты ивмерений и вычислений внести в табл.3.

Таблица №3

        2.2.6. Исследовать работу транзисторного фильтра напряжения совместно с мос-товой схемой выпрямления и емкостным фильтром С2 (вставить панельки №3 и №10). Выяснить назначение резистора R_d (см.рис.5) и сделать вывод в отчете. Установить напряжение 10В на выходе стабилизатора при максимальной нагрузке и снять внеш-нюю характеристику. Результаты внести в соответствующую графу табл.2.

3. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

         3.1. Осциллограммы напряжений и токов зарисовать, используя сетку на экране осциллографа С1-93. Одно деление сетки должно соответствовать 1 см в отчете (две клеточки на тетрадном листе).

         3.2. При снятии осциллограмм развертку осциллографа установить 5 мс/дел. синхронизация "внешняя,1:1".

         3.3. При заполнении табл.3 постоянную составляющую выпрямленного напря-жения U_d отмерять вольтметром PV2, а амплитудное значение переменной составля-ющей  U_m - при помощи осциллографа. Измерение переменной составляющей напря-жения производить с использованием сетки на экране осциллографа. При этом для удобства измерения производить, установив переключатель входа в положение

"~". Усиление по входу установить такое, чтобы амплитудное значение переменной составляющей напряжения было не менее одного деления сетки.

Рисунок 1

		Рисунок 3

Рисунок 5

4.Внешние характеристики схем

Рисунок 4.1-Внешняя характеристика выпрямителя без фильтров

Рисунок 4.2-Внешняя характеристика выпрямителя с фильтром С1

Рисунок 4.3-Внешняя характеристика выпрямителя с фильтром L1

Рисунок 4.4-Внешняя характеристика выпрямителя с фильтром C1-L1

          Рисунок 4.5-Внешняя характеристика выпрямителя с удвоением

Рисунок 4.6-Внешняя характеристика выпрямителя с транзисторным фильтром

Осциллограммы