Методика работы

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НЕСТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ВТОРИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Факультет: АВТ

Группа: АА-36

Студенты: Преподаватель:

Сураев Д. И. Кондратьев В.А.

Балюк Н. А.

Дата выполнения: 26.10.15

Отметка о защите:

Новосибирск 2015

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Приобретение навыков использования различных схем выпрямления и фильтрации трансформаторных нерегулируемых источников питания постоянного тока.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ

· Проанализировать ток в первичной обмотке трансформатора при различных значениях нагрузки, схемах выпрямления и типах фильтрации. Объяснить отличие полученной формы тока от синусоидальной;

· Проанализировать форму тока при максимальной нагрузке в условиях двухполупериодного выпрямления без фильтрации и объяснить различные в форме тока при реализации исследуемых схем;

· Установить, как по форме падения напряжения на дросселе, наблюдаемой с помощью осциллографа, можно выявить исполнение его сердечника;

· Определить ориентировочное значение индуктивности дросселя с разрезным сердечником в цепи с мостовой схемой выпрямления;

· Снять и построить на одном графике нагрузочные характеристики вторичного источника питания Ud (Id) при оговоренной схеме выпрямления без фильтрации, а затем и при различных схемах C, L, LC- фильтрации.

МЕТОДИКА РАБОТЫ

3.1 Установить величину напряжения первичной обмотки трансформатора, при котором амплитуда магнитной индукции будет равна B_m = 1, 15 T. Рассчитать величину напряжения по формуле (1).

(1)

f – частота сети (50 Гц);

w₂ – число витков вторичной обмотки (40);

S – сечение сердечника (595·10^-6 м²);

Подставив известные параметры, получим E_cp = 5, 47 В. Используем лабораторный автотрансформатор для того, чтобы установить это значение. Вольтметр подключить к первичной обмотке трансформатора.

3.2 Производим анализ формы тока в первичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода. С помощью соответствующего переключателя выбираем значение сопротивления нагрузки. Переключатели емкости и дросселей находятся в положении «Выкл.».Схемы выпрямления на форму тока не влияют. К первичной обмотке подключаем осциллограф для наблюдения формы тока. Осциллограмма представлена на рис.1.

Рис. 1. Осциллограмма формы тока в первичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода

3.3 Производим анализ формы тока в первичной обмотке трансформатора в режиме максимальной нагрузки для различных схем выпрямления без фильтрации и с емкостным фильтром при любой величине емкости С (например для 1000 Ом). Схема выпрямления выбирается переключателем «Выпрямитель». Выбор величины емкости осуществляем переключателем «Емкость». Максимальное значение нагрузки выбираем переключателем «Нагрузка» (в нашем случае это 6 Ом). Осциллограмы трех схем выпрямления без фильтра и с емкостным фильтром представлены на рисунках 2-7.

Рис.2. Осциллограмма формы тока в первичной обмотке трансформатора при однополупериодном выпрямлении без фильтрации.

Рис. 3. Осциллограмма формы тока в первичной обмотке трансформатора при двухполупериодном выпрямлении со средним выводом вторичной обмотки без фильтрации.

Рис. 4. Осциллограмма формы тока в первичной обмотке трансформатора при двухполупериодном выпрямлении с применением схемы моста без фильтрации.

Рис.5. Осциллограмма формы тока в первичной обмотке трансформатора при однополупериодном выпрямлении с емкостным фильтром

Рис.6. Осциллограмма формы тока в первичной обмотке трансформатора при двухполупериодном выпрямлении со средним выводом вторичной обмотки с емкостным фильтром.

Рис.7. Осциллограмма формы тока в первичной обмотке трансформатора при двухполупериодном выпрямлении с применением схемы моста с емкостным фильтром.

ВЫВОД

Отличие формы тока от синусоидального на осциллограммах обусловлено возникновением тока во вторичной обмотке трансформатора, создающего магнитный поток в первичной обмотке. Направлен он навстречу току в первичной обмотке. Ток в первичной обмотке в режиме нагрузки возрастает. Обратное напряжение увеличивается из-за нагрузочного сопротивления. Несинусоидальный ток в первичной обмотке получается под действием синусоидально изменяющегося напряжения и магнитного потока. Обусловлено это магнитным насыщением сердечника трансформатора.

3.4 Определяем коэффициент пульсации тока для схемы выпрямления №3. Определим его по формуле (2).

(2)

А_m - амплитуда наиболее выраженной гармонической составляющей, входящей в кривую выпрямленного тока;

A_ср – постоянная составляющая выпрямленного тока;

Полученный коэффициент пульсации нужно сравнить с теоретическим значением, равным к_п = 0.707.

В нашем случае А_m = 1.28, А_ср = 1, 9. Коэффициент пульсации приблизительно равен к_п = 0.67.

ВЫВОД

Погрешность полученного значения коэффициента пульсации может быть обусловлена неточным определением параметров A_m и А_ср и тем, что при расчетах принималось сопротивление идеальных диодов

3.5 Требуется установить, как по форме падения напряжения на дросселе, наблюдаемой с помощью осциллографа, можно выявить исполнение его сердечника и обосновать, какой дроссель целесообразно использовать для целей фильтрации. Для этого следует получить осциллограммы формы падения напряжения на дросселе с зазором и без зазора. С помощью соответствующего переключателя выбирается тип дросселя. Осциллограммы представлены на рисунках 8 и 9.

Рисунок 8. Форма падения напряжения на дросселе с разрезным сердечником (положение 1)

Рисунок 9. Форма падения напряжения на дросселе без зазора (положение 2)

ВЫВОД

Форма падения напряжения на дросселе имеет синусоидальный вид. Отклонения от этого вида в случае дросселя без зазора объясняется насыщением сердечника. Следовательно, для фильтрации лучше использовать дроссель с разрезным сердечником.

3.6 Определить ориентировочное значение индуктивности для дросселя с разрезным сердечником в цепи с мостовой схемой выпрямления. Пользуемся формулой (3) полного сопротивления цепи переменного тока.

R – омическое сопротивление (1, 6 Ом);

Z – полное сопротивление(16 Ом);

L – индуктивность;

ω – угловая частота.

f – частота сети (50 Гц).

Получаем ω = 314 рад.

Теперь можно найти нужное значение индуктивности L.

Из формулы (3) выразим его, а затем запишем формулу (5).

3.7 Снять и построить на одном графике нагрузочные характеристики вторичного источника питания Ud (Id) при оговоренной схеме выпрямления без фильтрации, а затем и при различных схемах C, L, LC- фильтрации. С помощью галетного переключателя выбираются точки подключения амперметра. Остальные переключатели ставятся в соответствующее задаче положение. Составляем таблицу зависимости Ud (Id). В таблице 1 занесены полученные значения. Листинг программы построения графиков по этой таблице и, собственно, графики представлены в следующем подразделе.