STABILIZATORY I UKŁADY ZABEZPIECZEŃ

Program ćwiczenia:

1.     Stabilizatory napięcia o działaniu ciągłym.

2.     Stabilizatory prądu o działaniu ciągłym.

3.     Impulsowe stabilizatory napięcia.

Przebieg ćwiczenia:

1.     Stabilizatory napięcia o działaniu ciągłym (model 1 i 2).
Badane układy stabilizatorów napięcia przedstawiono w tabeli 1.1. (układy 1 ¸ 10). Można je zrealizować za pomocą modeli 1 i 2 wykonując dla każdego z nich pomiary określone w punktach 1.1 i 1.2 uwzględniając warunki pomiarów, które umieszczone są w tabeli 1.1.

1.1.  

Rys. 1              Schemat blokowy do pomiaru parametrów statycznych stabilizatorów.

1.2.

Pomiar charakterystyki Uwy = f(Uwe) przy Iwy = const.
Pomiar przeprowadza się w układzie jak na rys. 1 zmieniając napięcie wejściowe Uwe w określonych granicach i mierząc napięcie Uwe i wyjściowe Uwy za pomocą woltomierzy cyfrowych przy stałej wartości prądu obciążenia.

 

1.3. Pomiar charakterystyki Uwy = f(Iwy) i Iwe = f(Iwy) przy Uwe = const.
Pomiar przeprowadza się w układzie jak na rys. 1, zmieniając za pomocą opornicy dekadowej wartość rezystancji obciążenia R0 i odczytując na woltomierzu cyfrowym wartości napięcia wyjściowego odpowiadające określonym prądom wyjściowym przy stałej wartości napięcia wejściowego.

1.4. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wykonać:

1.4.1.                    Narysować charakterystyki:
Uwy = f(Uwe)                             przy Iwy = const
Uwy = f(Iwy)                             przy Uwe = const

1.4.2.                   
Określić z charakterystyki zakres stabilizacji układu


 

1.4.3.                    Wyznaczyć współczynnik stabilizacji napięcia WSN:
                           
gdzie:  DUwy jest zmianą napięcia Uwy przy zmianie napięcia wejściowego o 1V.
Współczynnik wyznaczyć dla Uwe leżącego w połowie zakresu stabilizacji.

1.4.4.                    Wyznaczyć współczynnik obciążeniowej stabilizacji napięcia WOSN:
                           
gdzie:              UwyL – napięcie wyjściowe przy minimalnym prądzie obciążenia
                            UwyH – napięcie wyjściowe przy pełnym obciążeniu

1.4.5.                    Wyznaczyć rezystancję wyjściową stabilizatora w punkcie leżącym w połowie zakresu stabilizacji
                           

1.4.6.                    Wyznaczyć sprawność układu dla Iwy = 0 i Iwy = Iwym (największa wartość prądu obciążenia – tab. 1.1.)
                           

1.4.7.                    Zestawić w tabeli wyniki obliczeń WSN, WOSN, Rwy dla układów 1 ¸ 10 i dokonać oceny jakościowej poszczególnych stabilizatorów napięcia.

2.     Stabilizatory prądu o działaniu ciągłym (model 1 i 2).
Badane układy stabilizatorów przedstawiono w tabeli 1.1. (układy 11, 12).

2.1. Pomiar charakterystyki               Iwy = f(Uwe­) przy Uwy = const.

2.2. Pomiar charakterystyki               Iwy = f(Uwy­) przy Uwe = const.
Uwaga:
Pomiary określone w punktach 2.1 i 2.2 przeprowadza się w układzie jak na rys. 1 uwzględniając warunki pomiaru podane w tab. 1.1.

2.3. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wykonać:

2.3.1.                    Narysować charakterystyki:
Iwy = f(Uwe­) przy Uwy = const
Iwy = f(Uwy­) przy Uwe = const

2.3.2.                    Określić z charakterystyki zakres stabilizacji układu.

2.3.3.                    Wyznaczyć współczynnik stabilizacji prądu WSP:
                           
gdzie:               DIwy jest  zmianą prądu wyjściowego przy zmianie napięcia wejściowego o 1V. Współczynnik wyznaczyć dla Uwe leżącego w połowie zakresu stabilizacji.

2.3.4.                    Wyznaczyć współczynnik obciążeniowej stabilizacji prądu WOSP:
                           
gdzie:              IwyL – prąd wyjściowy przy minimalnym napięciu obciążenia
                            IwyH – prąd wyjściowy przy maksymalnym napięciu obciążenia.

2.3.5.                    Określić admitancję wyjściową stabilizatora w punkcie leżącym w połowie zakresu stabilizacji:
                           

3.     Impulsowe stabilizatory napięcia (model 3, 4, 5).
Układy impulsowych stabilizatorów napięcia przedstawiono w tab. 1.1. (układy 13, 14, 15).

3.1. Pomiar charakterystyki Uwy = f(Uwe) przy Iwy = const – patrz punkt 1.1.

3.2. Pomiar charakterystyki Uwy = f(Iwy) i Iwe = f(Iwy­­) przy Uwe = const – patrz punkt 1.2.

3.3. Zaobserwować za pomocą oscyloskopu przebieg napięcia na diodzie kluczującej i tranzystorze kluczującym (napięcie UCE). Wyznaczyć czas przewodzenia i zatkania klucza (tranzystora) oraz częstotliwość kluczowania dla Uwe = 16V, Iwy = 0 i Iwy = Iwym. Zbadać jaki wpływ na mierzone wielkości ma napięcie wyjściowe U­wy.

3.4. Zaobserwować na oscyloskopie wpływ indukcyjności L, napięcia wejściowego Uwe oraz prądu obciążenia na amplitudę tętnień napięcia wyjściowego.

3.5. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wykonać:
3.5.1. ¸ 3.5.6.  - patrz punkty 1.3.1. ¸ 1.3.6.

3.5.7.                    Obliczyć wartość napięcia wyjściowego:
                           
gdzie:              twł – czas zamknięcia klucza
                            twył – czas otwarcia klucza
                            T0 = twł + twył
                            g - współczynnik wypełnienia.
Porównać obliczoną wartość Uwy z wartością zmierzoną.

3.5.8.                    Dokonać oceny stabilizatorów napięcia o działaniu ciągłym z impulsowymi.

4.    
Układy zabezpieczeń (model 6, rys. 7)

4.1. Pomiar charakterystyki Uwy = f(Iwy) przy Uwe = const dla układów:

a)       tranzystorowego z diodą stabilizacyjną (rys. 7a)
Uwaga: Przycisk W1 służy do uruchomienia zabezpieczenia.

b)       tranzystorowego z ograniczeniem prądowym (rys. 7b)

c)       tyrystorowego (rys. 7c)
Warunki pomiaru:               Iwy = 0 ¸ Izw
                                                        Uwy = 10, 15, 20V
Uwaga: przycisk W1 służy do uruchomienia zabezpieczenia.

4.2. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów należy:

4.2.1.                    Narysować charakterystyki:
Uwy = f(Iwy) przy Uwe = const.

4.2.2.                    Wyznaczyć z charakterystyk wartości prądów Iwymax – max wartość prądu wyjściowego przed zadziałaniem zabezpieczenia.
Izw­ – prąd zwarciowy (Uwy = 0).

4.2.3.                    Określić napięcie różnicowe Ur = Uwe – Uwy dla Iwy = 0 ¸ Iwymax.

Spis aparatury:

1.     Zasilacz regulowany 0 ¸ 30V; 1,5A                            ...