Регулирующим элементом(Файл SKSN)

 

КСН содержит регулирующий элемент -VT1 (транзистор ZTX 869 из библиотеки zetex), источник эталонного напряжения - R3, VD1(стабилитрон 1N4733A из библиотеки motor 1n), следящий делитель R4,R5, усилитель цепи обратной связи DA1 (УПТ - микросхема 741 из библиотеки default) с нагрузкой R2.

Входное постоянное напряжение стабилизатору обеспечивает регулируемый источник ЭДС (EDS), который управляется напряжением с потенциометра R1 (клавиша 1) в диапазоне от 0 до 24 вольт с крутизной 2В/В. Это напряжение контролируется вольтметром U01. Генератор U1 создаёт пульсации на входе стабилизатора.

Величина нагрузки регулируется с помощью реостата RH путем нажатия клавиши R (на 5 % при каждом нажатии; для движения в другую сторону используют комбинацию Shift + R).

Вольтметр U02 измеряет постоянную составляющую выходного напряжения, вольтметр Um2 измеряет действующее значение напряжения пульсаций на выходе. Поэтому, при расчете коэффициента пульсаций необходимо учесть множитель . Переменную составляющую (амплитуду) можно измерять и посредством осциллографа (рисунок 7.4).

 

Рисунок 7.4 – Измерение уровней пульсации напряжения

 

Для этого установите удобную развертку: 0,5 mS/div; Y/T; Auto; 1 V/div (в канале А); 50…500 mV/div (в канале B); начальное смещение уровня сигнала Yposition равное 0,00.

Входы осциллографа должны быть закрыты (опция AC). Амплитудное значение входного напряжения Um1 соответствует 1 – ой визирной линии (показания в левом окне VA1) или ., амплитудное значение напряжения на выходе – Um2 измеряется второй визирной линией (VB2).

Величина нагрузки регулируется с помощью реостата RH путем нажатия клавиши R (на 5 % при каждом нажатии; для движения в другую сторону используют комбинацию Shift + R).

 

 

7.5 Порядок выполнения работы

1 В соответствии со своим вариантом (номером бригады) выпишите исходные данные из таблицы 7.1.

Таблица 7.1 – Исходные данные для компенсационного стабилизатора

 

Номер бригады
U1, В		1, 5		2, 5		1, 2	1, 6	2, 2	2, 8	3, 2
Kу1, Kу2

 

Установите величину напряжения пульсаций U1, открыв окно (рисунок 7.5) источника переменного тока. Закройте окно клавишей «OK».

 

Рисунок 7.5 – Окно источника переменного тока

 

Проверьте коэффициент усиления УПТ в цепи обратной связи. Для этого подведите мышь под элемент DA1 до момента появления символа «рука» и двойным щелчком откройте окно параметров (рисунок 7.6). Выберите опцию Models и нажмите на кнопку Edit.

 

 

Рисунок 7.6 – Окно параметров DA1

 

Открываются параметры усилителя «741». На первой странице Sheet 1 в строке Open-loop gain установите усиление Ку1 (рисунок 7.7).

 

Рисунок 7.7 – Параметры усилителя «741» (Sheet 1)

Выход через кнопки «OK».

2 Установите реостат нагрузки RH в положение 50 %, резистор R1 – 10 % и подготовьте таблицу 7.2.

 

Таблица 7.2 – Снятие зависимостей Um2 и U₀₂ от U₀₁

 

R1, %
U01, В	x	x	x	x	x	x	x	x
U02, В	x	x	x	x	x	x	x	x
I02, А	x	x	x	x	x	x	x	x
Um2, мВ	x	x	x	x	x	x	x	x

 

3 Включите макет с помощью клавиши в правом верхнем углу экрана. Заполните таблицу, учитывая, что после каждого переключения требуется пауза для завершения переходных процессов. Измерение уровня пульсаций напряжения на выходе компенсационного стабилизатора (Um2) проводится любым способом, изложенным выше. Выключите макет.

4 Постройте в масштабе зависимости Um2 и U₀₂ от U₀₁ и найдите рабочую область стабилизатора по входному напряжению (U₀₂ не зависит или мало зависит от U₀₁). Середину области считайте номинальным режимом ().

5 Рассчитайте КПД () и коэффициент сглаживания пульсаций (S) в начале, середине и в конце рабочей области по формулам:

; .

Расчет коэффициента стабилизации Kст по входному напряжению выполните только для номинального режима по формуле:

Приращения напряжений - находим как разность двух крайних значений на границах рабочей области.

6 По экспериментальным значениям и найдите фактическое петлевое усиление Кр·Ку·Кд из основного уравнения стабилизатора

,

и фактический Ку – коэффициент передачи усилителя, если известны

Кр = 1 – коэффициент передачи регулирующего элемента и Кд = R5/(R4+R5) – коэффициент передачи следящего делителя.

Сравните Ку и Ку1 между собой. Объясните расхождения.

6 С помощью резистора R1 установите номинальный режим работы стабилизатора – .

 

7 Подготовьте таблицу 7.3.

 

Таблица 7.3 – Снятие зависимостей U₀₂ и Um2 от тока нагрузки

RН, %
U02, В	x	x	x	x	x	x
I02, А	x	x	x	x	x	x
Um2, мВ	x	x	x	x	x	x

 

Включите схему и заполните таблицу. Выключите схему.

 

8 Постройте в масштабе зависимости U₀₂ и Um2 от I₀₂ и найдите внутреннее сопротивление стабилизатора

 

.

9 Установите коэффициент усиления УПТ равный Ку2.

Повторите пункты 2…8. Дайте сравнительную оценку результатов.

 

Результаты работы

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

 

7.7 Контрольные вопросы

1 Приведите структурные схемы стабилизаторов компенсационного типа. Объясните назначение основных узлов компенсационных стабилизаторов напряжения и в чем состоит сущность компенсационного метода стабилизации?

2 На какой элементной базе выполняются основные узлы компенсационного стабилизатора напряжения?

3 В чем состоит принципиальное отличие компенсационного метода стабилизации от параметрического?

4 Приведите принципиальную схему компенсационного стабилизатора напряжения с непрерывным регулированием. Объяснить принцип действия.

5 Чем определяется качество стабилизации выходного напряжения?

6 Как построить стабилизатор с выходным напряжением меньше эталонного?

7 Как построить стабилизатор тока на основе стабилизатора напряжения?

 

Лабораторная работа № 8