Исследование управляемого тиристорного

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Лабораторная работа № 1 «Исследование однофазных

выпрямителей и сглаживающих фильтров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Лабораторная работа № 2 «Исследование управляемого

тиристорного выпрямителя» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3. Лабораторная работа № 3 «Исследование биполярного

и полевого транзистора» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4. Лабораторная работа № 4 «Исследование усилительных

каскадов на биполярных транзисторах» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5. Лабораторная работа № 5 «Исследование операционного

усилителя» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

6. Лабораторная работа № 6 «Исследование импульсных схем

мультивибраторов, одновибраторов и блокинг-генераторов» . . . . . . . . 20

7. Лабораторная работа № 7 «Исследование логических

интегральных микросхем» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

8. Лабораторная работа № 8 «Исследование усилителей

мощности» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ И

СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ

Цель работы – практическое ознакомление со схемами выпрямителей и фильтров, сравнительная оценка исследуемых схем.

1. Подготовка к работе

1.1. Указать назначение выпрямителей.

1.2. Указать назначение сглаживающих фильтров.

1.3. Дать определение коэффициентов пульсации и сглаживания.

1.4. Как включается емкостной и индуктивный фильтры относительно нагрузки и почему?

2. Оборудование: лабораторный стенд, блок № 8, соединительные провода, токовый шунт.

3. Задание № 1. Исследование схем выпрямителей.

3.1.Снять и построить внешнюю характеристику U_o = f(I_o) однополупериодного выпрямителя; рассчитать коэффициенты пульсаций q при разных значениях нагрузки; зарисовать осциллограммы напряжений на вторичной обмотке трансформатора и на выходе выпрямителя для одного из значений нагрузки; проследить за влиянием величины нагрузки на пульсации выпрямленного напряжения.

3.2. Произвести аналогичные вышеуказанные построения, расчеты, наблюдения, снять осциллограмму выпрямленного напряжения двухполупериодного выпрямителя, собранного по схеме с выводом средней точки.

3.3. Произвести перечисленные в п.п. 3.1. построения, расчеты, наблюдения, снять осциллограмму выпрямленного напряжения двухполупериодного выпрямителя, собранного по мостовой схеме.

Задание № 2. Исследование различных схем сглаживающих фильтров на примере одного из выпрямителей (задается преподавателем).

Снять и построить внешние характеристики U_o = f(I_o) собранного по заданной схеме выпрямителя при подключении к его нагрузке всех типов сглаживающих фильтров: L – фильтр, C – фильтр, Г– образный и П - образный LC – фильтры, Г- образный и П – образный RC – фильтры; рассчитать коэффициенты пульсаций q и сглаживания S для всех типов фильтров при различных нагрузках; зарисовать осциллограммы выпрямленных напряжений для одного из значений нагрузки.

5. Порядок выполнения задания № 1.

5.1. Исследование однополупериодного выпрямителя.

5.1.1. Собрать схему однополупериодного выпрямителя с нагрузкой R2 (без подсоединения к клеммам вторичной обмотки трансформатора) и измерительными приборами согласно рис. 1.1.

5.1.2. После проверки схемы преподавателем соединить ее с клеммами вторичной обмотки трансформатора, Сетевой тумблер поставить в положение ВКЛ, подав на схему переменное напряжение 24 В. Нажать кнопки СЕТЬ, ОСЦИЛЛОГРАФ.

5.1.3. Измерить постоянную составляющую выпрямленного тока с помощью мультиметра, выставленного на измерение постоянного тока (подключить к нему шунт с пределом измерения тока, указанным на фальшпанели).

5.1.4. Измерить сначала постоянную составляющую выпрямленного напряжения U_o, а затем – действующее значение переменной составляющей с помощью второго мультиметра, выставленного на измерение, соответственно, сначала – постоянного, затем – переменного напряжений и подключенного к клеммам Х21 и Х22.

