LABORATORNÍ CVIENÍ Stední prmyslová škola elektrotechnická

Transkript

1 Stední prmyslová škola elektrotechnická a Vyšší odborná škola, Pardubice, Karla IV. 13 LABORATORNÍ VIENÍ Stední prmyslová škola elektrotechnická Píjmení: Hladna íslo úlohy: 14 Jméno: Jan Datum mení: 14. ÚNORA 2006 Školní rok: 2005 / 06 Datum odevzdání 28. ÚNORA 2006 Tída / Skupina: 3.B / 2 Klasifikace: NÁZEV ÚLOHY NAPÁJEÍ ZDROJE S RZNÝMI FILTRY Poet stran 10 Poet grafických píloh 3

2 ZADÁNÍ 1) Ovte prbh výstupního naptí jednocestného a dvoucestného usmrovae s odporovou zátží sejmutím ze stínítka osciloskopu. Zatžovací proud nastavte na hodnotu I Z = 30 ma. 2) Zmte zatžovací charakteristiky zdroj s dvoucestným usmrovaem a filtry, L, R, L. Zatžovací proudy nastavujte v rozmezí 0 50 ma. Uprosted zmených charakteristik urete dynamický vnitní odpor R i zdroje. 3) Urete a graficky zpracujte závislost initele zvlnní ϕ z mených zdroj na zatžovacím proudu. 4) Vypotte a graficky zpracujte závislost úinnosti η mených zdroj na zatžovacím proudu. 5) V závru porovnejte výsledky mení s teoreticky oekávanými. Na základ získaných charakteristik porovnejte vlastnosti zdroj s rznými filtry mezi sebou. ÚVOD Pemna stídavého naptí na stejnosmrné není ideální. Za usmrovaem vzniká stídavá složka, superponována na stejnosmrné naptí, která se nazývá zvlnní. Aby se toto zvlnní zmenšilo na nepatrnou hodnotu, pidává se za usmrova filtr. Mítkem jakosti filtru je initel vyhlazení, který se urí pomrem vstupního stídavého naptí (zvlnní) ku výstupnímu stídavému naptí. Pi vtších požadavcích na co nejmenší zvlnní je možné adit vyhlazovací filtry kaskádn. Pi takovém to obvodu je výsledný initel vyhlazení roven souinem všech initel vyhlazení jednotlivých vyhlazovacích filtr. Podle provedení filtr rozeznáváme filtry, R, L, R, L. Nejastji jsou používány základní typy filtr - filtry R a L. Vzhledem k úbytku stejnosmrného naptí, který na filtru vzniká, hodí se filtry R pouze pro malé proudy. Jeho funkce spoívá ve zkratování stídavých složek prchodem kondenzátorem, který musí mít dostaten velkou kapacitu. Pro velké proudy jsou výhodnjší filtry L. Ty se skládají z tlumivky, která zabrauje prchodu stídavé složky proudu a z kondenzátoru, který stídavou složku svádí k zemi. SHÉMA

3 DRUHY FILTR: L R L POPIS M ENÍ Napájecí naptí nastavíme regulovatelným zdrojem BM 206 na 220 V a udržujeme bhem celého mení konstantní (V 1 ). 1) Pístroje zapojíme podle schématu uvedeného výše. Odpory R Z1, R Z2 nastavíme na požadovanou hodnotu zatžovacího proudu I Z = 30 ma. Vypoteme stední hodnotu usmrnného naptí. 2) Mení zatžovacích charakteristik,initele zvlnní ϕ z a úinnosti provádíme souasn. a) Zatžovací charakteristiky - závislost velikosti ss. naptí U SS na zatžovacím proudu I Z. U SS = f(i Z ) b) initel zvlnní je pomr velikosti stídavé složky usmrnného naptí U ST k velikosti ss. naptí U SS v %. U ST ϕ z = 100 [%] U c) Úinnost zdroje je pomr mezi ss. výstupním výkonem a píkonem zdroje v %. 1 SS P η = 2 P 100 [%] d) Vnitní dynamický odpor R i je pomr odpovídajících zmn ss. výstupního naptí U SS a zatžovacího proudu I z. U SS R i = [Ω] I Z

