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

41318. Изучение команд обращения к портам. Реализа-ция последовательного и параллельного обмена данными 149.5 KB
  Основные теоретические положения Организация ввода вывода в микропроцессорной системе Вводом выводом ВВ называется передача данных между ядром ЭВМ включающим в себя микропроцессор и основную память и внешними устройствами ВУ. Управляющие данные от процессора называемые также командными словами или приказами инициируют действия не связанные непосредственно с передачей данных например запуск устройства запрещение прерываний и т. Управляющие данные от внешних устройств называются словами состояния; они содержат информацию об...
41319. Изучение команд пересылки данных МК МС 68HC908GP32 1.63 MB
  Практически изучить команды пересылки данных МК МС 68HC908GP32 ПК ПО. Методические материалы и литература: Методические указания по выполнению практических работ; Иллюстративный материал: команды управления на языке SM для МП. При запуске МК процедура RЕSЕТ в РС автоматически загружается адрес первой команды выполняемой программы вектор начального запуска из двух...
41320. Изучение команд передачи управления 4.09 MB
  Практически изучить команды передачи управления . Методические материалы и литература: Методические указания по выполнению практических работ; Иллюстративный материал: команды операций над числами . При этом использовать описание работы лабораторный блок ПК иллюстрационный материал; В практической части отработать следующие подразделы: Рассмотреть команды передачи управления; Выполнить примеры и отразить их в отчёте; Проанализировать результаты выполненных примеров. Основные теоретические положения Способы...
41321. Изучение программной модели команд управления на языке SM для МП 1.1 MB
  Практически изучить программную модель команд управления на языке SM для МП. Методические материалы и литература: Методические указания по выполнению практических работ; Иллюстративный материал: команды управления на языке SM для МП. При этом исполнение текущей последовательности команд приостанавливается прерывается а вместо нее начинает выполняться другая последовательность соответствующая данному прерыванию.
41322. Изучение команд операций над числами 1.62 MB
  Основные теоретические положения Структура команд Любая команда ЭВМ обычно состоит из двух частей: операционной и адресной. Трехадресная команда легко расшифровывалась и была удобна в использовании но с ростом объемов ОЗУ ее длина становилась непомерно большой. Пример программы в командах процессора Перед вами короткая программа для процессора семейства 1п1е1 которая увеличивает число находящееся в регистре ах. Пример программы в командах процессора Несмотря на то что приведенная программа по длине явно больше чем...
41323. Изучение команд операций с битами 5.5 MB
  Каждая команда МК подгруппы РIС16F8Х представляет собой 14битовое слово разделенное на код операции ОРСОDЕ и поле для одного и более операндов которые могут участвовать или не участвовать в этой команде.1 Основные форматы команд МК Команды работы с битами Отличительной особенностью данной группы команд является то что они оперируют с однобитными операндами в качестве которых используются отдельные биты регистров МК. отрицание логическое НЕ логическая операция над одним операндом результатом которой является...
41324. Исследование состава и возможностей ИС РПО для семейства МК АVR 3.63 MB
  Основные теоретические положения Программная среда АVR Studio Фирма Аtmel разработчик микроконтроллеров АVR очень хорошо позаботилась о сопровождении своей продукции. Для написания программ их отладки трансляции и прошивки в память микроконтроллера фирма разработала специализированную среду разработчика под названием АVR Studio Программная среда АVR Studio это мощный современный про граммный продукт позволяющий производить все этапы разработки программ для любых микрокон троллеров серии АVR ....
41325. Работа с ИС РПО для семейства МК АVR 5.99 MB
  Если уже есть файл с текстом программы на Ассемблере и просто необходимо создать проект а затем подключить туда готовый программный файл снимите соответствующую галочку. Оно должно содержать имя файла куда будет записываться текст программы. При выборе этого элемента диалог создания проекта будет автоматически запускаться каждый раз при запуске программы VR Studio.ps; файл куда будет помещен текст программы на Ассемблере Prog1.
41326. Лабораторная работа Определение скорости полета пули методом баллистического маятника 461 KB
  Приборы: пули свинцовые 5 штук; пневматическое ружье; баллистический маятник; аналитические весы 0001 г; технические весы 1 г; линейка 1 см; секундомер 01 с. где d расстояние от зеркальца до шкалы; n отклонение “зайчика†по шкале; расстояние от оси вращения до точки удара пули; l расстояние от оси вращения до центра тяжести; h высота поднятия цента тяжести;  угол отклонения; масса пули m.