Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нелинейные электрические цепи. Лабораторный практикум. Учебно-методическое пособие
.pdf
3. На рис. Л4.3 представлена схема электрической цепи, в которой стабилитрон работает в таком режиме, что при подаче на вход
цепи импульсного сигнала с достаточным значением амплитуды на
осциллограмме U
(t) виден излом.
r
Рис. Л4.3
4. На рис. Л4.4 представлена схема простейшего повышающего
импульсного преобразователя автогенераторного типа без стабилизации по обратной связи, способная работать при низких входных
напряжениях. Частота работы схемы зависит от входного напряжения питания.
Рис. Л4.4
31
Задание на эксперимент
U
U
I
К п. 1. Установить частоту генератора 100 Гц, форму сигнала вы-
брать прямоугольную. Сделать 10–12 измерений зависимости временной постоянной цепи от величины входного сигнала, варьируя
размах подаваемого напряжения в диапазоне 3,5–8,0 В, отслеживая
через 1-й канал осциллографа, подключив его к точке 1. Для каждого
значения измерить временную постоянную, снимая данные о напряжении на конденсаторе с
точки 2, подключив к ней второй канал осциллографа. Полученные значения занести в табл. Л4.1. По полученным данным построить график зависимости временной постоянной от величины входного сигнала.
Таблица Л4.1
№ 1 2 3 … 12
1-0
τ
изм
τ
расч
Таблица Л4.2
№ 1 2 3 … 12
подмаг
τ
изм
подмаг
LW2
τ
расч
К п. 2. Установить частоту генератора АНР-1002 300 Гц и размах
выходного сигнала 5 В. Контроль выходного сигнала осуществить,
подключив к точке 1 первый канал осциллографа. Произвести 10–12
измерений зависимости временной постоянной цепи от величины
подмагничивающего тока, варьируя напряжение источника питания
АТН-1232 от 0,0 до 10,0 В. Напряжение на резисторе R3 отслеживать вторым каналом осциллографа, подключив его в точку 2.
Силу
тока рассчитать, исходя из величины сопротивления резистора R2,
пренебрегая величиной сопротивления обмотки W1, и значения выходного напряжения блока питания, занесённого в табл. Л4.2. Исходя из полученных данных о временной постоянной цепи, вели-
32
чины сопротивления R3 и силы подмагничивающего тока, рассчитать зависимость индуктивности обмотки W2 в зависимости от величины подмагничивающего тока. По полученным данным построить график зависимости индуктивности W2 от величины подмагничивающего тока.
К п. 3. Установить частоту генератора 50 Гц , отслеживая размах
входного сигнала первым каналом осциллографа из точки 1, начать
наращивать величину входного сигнала от 0,0 В и до момента излома на U
(t). Зарисовать осциллограмму Ur(t). Построить зависи-
r
мость постоянной времени цепи в зависимости от размаха входного
напряжения, определить, какой ёмкостной характеристикой должен
обладать нелинейный конденсатор, которым можно заменить пару
из стабилитрона и конденсатора.
К п. 4. Собрать схему, представленную на рис. Л4.4, установить
RP1 в положение, соответствующее максимальному сопротивлению
(использовать один из сдвоенных резисторов), и подать на неё
напряжение от лабораторного источника питания значением 0,5–
0,8 В. (Внимание! В качестве общего проводника использовать + пи-
тания источника.) За счёт вариации сопротивления RP1 добиться
стабильной работы схемы, при этом синий светодиод
VD4 начнёт
светиться. Измерить напряжение 4-0 с помощью вольтметра и убедиться в том, что оно больше напряжения 1-0.
Снять осциллограммы с точек 2 и 3 одновременно, задействовав
два канала осциллографа, пронаблюдать форму генерируемых импульсов и зарисовать их.
Принцип работы данной схемы основан на том, что в момент
включения ток, текущий через резистор RP1, приоткрывает
транзистор VT1, и в коллекторной цепи через обмотку W1 начинает нарастать. Ток попутно, за счёт индуктивной положительной обратной
связи между W1 и W2, начинает приоткрывать транзистор ещё сильнее. Этот процесс длится до вхождения сердечника двухобмоточного дросселя T1 в насыщение и ухудшения коэффициента связи обмоток W1 и W2, в результате чего дополнительное напряжение на
W2 начинает пропадать, и транзистор начинает закрываться, что
приводит к уменьшению тока коллектора, а следовательно, и тока
через W1. Это вызывает появление запирающего напряжения на W2,
что приводит к полному закрытию транзистора, и энергия, накопленная в сердечнике, через W1 и диод VD1 поступает в виде им-
33
пульса на конденсатор C3; там напряжение сглаживается и поступает на нагрузку в виде R2 и VD4. Когда ток коллектора уменьшается до нуля, исчезает и запирающее напряжение на W2, в следствие
чего схема возвращается в исходное состояние, и цикл повторяется
вновь. Напряжение на C3 будет расти до тех пор, пока мощность,
потребляемая нагрузкой, не уравняется
с мощностью, передаваемой
в нагрузку. Без нагрузки или узлов стабилизации данную схему запускать нельзя.
Изучить зависимость частоты работы повышающего преобразователя от напряжения питания, а также коэффициент преобразования при напряжениях питания от 0,5 до 0,9 В, равный отношению
выходного напряжения преобразователя на конденсаторе С3 к
напряжению питания преобразователя, сделав 10–12 измерений.
Методические указания к проведению эксперимента
В процессе эксперимента на вход CH1 осциллографа подавать
сигнал с выхода генератора АНР-1002, а на вход канала CH2 – исследуемый сигнал. Проконтролировать, чтобы синхронизация осциллографа происходила по каналу CH1.
