Metodichka_EiE_LR

Зібрати електричне коло (рис.6.13) та виміряти струми I , I1 , I2 .

Результати досліду вписати до табл.6.6 до графи «дослід» та порівняти отримані результати розрахунку та досліду.

Рисунок 6.13 – Дослідження мішаного з’єднання

6.3.2 Теоретичний розрахунок 6.3.2.1 Скласти аналітичний опис теоретичної ВАХ діода, яка

задовільно апроксимується показниковою функцією (5.1). Для цього необхідно віднайти невідомі А та n, користуючись раніше визначеними параметрами нелінійного елементу.

У даній роботі пропонується взяти чисельні значення напруги і струму для сьомого та десятого виміру експериментальної ВАХ з табл.6.2, які треба підставити до (6.3) та скласти систему рівнянь для визначення апроксимуючої функції I (U )

Для розв’язання цієї системи слід прологарифмувати кожне з рівнянь

Розв’язавши систему рівнянь (6.5), отримаємо

6.3.2.2 Розрахувати значення U для всіх значень струму з табл.5.1 за виразом

ln I ln A

U e n

та побудувати теоретичну ВАХ нелінійного елемента.

Порівняти теоретичну та експериментальну ВАХ діода. Для сьомого експериментального виміру розрахувати Rñò и Rä (6.1, 6.2).

6.4 Зміст звіту

Звіт має містити:

—назву роботи;

—мету роботи;

—схеми електричні принципові досліджуваних кіл при різних способах з’єднання лінійних та нелінійного елементів;

—параметри досліджуваного кола;

—результати експериментальних та теоретичних досліджень у вигляді таблиць та ВАХ;

—висновки з порівняльним аналізом результатів.

6.5 Контрольні запитання та завдання

1.Які електричні кола називаються нелінійними?

2.Дати визначення ВАХ нелінійного елемента.

3.Навести приклади ВАХ деяких нелінійних елементів.

4.У чому полягає відмінність понять «статичний опір» та «динамічний опір»?

5.Чи можуть бути від’ємними значення статичного та динамічного опорів?

6.Які існують методи розрахунку нелінійних кіл?

7.Пояснити порядок застосування графічних методів аналізу нелінійного кола при послідовному, паралельному та мішаному з’єднанні елементів.

8.Назвіть способи апроксимації ВАХ нелінійних елементів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

ДОСЛІДЖЕННЯ ДЖЕРЕЛ ВТОРИНОГО ЖИВЛЕННЯ

7.1 Мета роботи

Експериментальне дослідження складу та основних параметрів джерел вторинного живлення.

7.2 Підготовка до виконання роботи

Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно опрацювати теоретичний матеріал розділу дисципліни «Джерела вторинного живлення», ознайомитися із змістом лабораторної роботи та підготувати бланк звіту.

7.2.1 Джерела вторинного живлення – це електронні пристрої, потрібні для перетворення енергії первинного джерела живлення у електричну енергію, параметри якої погоджені з вимогами конкретних електронних пристроїв.

Найбільш типова структурна схема побудови джерела вторинного живлення зображена на рис. 7.1

Рисунок 7.1 - Структурна схема джерела вторинного живлення

Це джерело потрібне для перетворення напруги промислової частоти у постійну напругу и складається з каскадного з’єднання трансформатора (Тр), випрямляча (В), згладжуючого фільтру (Ф) і стабілізатору (Ст).

Джерела вторинного живлення характеризуються набором електричних параметрів, основними з яких є:

1.Номінальні рівні вхідної Uвх.ном. та вихідної Uвих.ном. напруги.

2.Граничні відхилення вхідної та вихідної напруги від номінальних значень, які характеризуються коефіцієнтом нестабільності напруги

Часто використовують коефіцієнт стабілізації по напрузі

3.Значення максимального Iвих.max і мінімального Iвих.min струмів навантаження.

4.Розмах напруги пульсацій і коефіцієнт пульсацій ε

7.2.1.1 Розглянемо окремі вузли джерела вторинного живлення. Трансформатор – електромагнітний пристрій, в якому змінний струм

однієї напруги перетворюється в змінний струм тієї ж частоти, але іншої напруги. Трансформатор має дві або більше обмотки, які з’єднані між собою за допомогою загального магнітного потоку.

