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

20 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

53671. Consolidation. Generalization 50 KB
  Now we are going to revise some rules about quantifiers. You know that quantity can be expressed not only by numbers – one, two, three or the first, the second etc; but also with special words. And we should remember these words.
53672. Конспект урока по баскетболу 53.5 KB
  Совершенствовать остановку прыжком Развивающие: развивать координационные способности с помощью эстафет Воспитательные: командный дух с помощью эстафет Части урока Частные задачи Средства Дозировка Методические указания Команды Форма проведения Подготовительная Организованно начать урок Построение 2мин Следить за дисциплиной Следить за слаженностью выполнения строевых упражнений за осанкой...
53673. Конспект урока по баскетболу в 7 классе 47 KB
  Ноги не сгибать Задняя нога прямая Равняйсь Смирно Вольно На носках марш На пятках марш На внешней стороне стопы марш На внутренней стороне стопы марш Бегом марш Бег с высоким поднимание колена марш Бег спиной вперед марш Противоходом марш Змейкой марш Шагом марш На месте шагом марш Стой раз два Фронтальная Основная 2025мин Совершенствование скорости реакции посредством игры в баскетбол Разделить на 2 команды. Однако тот не может начать эстафету пока предыдущий игрок не пересечет стартовую...
53675. Конспект урока по баскетболу в 8 классе 45.5 KB
  Части урока Частные задачи Средства Дозировка Методические указания Команды Форма проведения Подготовительная 1015мин Организованно начать урок Подготовить организм к предстоящей нагрузке Построение приветствие постановка задач Упражнения в ходьбе: на носках руки перед грудью кисти скрепить в замок круговые вращения в кистях; на пятках руки вперед на внешней стороне стопы на внутренней...
53676. Изготовление открытки к 23 февраля 72 KB
  Задачи: Образовательные: Познакомить с историческими сведениями о празднике День защитника отечества; Расширить практические навыки по изготовлению открыток; Воспитательные: Воспитание дисциплинированности активности уважения друг к другу; Воспитание культуры учащихся внимательности. 2 Создание эмоционального настроя Праздник всех солдатов наших Вот что значит этот день День защитников отважных Да и просто всех парней Ведь любой из них мечтает Защитить детей семью Покорить хоть чтото в мире И найти свою судьбу Слушают...
53677. Воображение 60.5 KB
  Познакомить студентов с понятием воображение с функциями видами воображения способами создания образов воображения. План урока с хронометражем времени: Организационный момент 5 минут; Опрос по пройденной теме 15 минут; Изучение нового материала 50 минут; понятие воображение функции воображения; виды воображения; приемы создания образов воображения. А сейчас приступаем к работе запишите себе пожалуйста тему урока Воображение.
53678. Конспект урока по физической культуре 38.5 KB
  На раз руки к плечам на два вверх на 3 к плечам на 4 на пояс руки в стороны. 4 спокойный бег 5 ходьба 1012 мин 30 сек 34 раз 56 раз 56 раз 67 раз 1012 раз 56 раз 78 раз 56 раз 1015 раз Вращения головы медленно Вращения как можно с большой амплитудой. Построение в ширинку делимся на команды на первыйвторой Игра в волейбол 2530 мин 1520 раз Упражнения делать по команде преподавателя.