ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы

Закрепить знания принципов работы и рабочих свойств стабилизаторов постоянного напряжения с ключевым режимом работы регулирующего элемента.

Освоить методику экспериментального определения значений показателей качества компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения с широтно-импульсным и релейным принципами регулирования и оценить достоинства и недостатки каждого из стабилизаторов путем сравнения численных значений показателей качества.

Описание лабораторного макета стабилизатора и указания

По проведению экспериментальных исследований

Экспериментальные исследования проводятся на макетах, смонтированных и установленных в рабочем отсеке лабораторной установки УНТЦ СПбГУТ (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Внешний вид сменного блока

«Импульсный стабилизатор постоянного напряжения»

Для проведения исследований на вход исследуемой схемы стабилизатора подается напряжение от встроенного источника постоянного нестабилизированного напряжения. Это напряжение регулируется в пределах от 5 до 20 В. Источник имеет защиту от кратковременной перегрузки по току нагрузки. При перегрузке начинает мигать светодиод «Перегрузка». Входное напряжение и потребляемый ток контролируются с помощью PV1 и PA1 лабораторной установки. Значение тока нагрузки устанавливается путем изменения сопротивления блока нагрузок (правая панель лабораторной установки, ручка переключателя «R_н грубо» и ручка переменного резистора «R_н точно»). Примерные пределы изменения R_н: от 1300 Ом в положении «1» до 17 ОМ в положении «11» переключателя «R_н грубо». В положении «Х.Х.» R_н =∞. Напряжение на нагрузке (выходное напряжение) контролируются вольтметром PV2 и миллиамперметром PA2.

Введение

При оценке качества функционирования стабилизаторов напряжения необходимо определить численные значения его основных показателей качества:

- коэффициент стабилизации К_ст;

- относительной нестабильности выходного напряжения dU,%;

- выходного сопротивления R_вых;

- коэффициента полезного действия h.

Коэффициент стабилизации выходного напряжения стабилизатора определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки R_н (R_н =
= const) в соответствии с соотношением:

        (5.1)

Номинальное значение входного напряжения U_{вх ном}, выходногонапряжения U_{вых ном}, измеряются вольтметрами РV1 и РV2, установленным на приборной панели установки.

Относительная нестабильность выходного напряженияd_U%

(5.2)

также определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки
R_н = const.

Значение динамического выходного сопротивления стабилизатора R_вых дин определяется при постоянной величине входного напряжения U_вх –const (т.е.∆U_вх=0)

,                                         (5.3)       

где ∆U_вых – отклонение выходного напряжения стабилизатора от его номинального значения, соответствующее изменению тока нагрузки на величину ∆I_н (∆I_н =I_{н ном} – I_{н min}) .

Потери мощности в элементах стабилизатора оцениваются его коэффициентом полезного действияh:

                                               (5.4)       

или

.                                      (5.5)    

Коэффициент пульсаций выходного напряжения стабилизатора определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки R_н (R_н = const) в соответствии с соотношением:

.(5.6)

Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с широтно-импульсным регулированием (рис. 5.2).

· Переключатель S1 на панели ИСН установить в верхнее положение.

· Переключатель «R_н грубо» установить в положение «5».

· Вольтметры PV1 и PV2 установить в режим измерения постоянного напряжения. Миллиамперметр РА1 установить в режим измерения постоянного тока.

· Включить электропитание установки.

· Включить источник постоянного напряжения.

· Входное напряжение установить регулятором U_ип источника питания, контролировать вольтметром PV1.

· Выходное напряжение установить регулятором R1, контролировать вольтметром PV2.

· Ток нагрузки установить регуляторами «R_н грубо» и «R_н точно», контролировать амперметром PА2.

Рис. 5.2. Схема соединений элементов установки коммутационными шнурами

для исследования компенсационного стабилизатора

с широтно-импульсным регулированием