5.1.5. Аналогичные измерения провести при подсоединении нагрузочных сопротивлений R3 и R4. При этом сначала поставить перемычку для подсоединения последующего сопротивления, а затем убрать перемычку для подсоединения предыдущего сопротивления нагрузки. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Rн	Io, мА	Uo, B	U~, B	q
R2
R3
R4

5.1.6. По результатам измерений построить нагрузочную характеристику

U_o = f(I_o) и рассчитать коэффициент пульсаций q однополупериодного выпрямителя при разных значениях нагрузки. Сделать вывод о влиянии нагрузки на величину пульсаций. Оставить перемычку на нагрузочном сопротивлении R3.

Примечание: нагрузочные характеристики всех схем выпрямителей строить в одних координатах.

5.1.7. Подключить осциллограф к выходу выпрямителя: «У» - Х21, « » - Х22.

Кнопку осциллографа «@/~» не нажимать, оставив ее в положении «~» (при нажатии кнопки изображение на экране сместится вверх на величину постоянной составляющей выпрямленного напряжения). Зарисовать осциллограмму выпрямленного напряжения, добившись с помощью ручек РАЗВЕРТКА, СТАБ, ВОЛЬТ/ДЕЛ, ВРЕМЯ/ДЕЛ устойчивого и удобного для наблюдения изображения на экране осциллографа.

5.1.8. Подключая нагрузочные сопротивления R2 и R4 способом, указанным в п.п. 5.1.5., наблюдать по осциллографу влияние нагрузки на величину пульсаций. Сделать вывод о соотношении нагрузочных сопротивлений.

5.1.9. Подключить осциллограф к клеммам вторичной обмотки трансформатора и зарисовать осциллограмму выпрямленного напряжения при том же уровне усилия осциллографа и при нагрузочном сопротивлении R3.

Примечание: все последующие осциллограммы в работе снимать при неизменном уровне усилия осциллографа.

5.2. Исследование двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки.

5.2.1. Собрать схему двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки с нагрузкой R2 (без подсоединения к клеммам вторичной обмотки трансформатора) и измерительными приборами согласно рис. 1.2.

5.2.2. После проверки схемы преподавателем соединить ее с клеммами вторичной обмотки трансформатора. Сетевой тумблер поставить в положение ВКЛ, подав на схему переменное напряжение 48 В с выводом средней точки. Нажать кнопки СЕТЬ, ОСЦИЛЛОГРАФ.

5.2.3. Произвести измерения, расчеты, сделать выводы и зарисовать осциллограмму выпрямленного напряжения аналогично п.п. 5.1.3. – 5.1.8.. Результаты измерений занести в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Rн	Io, мА	Uo, B	U~, B	q
R2
R3
R4

5.3. Исследование двухполупериодного выпрямителя, собранного по мостовой схеме.

5.3.1. Собрать схему мостового выпрямителя с нагрузкой R2 (без подсоединения к клеммам вторичной обмотки трансформатора) и измерительными приборами согласно рис. 1.3.

5.3.2. После проверки схемы преподавателем соединить ее с клеммами вторичной обмотки трансформатора. Сетевой тумблер поставить в положение ВКЛ, подав на схему переменное напряжение 24 В. Нажать кнопки СЕТЬ и ОСЦИЛЛОГРАФ.

5.3.3. Произвести измерения, расчеты, сделать выводы и зарисовать осциллограмму выпрямленного напряжения аналогично п.п. 5.1.3. – 5.1.8.. Результаты измерений занести в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Rн	Io, мА	Uo, B	U~, B	q
R2
R3
R4

5.3.4. Отключить стенд, нажав кнопки ОСЦИЛЛОГРАФ, СЕТЬ и выключив сетевой тумблер.

6. Порядок выполнения задания № 2.

6.1. Исследование различных схем сглаживающих фильтров.

6.1.1. Собрать схему указанного преподавателем выпрямителя (рис. 1.1., 1.2., 1.3.) с нагрузкой R2, дополнительно подсоединив к нагрузке один из возможных типов фильтров, изображенных на рис. 1.4.. 1.9.

