Исследование однофазных выпрямителей.

Лабораторная работа №7

Исследование стабилизатора напряжения.

Цель: изучить работу параметрического стабилизатора напряжения.

Оборудование

1. Лабораторный макет «Выпрямители».

2. Мультиметры М838.

3. Осциллограф С1-73.

 

Порядок выполнения

1. Ознакомиться со схемой испытания и измерительными приборами.

2. Найти в справочнике технические данные на стабилитрон КС168А и выписать их для отчёта.

3. На лабораторном макете собрать схему измерения.

4. Включить макет.

5. Произвести измерения и записать полученные данные в соответствующие таблицы. Измерения проводятся для холостого хода и трёх значений активной нагрузки.

6. На осциллографе наблюдаются кривые пульсаций выпрямителя и стабилизатора для четырёх. С помощью осциллографа измеряются напряжения пульсаций.

 

Рис. 1. Схема снятия исследования работы параметрического стабилизатора.

 

Нагрузочная характеристика.

	Однополупериодный с RC фильтром	Параметрический стабилизатор
Rн, Ом	ХХ			226,7	ХХ			226,7
Uн, В	12,8	11,8	11,6	11,3	6,4	6,3	6,2	6,0
Iн, мА		17,8	34,8	50,8				28,6
Uп, В	2,8	2,8	2,8	2,8	0,43	0,46	0,46	0,48

 

 

7. Графики построить на листе миллиметровой бумаги и подклеить к отчёту.

8. Рассчитать коэффициент стабилизации стабилизатора K_ст и коэффициент подавления пульсаций стабилизатором q_ст.

9. Дать заключение.

Заключение

.

.

.

.

.

 

Методические рекомендации

По выполнению лабораторной работы №7

Исследование однофазных выпрямителей.

Схема собирается на макете с помощью тумблеров. Общий вид макета показан на рис. 2 и рис. 3, а схема макета на рис 4.

Рис. 2 Рис. 3

Общий вид макета.

Рис.4. Схема макета

Для сборки схемы параметрического стабилизатора напряжения необходимо включить тумблер SA2, тумблеры SA3, SA4, SA5, SA6, SA7 и SA8 должны быть выключены.

Тумблером SA9 производится включение стабилизатора напряжения.

Нагрузка на выпрямитель подаётся с помощью тумблеров SA10 и SA11:

- ХХ – холостой ход - тумблеры SA10 и SA11 выключены;

- нагрузка 680 Ом – (R_н1 =680 Ом) – SA10 включён, а SA11 выключен,

- нагрузка 340 Ом – (R_н2 =340 Ом) – SA10 выключен, а SA11 включён,

- нагрузка 226,7 Ом – (R_н1 =680 Ом и R_н2 =340 Ом) – SA10 и SA11 включены.

 

Ток в нагрузке регистрируется амперметром – мультиметром М838 в режиме измерения тока, шкала 200 мА.

Напряжение на нагрузке регистрируется вольтметром – мультиметром М838 в режиме измерения напряжения, шкала 20 В.

Нагрузочные кривые можно нарисовать на одном графике разным цветом. По оси абсцисс откладывается ток нагрузки I_н, масштаб в 1см - 10 мА, вся ось 4 см – 40 мА. По оси ординат откладывается входное напряжение стабилизатора U_{ст вх} = U_{0 выпр} и выходное напряжение стабилизатора U_{ст вых} масштаб в 1см - 1 В, вся ось 7 см – 7 В. Такой масштаб удобен для отображения нагрузочной прямой выходного напряжения стабилизатора U_{ст вых} , для нагрузочной прямой U_{ст вх} = U_{0 выпр} масштаб нужно удвоить, то есть рядом с цифрой, например, 6 В написать 12 В. Точно так же поступить и с осью абсцисс. Указанный масштаб подходит для нагрузочной прямой стабилизатора, а для нагрузочной прямой выпрямителя I_{н выпр} = I_{вх стаб} масштаб нужно удвоить.

