20175

ИССЛЕДОВАНИЕ СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ ВЫПРМИТЕЛЯ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Экспериментальное определение коэффициента пульсации на входе и выходе фильтров и коэффициентов фильтрации фильтров различного типа. Краткие сведения о сглаживающих фильтрах. Данная лабораторная работа посвящена знакомству с пассивными фильтрами типа LC. В сглаживающих фильтрах применяются специальные катушки индуктивности магнитопроводы которых имеют воздушный немагнитный зазор.

Русский

2013-07-25

147.5 KB

18 чел.

9

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ СГЛАЖИВАЮЩИХ

ФИЛЬТРОВ ВЫПРМИТЕЛЯ.

2.1. Цель работы.

  1.  Исследование свойств пассивных сглаживающих фильтров различного типа.

2.2. Задание.

2.2.1. Исследование формы напряжения на входе и выходе фильтров различного типа .

2.2.2. Экспериментальное определение коэффициента пульсации на входе и выходе фильтров и коэффициентов фильтрации фильтров различного типа.

2.3. Краткие сведения о сглаживающих фильтрах.

При преобразовании переменного тока в постоянный после выпрямления переменного тока напряжение на нагрузке получается пульсирующим, имеющим  постоянную и переменную составляющие. Для уменьшения переменной составляющей до величины, при которой обеспечивается нормальная работа потребителей постоянного тока, используются сглаживающие фильтры (СФ).

В идеальном СФ падение напряжения постоянного тока равно 0, а падение напряжения переменного тока близко к бесконечно большой величине. Эффект сглаживания обеспечивается путем подавления переменной составляющей с помощью реактивного сопротивления большой величины, либо путем ее шунтирования реактивным сопротивлением очень малой величины. Реактивным сопротивлением обладают энергоемкие реактивные элементы: индуктивные катушки и конденсаторы.

Сглаживающие фильтры, в состав которых входят реактивные элементы типа L, C и R, называются пассивными. Если же кроме реактивных элементов сглаживающие фильтры имеют еще и усилительные элементы - транзисторы, то они носят название активных или транзисторных.

Данная лабораторная работа посвящена знакомству с пассивными фильтрами типа LC. В общем случае индуктивность катушки L зависит от протекающего на ее обмотке тока. В сглаживающих фильтрах применяются специальные катушки индуктивности, магнитопроводы которых имеют воздушный (немагнитный) зазор. Индуктивность такой катушки практически не зависит от тока, поэтому пассивные сглаживающие фильтры можно рассматривать как линейные четырехполюсники с постоянными параметрами, т.е. постоянной индуктивностью катушки и емкостью конденсатора.

Для классификации пассивных сглаживающих фильтров применяются различные признаки. Известно, что в четырехполюсниках, которые содержат L и C, могут возникать резонансные явления. Пассивные сглаживающие фильтры, у которых индуктивность катушки L и емкость конденсатора С выбираются из условия получения такой величины собственной частоты фильтра, которая ниже частоты пульсации выпрямленного напряжения , называются нерезонансными. Если же собственная частота LC-контура равна или кратна частоте пульсации выпрямленного напряжения, то фильтр носит название резонансный. 

По числу фильтрующих элементов, входящих в состав нерезонансных сглаживающих фильтров, последние подразделяются на однозвенные и многозвенные. В свою очередь однозвенные классифицируются по типу фильтрующих элементов следующим образом: индуктивные сглаживающие фильтры (рис.2.1), у которых последовательно нагрузке включается катушка, имеющая такую индуктивность L, при которой справедливо неравенство L>>Rн, где Rн - сопротивление нагрузки, емкостные сглаживающие фильтры (рис. 2.2), у которых параллельно нагрузке включается конденсатор, имеющий такую емкость С, при которой выполняется неравенство , Г - о б р а з н ы е  индуктивно-емкостные сглаживающие фильтры (рис. 2.3), у которых катушка индуктивности включается последовательно нагрузке, а конденсатор - параллельно.

