Описание лабораторной установки. Структурная схема лабораторной установки для исследование транзисторного преобразователя напряжения постоянного тока (ТПН) с измерительными цепями изображена
Структурная схема лабораторной установки для исследование транзисторного преобразователя напряжения постоянного тока (ТПН) с измерительными цепями изображена на рис. 40.1. Напряжение питающей сети UС 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.
Инвертор 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 RБ.
Переходы 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 UВХ, 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 iK 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.
Собственная 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.
Содержание работы и порядок её выполнения
Рассчитать ожидаемую частоту коммутации ТПН , критическое сопротивление нагрузки , используя уравнение
Определить цену деления измерительных приборов.
Собрать схему для исследования ТПН. Установить регулятор напряжения в положение минимума , – в положение наибольшего сопротивления. Пригласить преподавателя для проверки схемы и включения стенда.
Исследовать формы тока и напряжения в схеме ТПН. Для этого
с помощью регулятора установить а с помощью – Тип фильтра задаётся преподавателем.
Зарисовать с экрана осциллографа временные диаграммы:
– напряжение на коллекторе транзистора; – ток коллектора транзистора; – ток базы транзистора; – напряжение на вторичной обмотке трансформатора; – ток диода; – напряжение пульсаций на выходе схемы выпрямления; – напряжение пульсаций на нагрузке; – напряжение пульсаций на входе преобразователя.
Осциллограммы в отчете привести с указанием масштабов по обеим осям и расположить их одну под другой, причем масштаб времени по оси абсцисс для всех осциллограмм выбирать одинаковым.
Снять внешнюю характеристику преобразователя при изменяя с помощью ток от нуля (тумблер SН отключен) до тока срыва (5…7 точек). Величину поддерживать постоянной с помощью регулятора. Данные измерений занести в табл. 40.1.
Снять зависимость частоты коммутации от величины питающего напряжения при (по заданию преподавателя). Данные измерений (5…8 точек) записать в табл. 40.2.
Уменьшить входное напряжение до нуля. Выключить питание электронных приборов, а затем питание стенда.
Таблица 40.1 | |
, В | |
, А | |
, Гц | |
, В | |
, А | |
, В | |
, В | |
, Вт | |
, Вт | |
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1142;