6.1.2. После проверки схемы преподавателем соединить ее с клеммами вторичной обмотки трансформатора. Сетевой тумблер поставить в положение ВКЛ, подав на схему переменное питание. Нажать кнопки СЕТЬ и ОСЦИЛЛОГРАФ.

6.1.3. Измерить постоянную составляющую выпрямленного тока с помощью мультиметра, выставленного на измерение постоянного тока (подключить к нему шунт с пределом измерения тока, указанным на фальшпанели).

6.1.4. Измерить сначала постоянную составляющую выпрямленного напряжения U_o, а затем – действующее значение переменной составляющей с помощью второго мультиметра, выставленного на измерение, соответственно, сначала – постоянного, затем – переменного напряжений и подключенного к клеммам Х21 и Х22.

6.1.5. Аналогичные измерения провести при подсоединении фильтра к нагрузочным сопротивлениям R3 и R4. При этом сначала поставить перемычку для подсоединения последующего сопротивления, а затем убрать перемычку для подсоединения предыдущего сопротивления нагрузки. Результаты измерений занести в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Rн	Io, мА	Uo, B	U~, B	q
R2
R3
R4

6.1.6. По результатам измерений построить нагрузочную характеристику

U_o = f(I_o) и рассчитать коэффициенты пульсаций q и сглаживания S при разных нагрузках. Сделать вывод о влиянии нагрузки на работу фильтра. Оставить перемычку на нагрузочном сопротивлении R3.

Примечание: нагрузочные характеристики выпрямителя со всеми типами фильтров строить в одних координатах.

6.1.7. Вместо мультиметра к выходу выпрямителя подключить осциллограф: «У» - Х21, «^» - Х22. Кнопка осциллографа «@/~ » - в положении «~» (при нажатии кнопки изображение на экране сместится вверх на величину постоянной составляющей выпрямленного напряжения). Зарисовать осциллограмму выпрямленного напряжения, добившись с помощью ручек РАЗВЕРТКА, СТАБ, ВОЛЬТ/ДЕЛ устойчивого и удобного для наблюдения изображения на экране осциллографа (можно оставить усилие осциллографа, установленное ранее при исследовании выпрямителей).

6.1.8.Подключая нагрузочные сопротивления R2 и R4 способом, указанным в п.п. 6.1.5., наблюдать по осциллографу влияние нагрузки на работу фильтра.

6.1.9.Выключить сетевой тумблер.

6.1.10. Произвести измерения, расчеты, сделать выводы и зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжения аналогично п.п. 6.1.3. – 6.1.8. при подключении остальных типов фильтров к нагрузке собранного выпрямителя. Результаты измерений для каждого типа фильтра занести, соответственно в таблицы 1.5 – 1.9.

6.1.11. Выключить стенд, нажав кнопки ОСЦИЛЛОГРАФ, СЕТЬ и выключив сетевой тумблер.

7. Содержание отчета

7.1. Наименование лабораторной работы.

7.2. Цель лабораторной работы.

7.3. Перечень оборудования.

7.4. Схемы исследуемых выпрямителей и фильтров.

7.5. Результаты исследований.

7.5.1. Таблицы с результатами измерений 1.1 – 1.9.

7.5.2. Расчеты:

- коэффициенты пульсаций выпрямителей q и фильтров q1 ,

q(q1) = U~/U_o;

- коэффициент сглаживания фильтров S = q/q1, где q - коэффициент пульсаций на входе фильтра, т.е. того выпрямителя, на основе которого исследуется фильтр; q1 – коэффициент пульсаций фильтра.

7.5.3. Нагрузочные характеристики U_o = f(I_o) выпрямителей и фильтров на основе заданного выпрямителя.

7.5.4. Осциллограмма напряжения вторичной обмотки трансформатора и осциллограммы выпрямленных напряжений исследуемых выпрямителей без фильтров и с применением заданных типов фильтров.

