lr_metod_152 (Методическое пособие №0152)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Подлежит еюмраюву Мд!52 ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ СРЕДСТВ И ОБЪЕКТОВ СВЯЗИ Методические укамния по выполнению лаборвторных робот МОСКВА 200! Составители: В.К. Битюков, )О.А. Власюк, А.В. Лнсин, В.Л. Петров, Л.В. Табаков Релактор В.И.

Нефбдов Рецензенты: С.И. Замурусв, Л.А. Бокуняев В данных методических указаниях по выполнению лабораторных работ издагаются наиболее трудныс вопросы как схемотехники устройств электропитания. так и экспериментального исследованию их основных характеристик и параметров. Рассмотрены методики выполнения трех лабораторных работ и система сбора и обработки экспериментальных данных. П ечатаются по решению редакционно-издательского совета Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета). Ос Московский государственный институт радиотехники, элек(роники и автоматики (технический университет), 2001 Литературный редактор О.В.

Волкова Изд, лицензия 3Гя 020456 от 03.03.97 Подписано в печать 02.0?.2001 г, Формат 60х84 И 6. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уел. печ. л.!,86. Уел. кр.-отг,7,44. Уч.-изд. л.2,0. Тираж 300 экз. Заказ 510. Бесплатна, Московскии государственный институт радиотехники, электро- ники и автоматики (технический университет) ! 17454, Москва, проспект Вернадского.

78 ВВБДБНИБ Источники вторичного электропитания (ИВЭ) средств и объ- ектов связи содержат инверторьь выпрямители, стабилизаторы, сглаживающие фильтры, преобразователи постоянного тока и другие устройства энергетической электроники, ИВЭ в значительной степени определяют эксплуатационные, массогабаритные и энергетические параметры средств и объектов связи. Поэтому одним из важных направлений развития радио- техники является миниатюризация источников вторичного элек- тропитания, достигаемая реализацией следующих принципов; — повышение частоты (до 100 к1'и) преобразуемого тока, протекающего через статические электромагнитные компоненты (трансформаторы и дроссели); — модульное построение линейных источников вторичного электропитания с применением бескорпусных радиокомпонензов (применение новой технологии производства); - переход от непрерывных методов регулирования тока и напряжения к импульсным методам регулирования; — применение эффективных средств отвода тепла (например, тепловых труб) от тсрмонагружецпых компонензов, полупроводниковых приборов н различных узлов ИВЭ; — применение микросхем (например, серии К!42ГН) с высокой с гепенью интеграции.

С учетом реализации названных принципов улучшения пара- мсгров ИВ'3 и составлены гпнщые методические указания по вы- полнению лабораторных работ. соопзетсгвующих требованиям программ по дисциплинам "Энсргопрсобрк)овательная электро- ник»", " )лектропитанис средств и объектов связи", "Электропре- образовагельные устройства", "Физические основы преобразова- тельнгэй техники", "'Электропитание радиоэлектронных средств. лля специа»ьпостей 071500 Радиофизика и электроника, 075600 Информационная беюпасность телекомму иикационных систем, 200700 Радиотехника, 200800 Проектирование и технология ра- диоэлектронных средств. 201600 Ралиозлекгронныс системы, со- отве тственно.

МЕТОДИЧБСКИБ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Выполнению каждой лабораторной работы должна предше- ствовать прелварнтельная подготовка, включающая: — рассмотрение теоретических вопросов п.устроения ИВЭ; — изучение принципа действия конкретного устройства электропитания, например, по учебникам и учебным пособиям )1...5]; — разработку методики исследования основных характеристик устройства и расчета его параметров; — подготовку тетрали к выполнению измерений (оформление схемы установки и таблиц, запись расчйтных формул, разработка алгоритмов и составление программ; выполнение необходимых прелварительных расчетов и т.д.). Перед выполнением лабораторной работы студент должен слать коллоквиум, который позволяет определить его готовность к выполнению работы, Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, студент знакомится со стендом.

изучает измерительные приборы и средства компьютерной техники, необходимые для выполнения соответствующей работы. После выполнения работы экспериментальные результаты проверяет преподаватель, проводящий лабораторные занятия. На следующем занятии студент сдает отчет по выполненной лабораторной работе. Отчет по лабораторной работе должен содержать: — схему экспериментальной установки: — таблицы с экспериментальными данными; — расчетные формулы: — графики, иллюстрирующие полученные результаты; — общий вывод по работе. На рнс.М.) приведен пример построения графика иагрузоч- ной характеристики ИВЭ.

Нагрузочной <внешней, выходной) ха- ракгеристикой ИВЭ называется зависимость его выходного на- пряженна бя от тока нагрузки 1„прн постоянном входном напряжении С:„, то есть смл) с;, =йг„) прн у,„=сопя. Ог Н,„ ~м. галл [, рис М у. Иллюстраиия настроения .уафикон нагрузочных характеристик ИВ Э (и), геометрическо;и смысла внутреннего солротиюения Га! и его зависимости охн токи ни, рухни ~6) Внутреннее сопротивление Ю, ИВЭ определяется как модуль производной выходного напряжения Ь' по току нагрузки /„ при постоянном входном напряжении 6'„, то есть пример, напряжение иа первичной обмотке трансформатора) и этим сигналом синхронизировать развертку осциллографа.

