Содержание отчета

Отчет, составляемый индивидуально каждым студентом, должен содержать следующие материалы:

1. Титульный лист, на котором указаны название работы, исполнитель, индекс группы и дата выполнения.

2. Описание принципа работы и назначение исследуемых устройств.

3. Электрические схемы исследуемых устройств, вычерченные с соблюдением условных графических обозначений по ГОСТу.

4. Таблицы, графики, расчеты и выводы в соответствии с заданием.

Контрольные вопросы

1. Что называют управляемым выпрямителем и электронным ключом постоянного тока?

2. Какие существуют определения основных характеристик управляемого выпрямителя?

3. Какие существуют свойства, параметры тиристора и способы его управления?

4. В чем заключается принцип работы управляемого выпрямителя?

5. Что такое угол включения тиристора α и каким образом он измеряется при работе выпрямителя?

6. В чем заключается принцип работы электронного ключа постоянного тока?

7. Какие экспериментальные зависимости и осциллограммы получены в процессе выполнения лабораторной работы?

8. Каково назначение измерительных приборов, используемых в лабораторной работе?

Библиографический список

1. Основы промышленной электроники / под ред. В. Г. Герасимова. –М. : Высш. шк., 1986. – 336 с.

2. Забродин Ю. С. Промышленная электроника / Ю. С. Забродин. – М. : Высш. шк., 1982. – 496 с.

3. Горбачев Г. Н. Промышленная электроника / Г. Н. Горбачев, Е. Е. Чап­лыгин. – М. : Энергоатомиздат, 1988. – 59 с.

4. Руденко В. С. Основы преобразова­тельной техники / В. С. Руденко, В. И. Сенько, И. М. Чиженко. – М. : Высш. шк., 1980. – 424 с.

Лабораторная работа № 3 исследование стабилизаторов постоянного напряжения

Цель работы – изучение принципов работы параметрических и ком­пенсационных стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием, экспериментальное определение основных параметров стабилизаторов.

Задание для самостоятельной подготовки к работе

1. Ознакомиться с назначением стабилизаторов напряжения постоянного тока и вариантами их построения.

2. Установить определение коэффициента стабилизации по входному напряжению.

3. Начертить схему простейшего стабилизатора напряжения постоянного тока с кремниевым стабилитроном и со стабистором.

4. Начертить схему стабилизатора напряжения постоянного тока с последовательным включением транзистора. Ознакомиться с целесообразностью использования в стабилизаторе транзистора.

5. Ознакомиться с назначением интегрального стабилизатора напряжения.

Теоретическая часть

Стабилизатором напряжения называют устройство, включаемое между источником и потребителем, автоматически поддерживающее постоян­ным напряжение потребителя с заданной степенью точности при изменении дестабилизирующих факторов в заданных пределах. Основ­ными дестабилизирующими факторами являются колебания входного (питающего) напряжения, изменения потребляемой мощности, темпера­туры окружающей среды и др.

Назначением стабилизаторов напряжения является умень­шение влия­ния всех дестабилизирующих факторов.

Стабилизаторы разделяют в зависимости от рода напряжения на стаби­­ли­заторы переменного напряже­ния и стабилизаторы постоянного нап­ряжения. В свою очередь они делятся на стабилизаторы па­раметри­ческие и компенсационные.

В параметрических стабилизаторах используются нелинейные элементы, вследствие чего стабилизация напряжения осуществляется за счет нелинейности их вольтамперных характеристик.

Компенсационные стабилизаторы представляют собой систему авто­матического регулирования, содержащую цепь отрицательной обрат­ной связи (рис. 3.1). Эффект стабилизации в данных устройствах до­стигается за счет изменения параметров управляемого прибора, назы­ваемого ре­гу­ли­рующим элементом, при воздействии на него сигнала обратной связи. В ком­пенсационных стабилизаторах напряжения сиг­нал обратной связи является функцией выходного напряжения, а в стабилизаторах тока – функцией выходного тока.

Рис. 3.1. Структурная схема компенсационного стабилизатора напряжения

В зависимости от вида регулирования они в свою очередь под­раз­де­ляют­ся на непрерывные, импульсные и непре­рывно-импульсные стаби­лизаторы.

Стабилизаторы с непрерывным регулированием в зависимости от способа включения регулирующего элемента классифицируют на последо­ва­тель­ные и параллельные. В последовательных стабилизаторах регу­лирующий элемент включен последовательно с нагрузкой, в парал­лель­ных – параллельно нагрузке. На рис. 3.1 изображена структурная схема по­следовательного стабилизатора с непрерывным регулированием.

В схеме рис. 3.1 стабилизатор питается от сети постоянного то­ка через выпрямитель и фильтр. Измене­ние входного напряжения или тока нагрузки вызывает в первый мо­мент изменение напряжения на выходе схемы. Измерительный эле­мент (ИЭ) сравнивает выходное напряжение с опорным, в результате чего на его выходе выделяется сигнал рассогласования, который усиливается усилителем (У) и воздействует на регулиру­ющий элемент (РЭ). Напряжение на регулирующем элементе изменя­ется и компенсирует изменения выходного напряжения с опреде­лен­ной степенью точности.

Основными качественными параметрами как параметрических, так и компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения являются:

1. Коэффициент стабилизации по входному напряжению – отно­шение относительных приращений напряжений на входе и выходе стаби­лиза­тора

при I_Н = const , (3.1)

где ∆U_ВХ, ∆U_ВЫХ – соответственно приращения входного и выходного напряжений стабилизатора при неизменном токе нагрузки;

U_ВХ и U_ВЫХ – номинальные значения входного и выходного напряжений стабилизатора.

2. Внутреннее сопротивление стабилизатора R_i, равное отношению приращения выходного напряжения ∆U_ВЫХ к приращению тока на­грузки ∆I_Н при неизменном входном напряжении U_BX = const:

R_i = ∆U_ВЫХ / ∆I_Н. (3.2)

Зная внутреннее сопротивление стабилизатора, можно определить изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки. В стаби­лизаторах напряжения внутреннее сопротивление может достигать тысяч­ных долей Ома.

3. Коэффициент сглаживания пульсаций

где U_BX~, U_BЫX~ – амплитуды пульсации входного и выходного на­пря­жений стабилизатора соответственно.

4. Температурный коэффициент стабилизатора γ, равный отношению приращения выходного напряжения ∆U_ВЫХ к приращению темпера­туры окружающей среды ∆t_ОКР при неизменном входном напряжении и токе нагрузки (U_ВХ = const, I_Н = const):

Энергетическими параметрами стабилизаторов постоянного напря­жения являются:

1. Коэффициент полезного действия , равный отношению активной мощности, отдаваемой стабилизатором в нагрузку, к активной мощ­ности, потребляемой стабилизатором от сети:

(3.3)

2. Мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе Р_РЭ.

Массогабаритными параметрами стабилизаторов являются удель­ные мощности (Р_ВЫХ / V_СТ) (Вт/дм³) и (Р_ВЫХ / G_СТ) (Вт/кг), где V_СТ, G_CT – объем и масса стабилизи­рованного источника электропитания соот­ветственно.

Стабилизаторы переменного напряжения характеризуются дополни­тельными параметрами, а именно стабильностью выходного напряжения в зависимости от изменения частоты питающего напряжения, коэффи­циен­том мощности cos, коэффициентом искаже­ния формы кривой выходного напряжения.