epu_337 (Методическое пособие №337)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕ АЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Подлежит возврату № 0337 ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РАДИОЭЛЕКП'ОННЫХ СРЕДСТВ Методические указания по выполнению лабораторных работ МОСКВА 2004 Составитель: 1О.А. Власюк Редактор: В.К. Битюков В данных методических указаниях по выполнению лабораторных работ по дисциплине "Электропреобразовательные устройства радиоэлектронных средств" изложены наиболее трудные вопросы как схемотехники устройств вторичного электропитания, так н экспериментального исследования их основных характеристик и параметров.

Рассмотрены методики выполнения пяти лабораторных работ. Печатаются по решению редакционно-издательского совета Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) Рецензенты: Г.В. Куликов, В.В. Чебышев О Московский государственный институт радиотехники, электроники н автоматики (технический университет), 2004 Методические указания напечатаны в авторской редакции Подписано в печать 06.01.2004. Формат 60х34 1~16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Уел. печ. л.1,86. Усл. кр.-отт. 7,44. Уч.-нзд. л. 2,0. Тираж 200 экз. Заказ ! 3. Бесплатно Московский государственный институт радиотехники„электроники и автоматики (технический университет) 119454, Москва, пр. Вернадского, 73 К электропреобразовательным устройствам (ЭПУ) радиоэлектрон- ных систем (РЭС) относятся внверторы, выпрямители, стабилиитЧЖ сглкживиощие фильтры, преобразователи постоянного тока и другие уст- ройства энергетической электроники.

ЭПУ являются базой для построения источники вторичного электрошпвння. ЭПУ в значительной степени определяют эксплуатационные, массо- гвбарнтные и энергетические парамегры радноэлиаронных систем. Поэто- му одним из важных направлений раввпия радиотехники является миниа- ей следующих принципов: — повышение частоты (до 1 МГц н выше) преобразуемого тока, прож. кающего черв статические электромагнитные компоненты (трансформаторы и лриххяи); — переход от непрерывных меюдов регулирования силы тока и напряжения к импульсным; — п1яяиенение эффективных средств отвода тепла (нж>ример, тепловых труб) от терьяжпруженных компоненюв, полупроводниковых приборов н узлов ИВЭ; — применение интегральных микросхем (например, серии К142ЕН) с высокой сгепен ью инхегрвпии.

С учетом реализации названных принципов улучшения параметров ЭПУ и составлены данные методические указания по выполнению лабораторных работ, соответствующих требованиям программы по дисциплине '"Электропреобразовательные устрой- ства радиоэлектронных средств" для специальности 200700 Ра- диотехника направления 654200 Радиотехника. Изучение назван- ной дисциплины базируется на знаниях, полученных студентом в к сах: "Радиаматериалы и раднокомпоненты", "Электроника", курсах: эз и "Основы метрологии и радиоизмерения, Основы теор ц- пей" "Радиотехнические цепи и сигналы'*, "Схемотехника анало- Ф говых электронных устройств" н других,, ЛАБОРАТОРНАЯРАБОТА№ 1 ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР 1.1.

Цель работы Исследование работы трансформатора в диапазоне частот при гармонической и прямоугольной формам питающего напряжения, а также основных характеристик и параметров трансформатора на холостом ходу и под нагрузкой. 1,2. Описание лабораторного макета Принципиальная схема лабораторного макета приведена на рис, 1.1. ьт1 РТЛ 0,5А 1с Сеть -220В Га Гц Рис.1.1.

Принципиальная схема лабораторного макета для исследования характеристик и параметров трансформатора Исследуемый трансформатор Т1 содержит первичную и вторичную обмотки с числами витков те1 и ьь2. К первичной обмотке трансформатора подключен источник сигнала иь а ко вторичной — нагрузка Я„.

Для коррекции частотных характеристик параллельно Я„можно подключать корректирующие конденсаторы С„~ = 22 нФ и С„2 = 33 нФ. Одна из дополнительных обмоток трансформатора П используется как измерительная и работает в режиме, близком к холостому ходу, поэтому падение напряжения на ней практически равно ЭДС, наводимой основным магнитным потоком в соответствии с числом витков этой обмотки из. Нагрузкой этой обмотки служит высокое входное сопротивление интегрирующей цепи. Вторая дополнительная обмотка подключена к источнику постоянного напряжения, что позволяет исследовать процессы, обусловленные током подмагничивания.