1.3. Программа выполнении работы Ознакомьтесь со схемой лабораторного макета, размещением органов управления и контроля. Затем следует включить лабораторный макет и осциллограф. 3.1. Исследование' процесса намагничивания сердечника трансформатора Установить частоту гармонического напряжения 80...100 Гц и среднее значение сопротивления нагрузки. Ток подмагничивания установить близким к нулю (при этом осциллограмма тока первичной обмотки должна быть симметричной, потенциометр тока подмагничиваиия установлен примерно в среднем положении). Зарисовать форму тока первичной обмотки трансформатора при трех значениях входного напряжения (при индукции меньше, больше и примерно равной индукции насьпцения).

Проследить изменение формы тока 1~ при введении подмагничивания. Ди этого установить входное напряжение, при котором индукция в магнитопроводе превышает индукцию насьш~ения. Зарисовать диаграммы тока 1~ при различных направлениях протекания тока подмагничиваиия 1ц.

Ток подмагннчивания отрицательный при повороте потенциометра против часовой стрелки от среднего положения, положительный при повороте потеяциометра по часовой стрелке от среднего положения. Повторить эксперимент и. 3.1 при прямоугольной форме входного напряжения. При проведении дальнейших исследований ток подмагничивания установить близким к нулю. 1.3. При гармонической и прямоугольной формах входного напряжения проследить за изменением формы и временного положения (по отношению к входному напряжению) тока 1, и магнитной индукции В при изменении сопротивления нагрузки.

За- рисовать временные диаграммы 1~ и В при номинальной нагрузке и в режиме холостого хода. 2. Исследование трансформатора при гармоническом воздейст- вии 2.1. Исследование характеристик холостого хода трансформатора Установить максимальное сопротивление нагрузки и часто- ту гармонического сигнала 80...100 Гц. Изменяя входное напря- жение (1ь снять зависимости 1и (1„В, Е0 -= Е((1,).

Построить гра- фики, вычислить коэффициент трансформации л =. (1з1(1~ и ин- дуктивность первичной обмотки трансформатора (при величине сигнала, когда отсутствуют заметные искажения формы тока 1~), 2.2. Исследование нагрузочных характеристик трансформатора Изменяя сопротивление нагрузки, снять зависимости (1м Е0, В, 1, = Е(12) при (1~ =4 В, С„=Сз =0,.1= 500...1000 Гц.

Ток 1з вы- числять по соотношению 1з = (12/Ли. Построить графики, вычис- лить относительные изменения (12, Ь», В. 2.3. Исследование частотных характеристик трансформатора Установить 11~ =3...4В. При резистивном харакгере на- грузки (Ян = 300 Ом) и резистивно-емкостном (Ян --- 350 Ом, См и С~7 включены) снять зависимости: (1ь 1„В, Е0 =" Е(1). 11о постро- енным графикам определить граничные частоты: нижнюю 1й (по возрастанию тока 1~) и верхнюю 1в ('по спаду (1з). Вычислить ин- дуктивность намагничивания, 3. Исследование трансформатора при импульсном воздействии 3.1.

Зарисовать временные диаграммы и„из, е0, ~ь В при рези- стнвной нагрузке (Рн = 50 Ом), изменяя частоту повторения пря- моугольных импульсов в пределах 300...1000 Гц. 3.2. Снять зависимость относительного спада вершины импуль- сов напряжения на вторичной обмотке трансформатора от дли- тельности импульса входного напряжения т„. Сопротивление на- грузки выбрать равной 2500м, частоту следования импульсов изменять в пределах 80...800 Гц.

Величину напряжения У~ уста- Полученная аналитическая зависимость н буде г . скомой нагрузочной характеристикой. Пример построения трех нагрузочных характеристик на одном графике показан на рис.!,2. С'лсдует отметить, что диапазоны изменения токов и напряжений для разных кривых существенно различаются. Указание координазз в которых построен график, выполнено соответствуюгннмн стрелками.

30 1и' " 1Г1 !Г) !5,5 15.0 50 100 150 200 1„, .чА Рис. 1.2, Причер яостроеиия на ооноч ерафике трсх нагрузочных характеристик На основании построенных графиков нагрузочных характеристик выпрямителя н ИВЭ опрслелизе нх внутренние сопротивления Я, -(о. 1.4.2.При расчете прелелов регулирования выходного напряжения источника вторичного зяекзропнтания следует учесть, что у стабилитрона 14814А номинальное напряжение стабилизации равно 9,0 В, а прямое падение напряжения - 1,0 В. ! .4.3.При расчете величины козффицнента" полезного действия г1 компенсаццонного стабилизатора напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием необходимо оценить суммарную погрешносп, его определения. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ НА ТРИНИСТОРАХ 2.1гЦель работы 2.1.1,Ознакомление с принципом действия и расчетно-зксперимеитальное исследование основных характеристик однофазиого управляемого выпрямителя (УВ), построенного по схеме со средней точкой 2.2, Предварительная подготовка 2.2.1.Известно 12), что регулировочная характеристика управляемого выпрямителя (рис.2.1) определяется формулой: при активном характере нагрузки (1ц = (4 ('1- сот а1 l 2, (2.! ) прн активно-индуктивном характере нагрузки (при нндуктивности 1,1-+со) ()в= Ьо сова, (22! где (1в- среднее значение выпрямленного напряжения на выходе УВ, Ув - среднее значение выпрямленного напряжения при угле управления а, равном нулю.