Многозвенные сглаживающие фильтры получаются последовательным включением однозвенных. Примером простейшего двухзвенного сглаживающего фильтра является П - о б р а з н ы й  CLC - фильтр, который состоит из последовательно соединенных емкостного и Г - образного индуктивно-емкостного фильтров (рис. 2.4).



  1.  Краткое описание макета лабораторной установки.

Принципиальная схема макета представлена на лицевой панели.

Назначение элементов макета:

               S1 - тумблер включения сети.

               F1 - предохранитель для защиты схемы макета от токов перегрузок и короткого замыкания.

              H1 - лампочка сигнализации наличия напряжения на входе макета.

               T1 - силовой понижающий трансформатор.

VD1…VD4 - полупроводниковые диоды (вентили), предназначены для преобразования переменного напряжения в постоянное.

 L1, L2, C1,

       C2, R1 - индуктивности, емкости и резистор, предназначены для создания схем фильтров.

       S2…S7 - тумблеры предназначены для создания схем фильтров.

     PV и PA - вольтметр и миллиамперметр для измерения напряжения и тока нагрузки.

   RН1…RН2 - резисторы нагрузки.

                S8 - тумблер для подключения входа осциллографа к входу "1" или выходу "2" исследуемого фильтра.

                S9 - переключатель для ступенчатого изменения тока нагрузки.

        X1, X2 - гнезда для подключения осциллографа.

2.5. Порядок выполнения работы.

  1.  Ознакомиться с расположением органов управления макета и осциллографа.
    1.  Определить зависимость коэффициента пульсации Кп на выходе индуктивного L1 - фильтра и емкостного C1 - фильтра от тока нагрузки.

Показания приборов записать в соответствующие графы таблицы 2.1.

По опытным данным определить расчетные значения.

Таблица 2.1.

Фильтр

Положение переключателя S9

Опытные данные

Расчетные значения

U0, B

I0, mA

h, см

Umax1г., B

Kп

L1

1

2

3

4

20

18,5

18

17

0

32

48

92

5,5

2,7

2,3

1,9

1,375

0,675

0,575

0,475

25%

25%

25%

25%

L2

1

2

3

4

29

24

23

20

0

46

62

100

0,4

1,5

1,8

2,4

0,1

0,375

0,45

0,6

25%

25%

25%

25%




2.5.3. Снять осциллограммы напряжений для индуктивного L1 - фильтра и емкостного С1 - фильтра при различных токах нагрузки.

Для удобства сравнения и анализа осциллограммы располагать одну под другой.

Подключить осциллограф к гнездам Х1 - Х2. Скомутировать на макете L1 - фильтр. Переключатель S9 установить в положение 1. Подключить осциллограф на вход L1 - фильтра и зарисовать осциллограмму напряжения.

Подключить осциллограф на выход L1 - фильтра и зарисовать форму напряжения, устанавливая переключатель S9 в положения 1, 2, 3, 4. Одновременно записывая значения и амплитуду переменной составляющей h, см в таблицу 2.1. По опытным данным таблицы 2.1. рассчитать амплитуды первых гармоник Umax1г. и коэффициенты пульсаций Кп по формулам:

,

где h - напряжение (высота изображения в сантиметрах);

   U0 - постоянная составляющая (среднее значение) напряжения, берется из таблицы 2.1.

Скомутировать на макете С1 - фильтр и произвести измерения аналогично L1 - фильтру. По данным таблицы 2.1. построить график зависимости  в одной системе координат для обоих фильтров.

2.5.4. Определить коэффициент фильтрации для фильтров L1C1, L2C2, R1C2 и снять осциллограммы напряжения на входе (без фильтра) и выходе L1C1 - фильтра.

Показания приборов записать в соответствующие графы таблицы 2.2. По опытным данным определить расчетные значения.

Таблица 2.2.