Резистор Я1 обеспечивает высокое выходное сопротивление источника тока подмагничивания. Помимо исследуемого широкополосного трансформатора лабораторный макет содержит встроенные генератор тестовых сигналов, регулируемый источник тока подмагничивания и мультиметр. Генератор позволяет получать сигналы: синусоидальной и прямоугольной (меандр) формы. Установка формы, частоты и амплитуды тестовых сигналов осуществляется с помощью органов управления, расположенных на лицевой панели макета. Органы управления мультиметром позволяют выводить значения измеряемых величин сигналов в контрольных точках схемы — амплитуды (половины размаха переменной составляющей) напряжения Ц и тока первичной обмотки 1ь напряжения на вторичной обмотке ~32, магнитной индукции В в сердечнике трансформатора, вызванной основным магнитным потоком и ЭДС Е0.

Выбор измеряемой величины осуществляется соответствующими кнопками, расположенными под жидкокристаллическим дисплеем. Наличие двух выходов на внешний осциллограф позволяет одновременно наблюдать формы токов и напряжений в различных точках схемы: иь 1ь и2, е0 н В. Для исследования взаимосвязи сигналов во времени целесообразно на один из каналов двухлучевого осциллографа постоянно подавать опорный сигнал (на- пример, напряжение на первичной обмотке трансформатора) и этим сигналом синхронизировать развертку осциллографа, 1.3. Программа выполнения 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 подмагничнвания установлен примерно в среднем положении).

Зарисовать форму тока первичной обмотки трансформатора при трех значениях входного напряжения (при индукции меньше, больше и примерно равной индукции насыщения). Проследить изменение формы тока !~ при введении подмагничивания. Для этого установить входное напряжение, при котором индукция в магнитопроводе превышает индукцию насыщения.

Зарисовать диаграммы тока 1~ при различных направлениях протекания тока подмагничивания 1р. Ток подмагничивания отрицательный при повороте потенциометра против часовой стрелки от среднего положения, положительный при повороте потенциометра по часовой стрелке от среднего положения. Повторить эксперимент п.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 (ло 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 воздействии 2.1. Исследование характеристик холостого хода трансформатора Установить максимальное сопротивление нагрузки и частоту гармонического сигнала 80...100 Гц. Изменяя входное напряжение Уь снять зависимости 1ь Уз, В, Еа = ЛУ,). Построить графики, вычислить коэффициент трансформации л= Уз/Ц и индуктивность первичной обмотки трансформатора (при величине сигнала, когда отсутствуют заметные искажения формы тока 1~).

2.2. Исследование нагрузочных характеристик трансформатора Изменяя сопротивление нагрузки, снять зависимости Ур, Еь В, 1~ = Е(1~) при У~ 4 В, С„~=Са =О, 1'= 500... 1000 Гц. Ток 1г вычислять по соотношению 1з = (~~Ил. Построить графики, вычислить относительные изменения У., Ея, В. 2.3. Исследование частотных характеристик трансформатора Установить Ц =3...4В. При резистивном характере нагрузки (Ян = 300 Ом) и резистивно-емкостном (Ян = 350 Ом, С„, и С„з включены) снять зависимости: Уз, А, В, Еа = ЕЯ. По построенным графикам определить граничные частоты: нижнюю~и (по возрастанию тока 1~) и верхнюю 4в (по спаду Уз).

Вычислить ин- дуктивность намагничивания. 3. Исследование трансформатора при импульсном воздействии 3.1. Зарисовать временные диаграммы и„иь ея, !ь В при резистивной нагрузке (Ян = 50 Ом), изменяя частоту повторения прямоугольных импульсов в пределах 300...1000 Гц.

3.2. Снять зависимость относительного спада вершины импульсов напряжения на вторичной обмотке трансформатора от длительности импульса входного напряжения т„. Сопротивление нагрузки выбрагь равной 250 0м, частоту следования импульсов изменять в пределах 80...800 Гц. Величину напряжения Ц уста- повить такой, чтобы сердечник трансформатора не входил в на- сыщение на частоте 80 Гц. Построить график Л = Р(ги), 3.3.