Лабораторная работа №1
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ)
Кафедра «экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания»
Лабораторная работа №1
«Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока»
Выполнил студент группы БСТ1851
Кондратьев Иван Васильевич № студ. билета 1БИБ18070
Москва 2021
Цель работы: Ознакомиться с функциональной и электрической принципиальной схемами исследуемого стабилизирующего преобразователя напряжения постоянного тока (СПН), а также с принципом работы и назначением всех элементов принципиальной схемы.
Схема лабораторного стенда
1. На рисунке 1 представлена схема лабораторного стенда.
Рисунок 1 – Схема лабораторного стенда
-S1 – тумблер подключения к сети общего пользования;
-FU – предохранитель;
-АТ – лабораторный автотрансформатор;
-БП – блок питания, преобразующий электрическую энергию переменного тока в электрическую энергию постоянного тока;
-А1 – амперметр, измеряющий постоянную составляющую тока IВХ,
потребляемого СПН от источника питания (от БП);
- V1 – вольтметр, измеряющий постоянную составляющую напряжения
UВХ на входе СПН;
- А2 – амперметр, измеряющий постоянную составляющую IН тока нагрузки.
2
Выполнение работы
Снятие внешней характеристики СПН
Таблица 1 – Снятие внешней характеристики СПН
№ |
Экспериментальные данные |
|
Расчетные данные |
|
|||||
изм |
IВХ, А |
Uн, В |
Iн, А |
UН~,мВ |
UРЭ, |
РВХ, |
РН, Вт |
РРЭ, |
η |
|
|
|
|
|
В |
Вт |
|
Вт |
|
1 |
0,11 |
4,9 |
1 |
2,6 |
6,7 |
6,6 |
4,9 |
0,74 |
0,74 |
2 |
0,15 |
4,84 |
1,5 |
2,7 |
6,3 |
9 |
7,26 |
0,95 |
0,81 |
3 |
0,18 |
4,78 |
2 |
2,8 |
6 |
10,8 |
9,56 |
1,08 |
0,89 |
4 |
0,23 |
4,71 |
2,5 |
2,85 |
5,7 |
13,8 |
11,78 |
1,31 |
0,85 |
5 |
0,34 |
4,54 |
3,7 |
3,3 |
4,8 |
20,4 |
16,8 |
1,63 |
0,82 |
Расчет
1.РВХ = 60 * IВХ;
2.РН = UН* IН;
3.РРЭ = UРЭ* IВХ;
4.η = РН / РВХ;
|
|
|
|
Графики зависимостей |
|
|
|
|||
По результатам экспериментальных и расчетных данных построить |
||||||||||
зависимости UН=f(IН), UРЭ=f(Iн), η=f(IН), UН~=f(IН). |
|
|
||||||||
1. |
График зависимости UН=f(IН) |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
График зависимости UН=f(IН) |
|
|
|
||||
|
|
4.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
4.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н, |
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
IН, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2. |
График зависимости UРЭ=f(Iн) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
График зависимости UРЭ=f(Iн) |
|
|
||||
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РЭ, |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
Iн, А |
|
|
|
|
3. |
График зависимости η=f(IН) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
График зависимости η=f(IН) |
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
|
|
|
|
|
Iн, А |
|
|
|
|
4. |
График зависимости UН~=f(IН) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
График зависимости UН~=f(Iн) |
|
|
|
|||
|
3.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
мВ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н~, |
1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
|
|
|
|
|
Iн, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
Внутреннее сопротивление ri СПН: |
|
|
|
|
|
|||
= |
∆ н |
= |
н (мин) − н (макс) |
= |
4,54 − 4,9 |
= |
−0,36 |
= 0,13 |
|
|
|
|
|||||
|
∆ н |
|
н (макс) − н (мин) |
|
1 − 3,7 |
|
−2,7 |
|
|
|
|
|
|||||
н (мин), н (макс)– напряжение на выходе СПН при н (мин), н (макс), соответственно.
Для максимального значения тока нагрузки н (макс) определить мощность суммарных потерь в СПН Р∑= РВХ-РН и относительное значение потерь на РЭ рРЭ= РРЭ/ Р∑.
