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

21 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

6388. Преимущества использования XML 30.28 KB
  Преимущества использования XML. XML позволяет компоновать документ из отдельных независимых элементов. Использование XML даёт возможность передавать по сети не весь ресурс, а лишь ту его часть, которая требуется пользователю. XML упрощает создание н...
6389. Переменные в Web-программировании 34.07 KB
  Переменные. Для объявления переменной используется следующее выражение: [модификаторы] тип имя_переменной В данном случае тип - это либо один из простых типов (int, char, Boolean и т. д.), либо имя класса. Простые типы используются так же, как...
6390. Оператор import в Web-программировании 28.61 KB
  Оператор import. Чтобы избавить разработчика от необходимости указывать полные имена и в то же время позволить ему воспользоваться преимуществами пакетов, используется оператор import. Если вы собираетесь работать в программе с другими классами паке...
6391. Объекты в языке JavaScript 106.95 KB
  Объекты. В языке JavaScript не предусмотрены средства для работы с классами в том виде, в котором они реализованы в C++ или Java. Разработчик сценария не может создать подкласс на основе существующего класса, переопределить метод или выполнить какую...
6392. Объекты в Web-программировании 39.8 KB
  Чтобы вызвать метод setTimeout () объекта Window, достаточно указать имя этого метода и задать параметры, а чтобы узнать имя окна, можно обратиться к свойству name. Обращение document.write () означает то же самое, что и window.document.write (), об...
6393. Основы Web-программирования на PHP 29.74 KB
  PHP. Быстрый старт. Первая программа на PHP. Вставив инструкцию print междуPHP-тегами, мы даем команду серверу послать приветствие Hello, world! в браузер. Это аналогично тому, что мы ввели данный текст в HTML-код...
6395. Мировоззрение и его исторические типы 72.5 KB
  Мировоззрение и его исторические типы Менталитет и мировоззрение Мировоззрение в современную эпоху Исторические типы мировоззрения Мифология как исторически первый тип мировоззрения Религия как тип мировоззрения Ме...
6396. Философия как тип мировоззрения 62.5 KB
  Философия как тип мировоззрения Философия и другие типы мировоззрения Структура философии Различные типы философствования Философия и другие типы мировоззрения Любое мировоззрение связано с осмыслением мира, выявлением смысла. В ми...