Фильтр

Положение переключателя S9

Опытные данные

Расчетные значения

U0, B

h, см

Umax1г., B

Kп

Кф

Без фильтра

L1C1

L2C2

R1C2

3

18

18

18

18

5,7

0,6

0,6

0,6

1,425

0,15

0,15

0,15

8%

0,83%

0,83%

0,83%

10

10

10

10

Примечание: положение переключателя S9 устанавливается

в зависимости от номера бригады.

Номер бригады

3,7

Положение переключателя S9

3



Установить все тумблеры в положение "выкл" и отключить макет и осциллограф.

По опытным данным таблицы 2.2. рассчитать амплитуды первых гармоник , коэффициенты пульсации Кп и коэффициенты фильтрации Кф по формулам:

,

где  h - высота изображения на осциллографе,

    U0 - постоянная составляющая (среднее значение) напряжения,

 Кпвх - коэффициент пульсации на входе,

Кпвых - коэффициент пульсации на выходе.

Проанализировать результаты измерений и вычислений.

2.6. Содержание отчета.

2.6.1. Схемы исследуемых фильтров.

2.6.2. Осциллограммы напряжений L1 и C1 - фильтров при различных токах нагрузки.

2.6.3. Таблицы 2.2. и 2.2., графики зависимости Кп = f  (I0).

2.6.4. Краткие выводы по лабораторному занятию.

2.7. Контрольные вопросы.

2.7.1. Почему с ростом тока нагрузки амплитуда переменной составляющей на выходе L - фильтра уменьшается, а на выходе C - фильтра увеличивается?

2.7.2. Как определяется амплитуда первой гармоники выпрямленного напряжения?

2.7.3. Какое влияние оказывают пульсации напряжения питания на аппаратуру связи?

2.7.4. Поясните графики зависимости Кп = f (I0) для L - фильтра и C - фильтра.

2.7.5. К какому типу относятся исследуемые фильтры?

2.7.6. Когда применяют RC - фильтры и LC - фильтры? Почему?

2.7.7. Почему индуктивный фильтр лучше сглаживает пульсации при больших токах нагрузки, а емкостной - при малых токах нагрузки?

  1.  В чём заключается физический процесс сглаживания пульсации

L - фильтрами, C - фильтрами?

Л И Т Е Р А Т У Р А

  1.  Электропитание устройств связи. Под ред. проф. В.Е. Китаева. - М.: Радио и связь, 1988 - 280с.

О.А. Домарацкий и др. Электропитание устройств связи. - М.: Ради и связь, 1981 - 320с.

В.М. Бушуев. Электропитание устройств связи. - М.: Радио и связь, 196 - 238 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49474. Создание компьютерной программы «Формирование статистики звонков аппарата Градиент» 49.19 KB
  Компьютерные продукты являются объектами нематериальных активов – это часть активов предприятия, которые обладают стоимостью, но не имеют материального содержания. Они используются в хозяйственном обороте и способны приносить доход. Расчет оплаты специалистов производиться исходя из дневной тарифной ставки каждого.
49475. Проектирование железнодорожной линии в Читинской области 447.5 KB
  В соответствии с заданным соотношением вагонного состава определяется количество вагонов соответствующего типа и длина поезда: 1 где: Ln длина поезда м; ni количество вагонов iго типа; li длина вагонов iго типа м; lл длина локомотива м; Количество вагонов определяется: 2 где: Q – масса поезда т; Длина приёмо-отправочных путей принимается равной 1050 м. 40001200 800 600 Наименьшая длина прямой: а Нормативные условия: между кривыми направленными в одну сторону между кривыми направленными в...
49476. Моделирование тренажера для тенисистов 97.38 KB
  Тренажер представляет собой комнату с тремя стенами ,у входа теннисист. Он может подавать мячи в произвольном направлении. Мячи отражаются от стен .Теннисист может отражать мячи двигаясь поперек входа. В процессе игры фиксируется число мячей ,поданных теннисистом и число пропущенных мячей.