н (макс) = 3,7
Р∑= РВХ-РН = 20,4-16,8 = 3,6 рРЭ= РРЭ/ Р∑ = 1,63/3,6 = 0,45
Снятие нагрузочной характеристики
Таблица 2 – Снятие нагрузочной характеристики
№ |
Экспериментальные данные |
|
Расчетные данные |
|
|||||
изм |
UВХ, |
IВХ, А |
Uн, В |
UН~, |
UРЭ, |
РВХ, |
РН, Вт |
РРЭ, |
η |
|
В |
|
|
мВ |
В |
Вт |
|
Вт |
|
1 |
52 |
0,32 |
4,2 |
3,2 |
1,02 |
16,64 |
4,2 |
0,33 |
0,25 |
2 |
54 |
0,33 |
4,4 |
3,4 |
1,05 |
17,82 |
4,4 |
0,35 |
0,37 |
3 |
56 |
0,34 |
4,5 |
3,1 |
1,77 |
19,04 |
4,5 |
0,60 |
0,47 |
4 |
58 |
0,34 |
4,5 |
3,2 |
3,63 |
19,72 |
4,5 |
1,24 |
0,57 |
5 |
60 |
0,34 |
4,5 |
3,5 |
4,76 |
20,4 |
4,5 |
1,62 |
0,82 |
Расчет
1.РВХ = UВХ * IВХ;
2.РН = UН* IН;
3.РРЭ = UРЭ* IВХ;
4.η = РН / РВХ;
5
|
|
|
Графики зависимостей |
|
|
|
|
||||
По результатам экспериментальных и расчетных данных построить |
|||||||||||
зависимости UН=f(UВХ), UРЭ=f(UВХ), η=f(UВХ), UН~=f(UВХ) |
|
||||||||||
1. |
График зависимости UН=f(UВХ) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
График зависимости UН=f(UВХ) |
|
|
|
|||||
|
4.55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н,В 4.35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
51 |
52 |
53 |
54 |
55 |
56 |
57 |
58 |
59 |
60 |
61 |
|
|
|
|
|
|
UВХ, В |
|
|
|
|
|
2. |
График зависимости UРЭ=f(UВХ) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
График зависимости UРЭ=f(UВХ) |
|
|
|
|||||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
3.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
51 |
52 |
53 |
54 |
55 |
56 |
57 |
58 |
59 |
60 |
61 |
|
|
|
|
|
|
UВХ, В |
|
|
|
|
|
6
3. |
График зависимости η=f(UВХ) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
График зависимости η=f(UВХ) |
|
|
|
|||||
|
0.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
51 |
52 |
53 |
54 |
55 |
56 |
57 |
58 |
59 |
60 |
61 |
|
|
|
|
|
|
UВХ, В |
|
|
|
|
|
4. |
График зависимости UН~=f(UВХ) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
График зависимости UН~=f(UВХ) |
|
|
|
|||||
|
4.55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uн, |
4.35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
51 |
52 |
53 |
54 |
55 |
56 |
57 |
58 |
59 |
60 |
61 |
|
|
|
|
|
|
UВХ, В |
|
|
|
|
|
Коэффициент стабилизации Кст СПН: |
|
|
|
|
|
||||||
∆вх ∆нном
Кст = ∆н ∆вхном
∆вх = вх (макс) − вх (мин) = 60 − 52 = 8
7
∆ н = ∆ н( вх макс) − ∆ н( вх мин) = 4,5 − 4,2 = 0,3
∆ вх ном = 60 В
∆ н ном − значение напряжения на нагрузке при ∆ вх ном = 60 В
∆ н ном = 4,5
Кст = ∆ вх ∆ нном = 8 4,5 = 26,7 0,075 = 2,0025 ∆ н ∆ вхном 0,3 60
Для максимального значения вх (макс) определить мощность суммарных потерь в СПН Р∑= РВХ-РН и относительное значение потерь на РЭ рРЭ= РРЭ/ Р∑.
вх (макс) = 60
Р∑= РВХ-РН =20,4-4,5=15,9 рРЭ= РРЭ/Р∑ = 1,62/15,9=0,10
Вывод: В ходе данной работы, было проведено ознакомление с функциональной и электрической принципиальной схемами исследуемого стабилизирующего преобразователя напряжения постоянного тока (СПН), а
также с принципом работы элементов принципиальной схемы.
8