7.5.5. Ответы на контрольные вопросы.

8. Контрольные вопросы.

8.1. Объясните вид осциллограммы выпрямленного напряжения однополупериодного выпрямителя.

8.2. Проведите сравнительную оценку схем двухполупериодных выпрямителей (с выводом средней точки и мостовой).

8.3. Как изменяется коэффициент сглаживания при увеличении числа звеньев фильтра?

8.4. Сделать вывод о влиянии нагрузки на величину пульсаций и сглаживающие свойства фильтров.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 (БЛОК № 9)

ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ТИРИСТОРНОГО

ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Цель работы – практическое знакомство с двухполупериодным управляемым тиристорным выпрямителем.

1. Подготовка к работе

1.1. Какие выпрямители называются управляемыми?

1.2. Назовите способы включения тиристора.

2. Оборудование: лабораторный стенд, блок № 9, соединительные провода, токовый шунт.

3. Задание: снять регулировочную характеристику двухполупериодного управляемого тиристорного выпрямителя.

4. Порядок выполнения задания.

4.1. Сетевой тумблер – в выключенном положении.

4.2. Подать переменное напряжение с выводом нулевой точки с гнезд стенда «20 – 0 – 20» на фазосдвигающую цепочку и с гнезд «24 – 0 – 24» на выпрямительную цепь управляемого выпрямителя согласно мнемосхемы.

4.3. Подключить измерительные приборы с пределами измерений, указанными на мнемосхеме.

4.4. Параллельно нагрузке Р2 подключить осциллограф.

4.5. Ручку потенциометра Р1 повернуть против часовой стрелки до упора, что будет соответствовать углу управления = 0.

4.6. Включить стенд, поставив сетевой тумблер в положение ВКЛ и нажав кнопки СЕТЬ и ОСЦИЛЛОГРАФ на блоке питания.

4.7. На экране осциллографа с помощью ручек РАЗВЕРТКА, СТАБ, ВОЛЬТ/ДЕЛ, ВРЕМЯ/ДЕЛ добиться устойчивого и удобного для наблюдения изображения синусоидального напряжения на нагрузке.

4.8. Прокаллибровать длину полупериода синусоидального напряжения на 6 отрезков, каждый из которых соответствует 30^о.

где L – длина полупериода, мм;

l – длина части полупериода, соответствующая углу 30^о, мм.

4.9. Все последующие измерения для данной схемы произвести при неизменном уровне усилия и длительности сигнала на нагрузке.

4.10. Потенциометром Р1 изменять угол управления в пределах, указанных в таблице 2.1.. Через каждые 30^о (К_мм) записывать показания измерительных приборов. Данные занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

a, град	0о	30о	60о	90о
Uo, B
Io, мА

где

I_o, мА - постоянная составляющая выпрямленного тока;

U_o, B - постоянная составляющая выпрямленного напряжения;

a, град - угол управления тиристорами.

4.11. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения при a = 0, 30^о, 60^о, 90^о.

4.12.Выключить стенд, нажав кнопки ОСЦИЛЛОГРАФ, СЕТЬ и выключить сетевой тумблер.

4.13. По данным таблицы 2.1. построить регулировочную характеристику.

5. Содержание отчета

5.1. наименование лабораторной работы.

5.2. Цель лабораторной работы.

5.3. Перечень приборов и оборудования.

5.4. Схема управляемого выпрямителя.

5.5. Результаты исследования.

5.5.1. Таблица измерения 2.1.

5.5.2. Осциллограммы выходного напряжения при a = 0, 30^о,60^о, 90^о.

5.5.3. Регулировочная характеристика.

5.6. Ответы на контрольные вопросы.

6. Контрольные вопросы

6.1. Объясните принцип действия тиристора.

6.2. Что такое угол управления (отсечки)?

6.3. С помощью каких элементов осуществляется управление моментом включения тиристора в схеме выпрямителя?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 (БЛОК № 2)