Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

621.314 № 3239

Э 455

ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Методические указания к лабораторным работам 1–4 для студентов III–V курсов РЭФ дневной и заочной формы обучения

Новосибирск 2006

УДК 621.314.2(076.5)

         Э 455

Составитель: канд. техн. наук, доц. С.В. Тырыкин

Рецензент: канд. техн. наук, доц. И.С. Савиных

Работа подготовлена на кафедре радиоприемных и радиопередающих устройств

 Новосибирский государственный технический университет, 2006   

1. Общие требования и порядок выполнения лабораторных работ

1. Лабораторный практикум по курсу «Электропреобразовательные устройства» состоит из четырех лабораторных работ, каждая из которых рассчитана на выполнение и защиту в течение четырех академических часов. Перечень работ, выполняемых студентом, определяется требованиями образовательных стандартов и может изменяться в зависимости от специальности, по которой обучается студент.

2. Перед началом лабораторной работы преподаватель проводит краткий инструктаж по порядку ее выполнения. На первом занятии проводится инструктаж по технике безопасности, после которого студенты расписываются в журнале преподавателя. Студенты, нарушающие правила техники безопасности, привлекаются к административной ответственности вплоть до отчисления из университета.

3. Студент должен готовиться к лабораторной работе. Подготовка заключается в изучении теоретического материала, связанного с предстоящей работой, ознакомлении с принципом работы исследуемых узлов и порядком проведения измерений. Одновременно с этим полезно сделать заготовку отчета, содержащую схемы исследуемых устройств, таблицы для занесения результатов измерений, координатные оси для графиков и осциллограмм.

4. В конце лабораторной работы студенты предъявляют преподавателю результаты проведенных измерений и получают соответствующую отметку в журнале. Допускается предъявлять черновой вариант отчета, при этом чистовой вариант оформляется дома.

5. Отчет по лабораторной работе в обязательном порядке должен содержать следующие элементы: титульный лист установленного образца, цель работы, принципиальные схемы исследуемых узлов, результаты выполнения работы по пунктам, выводы по работе. Обращаем особое внимание на то, что все пункты должны иметь поясняющий текст, графики должны сопровождаться таблицами с числовыми значениями отображаемых величин, а осциллограммы выполняться с соблюдением масштаба.

6. Защита работы проводится в форме собеседования. К защите допускаются студенты, успешно выполнившие программу лабораторной работы и оформившие отчет. Отчеты, оформленные небрежно или не содержащие перечисленных выше пунктов, к защите не принимаются. На одну бригаду, состоящую из 2-3 студентов, оформляется один отчет.

7. Самостоятельно проверить свою готовность к защите студент может с помощью контрольных вопросов, приводимых в конце описания каждой лабораторной работы. Следует помнить, что залогом успешной защиты является не формальное знание ответов на контрольные вопросы, а понимание принципов работы исследованной схемы и физических процессов, происходящих в ней.

8. Лабораторная работа считается защищенной в срок при ее защите на следующем занятии или ранее. Последняя лабораторная работа защищается в день ее выполнения.

9. Наличие невыполненных или незащищенных работ лишает студента допуска к экзамену (зачету).

2. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд по курсу «Электропреобразовательные устройства» представляет собой конструктивно законченное изделие, включающее в себя различные узлы источников питания и необходимые для их исследования приборы. Для наблюдения формы токов и напряжений в различных сечениях схем используется универсальный осциллограф.

Стенд состоит из восьми блоков (рис. 1). На лицевых панелях шести из них изображены исследуемые схемы, а также выведены органы управления и коммутации, необходимые для проведения измерений. Названия блоков соответствуют тематике проводимых лабораторных работ.

1. Блок № 1. Неуправляемые выпрямители.

2. Блок № 2. Параметрические стабилизаторы.

3. Блок № 3. Компенсационный стабилизатор.

4. Блок № 4. Понижающий ИСН.

5. Блок № 5. Повышающий ИСН.

6. Блок № 6. Бестрансформаторный преобразователь напряжения.

Рис. 1. Расположение блоков в стенде

Блоки № 7 и № 8 обеспечивают проведение измерений и функционирования стенда в целом. Блок № 7 (блок управления стендом) включает в себя (рис. 2) следующие элементы.

1. Переключатель «Сеть» подает сетевое питание на весь стенд.

2. Панель «Выбор блока» подключает один из шести исследуемых блоков питания к первичному источнику и нагрузке. Подключение блока осуществляется кратковременным нажатием на соответствующую кнопку панели. Номер подключенного блока подсвечивается светодиодом.

3. Панель «Напряжение» управляет источником регулируемого постоянного напряжения, предназначенным для исследования стабилизаторов (блоки 2–5). Диапазон регулирования напряжения составляет 0…18 В. В настоящих методических указаниях, на принципиальных схемах этот источник обозначен символом . Источник регулируемого напряжения подключается ко входу исследуемого стабилизатора автоматически при выборе соответствующего блока.

Блок № 8 (блок цифровых измерителей и нагрузки) стенда содержит (рис. 3) следующие элементы.

1. Цифровой вольтметр постоянного тока с пределом измерения 20 В и разрешением 10 мВ. Следует обратить внимание, что для подключения к исследуемой цепи доступна только одна из клемм вольтметра. Вторая клемма подключена к общему проводу макета, обозначенному на схемах символом . Таким образом, данный вольтметр показывает величину постоянной составляющей напряжения в выбранной точке схемы относительно общего провода.

Рис. 2. Блок управления стендом

2. Цифровой амперметр постоянного тока с пределом измерения 2 А и разрешением 1 мА. Для измерения силы тока амперметр должен включаться в разрыв соответствующей цепи. Поэтому для подключения амперметра в составе стенда предусмотрены специальный кабель и гнезда, обозначенные на схемах и лицевой панели стенда символом . При проведении измерений недопустимо подключать амперметр к клеммам стенда, не обозначенным символом .

Рис. 3. Блок цифровых измерителей и нагрузки

3. Панель «Ток нагрузки» предназначена для задания величины тока, потребляемого нагрузкой от исследуемого источника питания. Активная нагрузка, сопротивление которой изменяется переменным резистором в этой панели, подключается к выходу исследуемой схемы автоматически при выборе соответствующего блока. Диапазон регулирования тока нагрузки также устанавливается автоматически в соответствии с нагрузочной способностью исследуемой схемы, но не выходит за пределы 5…1000 мА. Кроме того, имеется возможность установить режим прерывистого тока, при котором ток, потребляемый нагрузкой, будет изменяться скачкообразно от 5 мА до значения, установленного переменным резистором с частотой 5…10 Гц. Этот режим необходим для наблюдения реакции источника питания на резкие изменения тока нагрузки. Включение режима прерывистого тока нагрузки производится нажатием на кнопку «непрерывный/импульсный». Обратите внимание, что в подавляющем большинстве проводимых измерений ток нагрузки должен быть непрерывным, т.е. кнопка «непрерывный/импульсный» должна быть отжата. Измерить величину тока, потребляемого нагрузкой, можно, подключив амперметр к специальному гнезду на панели «Ток нагрузки». Недопустимо соединять гнездо панели «Ток нагрузки» с какими-либо клеммами стенда, кроме входа амперметра.

Лабораторная работа № 1

Неуправляемые выпрямители с емкостной нагрузкой

Цель работы: изучить физические процессы, происходящие в неуправляемых выпрямителях на основе полупроводниковых диодов при емкостном характере нагрузки; приобрести навыки измерения основных характеристик выпрямителей и сглаживающих фильтров; изучить влияние параметров элементов фильтра на качественные показатели выпрямленного напряжения.