Для підсилення магнітного зв’язку обмотки розміщуються на осерді, який зібрано з листової електротехнічної сталі. Обмотка трансформатора, яка з’єднана з джерелом енергії має назву первинної. Обмотка, яка віддає електроенергію має назву вторинної. Вторинних обмоток може бути декілька. Трансформатори характеризуються коефіцієнтом трансформації. Для двообмоткового трансформатора:

де W1 – кількість витків первинної обмотки; W2 – кількість витків вторинної обмотки.

Трансформатор, у якого W2< W1 має назву знижувальний. Схема трансформатора зображена на рис.7.2

TV

W1 W2

Рисунок 7.2 – Двообмотковий трансформатор з середньою точкою

Випрямляч перетворює змінну напругу з виходу трансформатора в пульсуючу напругу. До основних параметрів випрямляча відносяться:

1. Середнє значення вихідної напруги

2. Середнє значення вихідного струму

3. Коефіцієнт пульсації вихідної наруги (7.4).

Найпростішим випрямлячем є однонапівперіодний випрямляч (рис.

7.3).

VD

Рисунок 7.3 – Однонапівперіодний випрямляч

напівпровідниковий діод VD зміщено у прямому напрямку і напруга на навантажувальному резисторі повторяє за формою вхідний сигнал. На

б)

Рисунок 7.4 – Часові діаграми однонапівперіодного випрямляча

u’вх

в)

Рисунок 7.6 – Часові діаграми двохнапівперіодного випрямляча

На інтервалі 0<t<T/2 під дією напруги u вх діод VD1 зміщено у прямому напрямку і таким чином струм навантаження визначається напругою u вх. На цьому інтервалі діод VD2 зміщено у зворотному напрямку і на нього діє сума напруг uн+ u вх. В результаті цього максимальна зворотна напруга запертого

струм навантаження під дією uвх протікає через діод VD2, який зміщено у прямому напрямку.

У цьому випадку середнє значення напруги навантаження Uном ср у два рази більше ніж така ж напруга у однонапівперіодному випрямлячі

У двохнапрівперіодних випрямлячах з середньою точкою послідовно з навантаженням постійно ввімкнено тільки один діод, у той час як у мостовій схемі таких діодів два. Саме тому, при низьких вхідних напругах (4-5 В) є доцільним використовувати схему випрямляча з середньою точкою.

Наступним за випрямлячем підключається фільтр. Він необхідний для того, щоб згладити постійну напругу на виході випрямляча. З усіх можливих варіантів фільтрів найбільш простим є ємнісний фільтр, що згладжує. Він складається з конденсатору СФ, який включений паралельно опору навантаження. На рис. 7.8 зображений однонапівперіодний випрямляч з накопичуючим конденсатором.

Рисунок 7.8 – Однонапівперіодний випрямляч з ємнісним фільтром

Ефект згладжування накопичуючого конденсатору можливо дослідити розглядаючи інтервали заряду та розряду в сигналі, форма якого приведена на рис. 7.9.

tз – час заряду конденсатора tр – час розряду конденсатора Uп – розмах пульсацій напруги Т - період

Рисунок 7.9 – Вихідна напруга однонапівперіодного випрямляча з накопичуючим конденсатором

Спад напруги на конденсаторі і, отже, розмах пульсацій визначаються співвідношенням:

де I – струм в амперах,

f – частота змінної напруги в герцах,

Сф – ємність згладжуючого фільтру в фарадах.

Наявність змінної складової, яка накладається на постійну напругу викликає також спад середнього значення вихідної напруги, яке дорівнює

Таким чином, у двохнапівперіодного випрямляча пульсації в два рази менші, ніж у однонапівперіодного.

При зміні струму навантаження джерела вторинного живлення відбувається зменшення вихідної напруги. Зміна вихідної напруги відбувається також і за рахунок флуктуацій напруги мережі. Зменшити або повністю виключити відхилення вихідної напруги від заданого значення дозволяє стабілізатор.

Основним параметром стабілізатора, який характеризує стабільність середнього значення його вихідної напруги є коефіцієнт стабілізації [див.

(7.3)].

Iст

Uст

Рисунок 7.10 – Вольт-амперна характеристика стабілітрона