Содержание отчета и обработка экспериментальных данных

1. Таблица 30.2
   Uон, V
   Iон, A
   Umпн, V
   Kпн=Umпн/Uон
   Kсгл=Кпв/Kпн

   Вычислить S₂, P_0Н, и K_СГЛ по результатам исследования (см. табл. 30.1 и 30.2). При вычислении K_СГЛ принять K_ПВ = 0,67. Значения занести в соответствующие таблицы.

2. В одной координатной системе по данным табл. 30.2 построить внешние характеристики для всех фильтров.

3. В одной координатной системе по данным табл. 30.2 построить для всех фильтров зависимости .

4. Провести сравнительный анализ.

Контрольные вопросы

1. Назначение и классификация сглаживающих фильтров.

2. Какими основными параметрами определяются свойства сгла­живающих фильтров?

3. Какие требования предъявляются к сглаживающим фильтрам?

4. Принцип действия Г-образного, П-образного и емкостного фильтров?

5. Зависят ли параметры сглаживающих фильтров от пульсационности схемы выпрямления?

Лабораторная работа № 40

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы

Изучение физических процессов и принципа действия транзисторного преобразователя напряжения.

Ознакомление с методикой исследования и параметрами преобразователя при работе на нагрузку с различной реакцией и при изменении питающих напряжений.

Исследование работы схемы выпрямления и сглаживающего фильтра при прямоугольном напряжении.

Описание лабораторной установки

Структурная схема лабораторной установки для исследование транзисторного преобразователя напряжения постоянного тока (ТПН) с измерительными цепями изображена на рис. 40.1. Напряжение питающей сети U_С подаётся на регулируемый источник питания постоянного тока, в качестве которого могут применяться ТВБ с регулировкой по первичной стороне или стабилизированный регулируемый блок питания. Постоянное напряжение этого блока поступает на инвертор.

И нвертор с самовозбуждением – преобразователь постоянного напряжения в переменное – выполнен по схеме индуктивного мультивибратора (схема Роера) на транзисторах с насыщающимся трансформатором (рис. 40.2). Для возникновения автоколебаний в такой схеме необходимо выполнение условия баланса фаз и амплитуд. Баланс фаз достигается соответствующим включением базовых коллекторных обмоток, а баланс амплитуд – выбором соотношения между количеством витков базовой и коллекторной обмоток и величиной резистора R_Б.

П ереходы база–эмиттер транзисторов VT₁ и VT₂ (см. рис. 40.2) зашунтированы диодами VD₁ и VD₂, включенными по сравнению с переходом база–эмиттер в обратном направлении, что позволяет, во-первых, защитить переходы база–эмиттер от действия значительных обратных напряжений; во-вторых, использовать базовую обмотку без среднего вывода.

При включении напряжения из-за несимметрии (неидентичности) транзисторов ток коллектора одного из них, например VT₁, будет больше. В силу положительной обратной связи это вызовет сравнительно быстрое запирание транзистора VT₂.

Неизменность напряжения U_ВХ, которое почти всё приложено к коллекторной обмотке открытого транзистора, обусловливает линейный закон изменения индукции в магнитопроводе трансформатора (рис. 40.3). С увеличением индукции ток в цепи коллектора VT₁ увеличивается за счет роста тока намагничивания. Когда i_K VT₁ достигает значения, при котором VT₁ выходит из состояния насыщения, сопротивление транзистора резко возрастает. Скорость нарастания индукции в магнитопроводе изменяет знак и, как следствие, изменяются полярности индуцированных в обмотках ЭДС. Ранее открытый транзистор VT₁ запирается, а закрытый VT₂ открывается, т.е. переходит в состояние насыщения. Магнитный поток в магнитопроводе трансформатора изменяет направление и будет увеличиваться в этом направлении до тех пор, пока ток в цепи коллектора VT₂ за счет тока намагничивания не достигнет величины, при которой открытый транзистор VT₂ выйдет из состояния насыщения. В дальнейшем процесс повторится.

С обственная частота автогенератора (без учета влияния нагрузки)

,

где – напряжение на коллекторной обмотке трансформатора; – напряжение на входе инвертора; – падение напряжения на открытом транзисторе; – количество витков коллекторной обмотки трансформатора; – активное сечение стали магнитопровода трансформатора.

Внешняя характеристика ТПН при имеет падающий характер, что объясняется падением напряжения на элементах преобразователя и снижением частоты коммутации по мере роста тока нагрузки . При некотором значении нарушается баланс амплитуд, что приводит к срыву колебаний. Значение тока нагрузки, при котором наступает срыв колебаний, называют током срыва.

КПД исследуемого конвертора зависит от величины потерь мощности в цепях транзисторов, трансформаторе, схеме выпрямления и сглаживающем фильтре. КПД ТПН такого типа составляет обычно 60…70 % и может быть определён экспериментально:

Для преобразования переменного напряжения на выходе инвертора в пульсирующее применена схема Греца.

Подавление пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется сглаживающим фильтром. Схема сглаживающего фильтра может быть различной в зависимости от положения тумблеров.

В качестве нагрузки Н может использоваться реостатная схема либо имитатор РЭА.