Лабораторная работа №4 / Отчёт по лабораторной работе №4

Министерство цифрового развития связи и массовых коммуникаций

Ордена Трудового Красного Знамени

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»

Кафедра «Экология, безопасность жизнедеятельности и электропитание»

Отчёт по лабораторной работе №4

«Исследование импульсных источников питания»

Выполнил: студент группы БСТ2104

Ягудин Р.Р.

Проверил: к.т.н., доцент Савостин С.Д.

Москва, 2024 г.

СОДЕРЖАНИЕ

№ стр.

1. Цель лабораторной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Ход лабораторной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1. Схема лабораторного стенда для проведения опытов . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Снятие внешней характеристики релейного стабилизатора . . . . . . . . . 3

3. Снятие нагрузочной характеристики релейного стабилизатора . . . . . . 6

3. Вывод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1. Цель лабораторной работы

Изучить принцип действия и особенности импульсных источников питания, ознакомиться с принципом действия релейных стабилизаторов.

2. Ход лабораторной работы

1. Схема лабораторного стенда для проведения опытов

На рис. 1 представлена схема лабораторного стенда для исследования релейного стабилизатора

Рисунок 1 – Схема для исследования релейного стабилизатора

2. Снятие внешней характеристики релейного стабилизатора U_H=f(I_H)

1. Тумблером Q₁ подаю напряжение сети переменного тока на стенд.

2. Лабораторным автотрансформатором АТ по вольтметру U₀ устанавливаю напряжение на входе стабилизатора равным 27 В и поддерживаю это значение неизменным в процессе снятия внешней характеристики.

3. Включаю цифровой вольтметр и осциллограф.

4. Определяю по цифровому вольтметру среднее значение выходного напряжения стабилизатора U_Н, подключив его к гнёздам Г₇ и Г₈.

5. Если определяемый с помощью амперметра ток нагрузки I_Н равен нулю, то тумблером Q₂ подключаю к выходу стабилизатора нагрузку и, изменяя положение переменного сопротивления R_H, определяю максимально возможное значение тока нагрузки I_{Н МАКС}.

6. С помощью осциллографа определяю минимальное значение тока нагрузки I_{Н МИН}, начиная с которого стабилизатор работает в режиме безразрывных токов дросселя L₂.

7. В диапазоне изменения тока нагрузки от I_{Н МИН} до I_{Н МАКС} произвожу запись показаний приборов в табл.1 для пяти значений тока нагрузки.

8. Для определения размаха пульсации ΔU_H~ выходного напряжения стабилизатора подключаю сигнальный конец шланга осциллографа к выходу генератора осциллографа и устанавливаю на экране осциллографа размах напряжения генератора (размах равен 0.25 В) на уровне 4-5 клеток по высоте.

9. Подключаю к гнездам Г₇ и Г₈ вместо цифрового вольтметра осциллограф и для тех же значений тока нагрузки I_H определяю и вношу в табл.1 значения ΔU_H~.

10. Параметры P_H – выходная мощность, P₀ – мощность, потребляемая стабилизатором, η – коэффициент полезного действия стабилизатора рассчитываю по следующим формулам: P_H = U_H * I_H; P₀ = U₀ * I₀; η = P_H/ P₀ и их результаты вношу в табл.1.

Таблица 1 – Результаты измерений и расчётов при снятии внешней характеристики релейного стабилизатора U_H=f(I_H)

U0 = 27 В - const
Экспериментальные данные				Экспериментальные данные
IН, А	UН, В	I0, А	ΔUH~, В		PН, Вт	P0, Вт	η, -
0,15	12,177	0,05	0,13		1,827	1,35	1,353
0,19	12,14	0,1	0,127		2,307	2,7	0,854
0,33	12,11	0,2	0,123		3,996	5,4	0,74
0,47	12,08	0,25	0,12		5,678	6,75	0,841
0,75	12,02	0,4	0,117		9,015	10,8	0,835

11. По результатам измерений рассчитываю значение внутреннего сопротивления стабилизатора r_i по формуле r_i = , где U_Н1 – напряжение на нагрузке стабилизатора при токе нагрузки I_{Н МИН}, В; U_Н2 – напряжение на нагрузке стабилизатора при токе нагрузки I_{Н МАКС}, В; ΔI_Н = I_{Н МАКС} - I_{Н МИН} – разность между максимальным и минимальным значениями тока нагрузки. Получаю: r_i = Ом.

12. По данным табл. 1 строю графики зависимости η = f(Iн) – рис.2 и Uн =f(Iн) – рис.3.

Рисунок 2 – График зависимости η = f(Iн) внешней характеристики релейного стабилизатора

Рисунок 3 – График зависимости Uн =f(Iн) внешней характеристики релейного стабилизатора

3. Снятие нагрузочной характеристики релейного стабилизатора U_H=f(U₀)

1. Подключаю к выходу стабилизатора цифровой вольтметр (гнёзда Г₇ и Г₈).

2. С помощью лабораторного автотрансформатора АТ устанавливаю минимальное входное напряжение U₀ на уровне 18 В при I_Н = 0,2 А.

3. Убедившись, что длительность периода колебаний собственного генератора осциллографа по-прежнему соответствует восьми клеткам по горизонтали, подключаю осциллограф к гнёздам Г₄ и Г₅.

4. В диапазоне изменения входного напряжения стабилизатора от U_0МИН = 18 В до U_0МАКС = 30 В произвожу запись показаний приборов в табл.2 для пяти значений напряжения U₀.

5. По методике, изложенной в подпунктах 8 и 9 пункта 2.2, определяю и вношу в таблицу значения размаха пульсации ΔU_H~ для тех же пяти значений входного напряжения U₀.

6. Параметры P_H – выходная мощность, P₀ – мощность, потребляемая стабилизатором, η – коэффициент полезного действия стабилизатора рассчитываю по следующим формулам: P_H = U_H * I_H; P₀ = U₀ * I₀; η = P_H/ P₀ и их результаты вношу в табл.2.

Таблица 2 – Результаты измерений и расчётов при снятии нагрузочной характеристики релейного стабилизатора U_H=f(U₀)

IН = 0,2 А - const
Экспериментальные данные				Экспериментальные данные
U0, В	UН, В	I0, А	ΔUH~, В		PН, Вт	P0, Вт	η, -
18	11,9	0,18	0,122		2,38	3,24	0,735
20	11,93	0,17	0,126		2,386	3,4	0,702
23	11,94	0,16	0,133		2,388	3,68	0,649
27	11,95	0,13	0,137		2,39	3,51	0,681
30	11,96	0,1	0,141		2,392	3	0,797

7. По результатам измерений рассчитываю значение коэффициента стабилизации К_СТ по формуле К_СТ = , где ΔU₀ = U_0МАКС - U_0МИН = 12 В, ΔU_Н = U_{Н МАКС} - U_{Н МИН}, В; U₀ = 27 В; U_Н – номинальное значение выходного напряжения, соответствующее напряжению U₀ = 27 В. Получаю: К_СТ =

8. По данным табл. 2 строю графики зависимости η = f(U0) – рис.4 и Uн =f(U0) – рис.5.

Рисунок 4 – График зависимости η = f(U0) нагрузочной характеристики релейного стабилизатора

Рисунок 5 – График зависимости Uн =f(U0) нагрузочной характеристики релейного стабилизатора

3. Вывод

В результате выполнения данной лабораторной работы были изучены особенности и принцип действия импульсных источников питания, а также принцип действия релейных стабилизаторов.

7