 

Осциллограммы:

Рис. 5. Пример снятия меток для измерения напряжения с помощью осциллографа.

 

На фотографии, к сожалению, очень плохо видна измерительная сетка экрана, на которой выделяются оси координат с центром в центре экрана. Оси разграфлены длинными и короткими рисками. Между двумя рядом стоящих длинных рисок помещается 4 коротких, то есть всего получается 5 промежутков равных 0,2 расстояния между длинными рисками. Размерность крупных рисок указывается на переключателях диапазона развёртки (по оси абсцисс) и диапазона входного аттенюатора усилителя вертикального отклонения луча (по оси ординат).

При измерении напряжения (частоты, фазы и т.д.) ручки плавной регулировки усиления усилителя вертикального отклонения и плавной регулировки развёртки должны быть установлены в правое крайнее положение.

При измерении напряжения пульсаций вход осциллографа должен быть «закрыт» - около переключателя аттенюатора усилителя стоит переключатель «~» « » и «=». Этот переключатель ставится в положение «~».

Выходное напряжение выпрямителя (при выключенном стабилизаторе SA9 - вверх) U_{ст вх} = U_{0 выпр} по оси абсцисс период колебания занимает 4 клетки по 5 мс каждая, то есть это 20 мс. Это означает, что следования импульсов f=1/T =1/20 мс=50 Гц. Высота импульса 2 клетки и 4 мелких деления по 1 В каждая клетка, то есть 2,8 В.

При включённом стабилизаторе (SA9 – вниз) выходное напряжение стабилизатора U_{ст вых} по оси абсцисс период занимает 4 клетки по 5 мс каждая. Высота импульса 2 клетки и 1,5 мелких делений по 0,2 В каждая клетка (переключатель аттенюатора установлен в положение 0,2), то есть 0,43 В.

Напряжение пульсаций на входе и выходе стабилизатора можно нарисовать на одном графике разным цветом. По оси абсцисс откладывается ток нагрузки I_н, масштаб в 1см - 10 мА, вся ось 4 см – 40 мА. По оси ординат откладывается входное напряжение стабилизатора U_{п ст вх} = U_{п выпр} и выходное напряжение стабилизатора U_{п ст вых} масштаб в 1см – 0,2 В, вся ось 4 см – 0,8 В. Такой масштаб удобен для отображения напряжения пульсаций на выходе стабилизатора U_{п ст вых}, для отображения напряжения пульсаций на входе стабилизатора U_{п ст вх} = U_{п выпр} масштаб нужно увеличить в 500 раз, то есть рядом с цифрой, например, 0,6 В написать 3 В. Точно так же поступить и с осью абсцисс, только там масштаб достаточно удвоить.

Вычисление K_ст производится по формуле:

K_ст ,

где: ΔU_{ст вх} = U_{ст вх макс} - U _{ст вх мин} напряжения при максимальной и минимальной нагрузках, аналогично ΔU_{ст вых} = U_{ст вых макс} - U _{ст вых мин}. Величины U_{ст вх} и U_{ст вых} номинальные расчётные, например, в нашем случае это при R_н =340 Ом.

Вычисление q_ст производится по формуле:

q_ст .

 

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте схему параметрического стабилизатора, объясните, как она работает.

2. Нарисуйте схему компенсационного стабилизатора, объясните, как она работает, достоинства и недостатки.

3. Объясните, что такое стабилизатор, параметры стабилизатора, достоинства и недостатки.

4. Из каких блоков состоит стабилизатор напряжения (схема в лекциях).

5. Что такое стабилизатор тока приведите схему стабилизатора тока и объясните, как он работает.

6. Функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения, принцип работы, достоинства и недостатки.

7. Функциональная схема импульсного блока питания, принцип работы, достоинства и недостатки.

8. Функциональная схема импульсного регулируемого выпрямителя, принцип работы, достоинства и недостатки.

9. Функциональная схема УБП, принцип работы, достоинства и недостатки.

10. Схема и принцип работы модулятора ШИМ.