При снятии осциллограмм напряжений в исследуемых цепях
коммутацию элементов производить таким образом, чтобы элемент
цепи, на котором изучается зависимость напряжения от времени,
имел
одну заземлённую клемму («земля» генератора и «земля» ос-
циллографа – общая точка).
Расчётное задание
Используя информацию о характеристиках нелинейных элементов лабораторной панели, рассчитать следующее.
1. Рассчитать постоянные времени переходного процесса для
электрической цепи, представленной на рис. Л4.1, при внесённых в
табл. Л4.1 значениях амплитуды подаваемого импульса. Сопротивление нелинейного элемента при заданном уровне амплитуды считать величиной постоянной, значение которой определяется с использованием ВАХ нелинейного элемента. Полученные результаты
занести в табл. Л4.1.
2. Рассчитать постоянные времени переходного процесса для
электрической цепи, представленной на рис. Л4.2, при занесённых в
34
данную таблицу значениях постоянного напряжения на выходе источника АТН-1231. Индуктивность нелинейного элемента при заданном значении постоянного напряжения считать величиной постоянной, значение которой определяется с использованием зависимости L = L(I). Полученные значения постоянной времени переходного процесса занести в табл. Л4.2.
Указания к составлению отчёта
1. Сформулировать цель работы.
2. Оформить в виде таблиц и графиков результаты предваритель-
ного расчётного задания.
3. Привести принципиальные схемы всех исследуемых электри-
ческих цепей. Показать подключение необходимой измерительной
аппаратуры.
4. По результатам п. 1 задания на эксперимент сравнить значения
постоянной времени переходного процесса с расчётными значениями при различных значениях амплитуды подаваемого импульса.
5. По результатам п. 2 задания на эксперимент сравнить значения
постоянной времени переходного процесса цепи с расчётными значениями при различных значениях постоянного напряжения.
6. По результатам п. 4 задания на эксперимент построить график
зависимости частоты релаксационных колебаний от значения питающего напряжения, зарисовать осциллограммы и уметь объяснять
процессы, отражённые на них.
7. Написать
заключение о выполненной работе, которое должно
содержать краткие выводы, объясняющие полученные результаты и
причины возможных расхождений с предварительными расчётами.
Список рекомендуемой литературы
1. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линей-
ные электрические цепи: Учебник. М., 2009.
2. Ионкин П.А. Теоретические основы электротехники: Учебник.
М.: Высшая школа, 1976.
3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Элек-
трические цепи: Учебник. М.: Гардарики, 2006.
35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линей-
ные электрические цепи: Учебник. М., 2009.
2. Ионкин П.А. Теоретические основы электротехники: Учебник.
М.: Высшая школа, 1976.
3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Элек-
трические цепи: Учебник. М.: Гардарики, 2006.
4. Гаркуша О.В., Коротеев В.И., Павловский В.А. Введение в ла-
бораторный практикум «Линейные электрические цепи». М.: НИЯУ
МИФИ, 2011.
36
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
1. Трансформатор –
20126 мм из материала М2000НМ. Состоит из двух обмоток:
W1 = 100 витков, индуктивность 12,5 мГн; W2 = 200 витков, индук-
тивность 43,8 мГн. Начальная проницаемость материала – 2000,
20 %.
2. Переменный двухрядный резистор 100 Ом –10 кОм,
3. МО – 200 (С2-23) 2 Вт, 510 Ом, 5 %. Резистор – металлооксид-
ный
R1.
4. МО – 200 (С-23) 2 Вт, 200 Ом, 5 %. Резистор – металлооксид-
R2, R3.
ный
5. МО 200 (С-23) 1 Вт, 1 Ом, 1 %. Резистор – металлооксидный
R4.
6. Фоторезистор – 5506 R5.
7. Конденсатор – керамический дисковый 0,22 мкФ, 25 В, 20 %,
С1.
8. Силовой плёночный конденсатор, 3,3 мкф, 250 В,
9. Электролитический конденсатор – неполярный, 235 мкФ, 25 В,
С3, С4.
10. Пьезоизлучатель С покоя 58 Нф + –30 % F
BO1.
11. Варикап – КВ1О9Г,
12. Выпрямительный высокоскоростной диод – FR207, 2 A,
1000 B,
VD1.
13. Стабилитрон 5,6 В, 150 мА, BZX55C5V6,
14. Стабилитрон 12 В, 100 мА, BZX55C5V6,
15. Светодиод – синий, 25, d = 3 мм, 300 мКd, 660 нм,
GNL-3014BC,
VD4.
16. Светодиод – красный, 25, d = 3 мм, 300 мКd, 660 нм,
GNL-3014BC,
VD5.
17. Транзистор – PNP 2SА1941, 140 В, 10 А,
18. Транзистор – PNP TIP32C, 150 В, 1,5 А,
19. Транзистор – NPN КТ817А, 40 В, 3 А,
20. Ключ – двухпозиционный однорядный с фиксацией
21. Tиристор – ВТ169D, 400 В, 0,8 А,
Т1 выполнен на ферритовом кольце
RP1.
С2.
= 1,75 + 0,1 кГц,
рез
VD6.
VD2.
VD3.
VT1.
VT2.
VТ3, VT4.
SA1.
VS1.
37
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
Лабораторный практикум
Учебно-методическое пособие
Редактор Е.Е. Шумакова
Подписано в печать 15.11.2022. Формат 6084 1/16.
Уч.-изд. л. 2,5. Печ. л. 2,5. Тираж 100 экз.
Изд. № 020-1.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ».
Типография НИЯУ МИФИ.
115409, Москва, Каширское ш., 31
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]