4 Po zapojení pístroj podle schématu postupn nastavujeme odpory R Z1 = R Z2 pro zadané hodnoty zatžovacího proudu I Z (A 2 ). Odeítáme píkon P 1 (W), výstupní ss. naptí Uss (EV) a stídavou složku usmrnného naptí U ST (mv). Pi zjišování vnitního dynamického odporu R i volíme zmnu proudu I Z = 10 ma, tj. (20-30) ma. Všechny zjištné závislosti vyneseme do graf: 1) Zatžovací charakteristiky zdroje U SS = f(i Z ) 2) Závislost initele zvlnní na zátži ϕ Z = f(i Z ) 3) Závislost úinnosti zdroje na zátži η = f(i Z ) NAM ENÉ A VYPOTENÉ HODNOTY Filtr IZ [ma] Ri [Ω] P 1 [W] 4,5 4,7 4,7 4,8 4,9 5,1 5,2 U SS [V] 12,75 12,66 12,4 12,34 12,29 12,1 12,08 U ST [mv] 12,2 28,3 64,1 94,26 115,11 151,35 177,5 P 2 [W] 0 0,0633 0,124 0,2468 0,3687 0,484 0,604 5 η [%] 0 1, , , , , ,61538 ϕ [%] 0, , , , , , , P 1 [W] 4,5 4,56 4,6 4,7 4,8 4,88 4,9 U SS [V] 8, ,31 5,4 4,39 3,448 L U ST [mv] 2,45 2,5 2,62 2,5 2,6 2,9 2,7 P 2 [W] 0 0,04 0,07 0,1262 0,162 0,1756 0, η [%] 0 0, , , ,375 3, , ϕ [%] 0, , , , , , , P 1 [W] 4,5 4,56 4,68 4,75 4,87 5 5,13 U SS [V] 12,72 11,9 11,1 10,73 9,84 8,93 8,1 R U ST [mv] 1,5 2,3 2,9 3,7 4,6 5,8 7,1 P 2 [W] 0 0,0595 0,111 0,2146 0,2952 0,3572 0, η [%] 0 1, , , , ,144 7, ϕ [%] 0, , , , , , , P 1 [W] 4,5 4,57 4,66 4,72 4,86 5 5,12 U SS [V] 12,71 11,1 10,9 10,47 9,47 8,34 7,21 L U ST [mv] 1 1,05 1,1 1,2 1,5 1,7 0,7 P 2 [W] 0 0,0555 0,109 0,2094 0,2841 0,3336 0, η [%] 0 1, , , , ,672 7, ϕ [%] 0, , , , , , , Píklad výpotu: P 3 = U SS I Z = 12, , 2468 W 2 = P η = P 2 1 U ϕ = U 0, = 100 = 5,14 % 4,8 ST SS 94, = 12, = 0,764 % R i U SS 12,34 12,29 = = = 5 Ω 3 I 10 Z ( 30 20) Hodnota usmrovae pro I Z = 30 ma: U M = 12 V

5 ZATŽOVAÍ HARAKTERISTIKY ZDROJE U SS [V] L R L I Z [ma] Jan Hladna, 3.B

6 ZÁVISLOST ÚINNOSTI ZDROJE NA ZÁTŽI η [%] 8 6 L R L I Z [ma] Jan Hladna, 3.B

7 ZÁVISLOST INITELE ZVLNNÍ NA ZÁTŽI 1,6 1,4 1,2 ϕ [%] 1 0,8 0,6 L R L 0,4 0, I Z [ma] Jan Hladna, 3.B

8 ZÁVR Ze zatžovací charakteristiky zdroje je zejmé, že závislost filtru je lineární, u filtru L je zejmý velký pokles naptí pi nepatrném proudu, kdežto u filtru L je patrný velký pokles naptí. Z grafu závislosti initele zvlnní na zátži lze snadno urit, že nejvtší zvlnní vykazuje filtr typu. Oproti nmu má filtr typu L nejmenší zvlnní a pi zvyšování jeho proudu se naptí U ST zvyšuje jen nepatrn a odstrauje stídavou složku nejlépe ze všech mených filtr. Po pipojení osciloskopu na výstup bylo velmi jasn vidt zkreslení zpsobené usmrovaem a jeho následné vyhlazení pomocí mených filtr.

9 POUŽITÉ P ÍSTROJE A POMKY Z zdroj BM 206 stádavý MR V V 1 voltmetr HP digitální MR A 1 ampérmetr A40 stídavý s usmrovaem MR W wattmetr METRA MR V 100 ma USM usmrova SPS AA'/BB' filtry SPS pípravek MR-01090/8 - V 2 voltmetr METEX digitální MR A 2 ampérmetr FUKE digitální MR V 3 voltmetr HP digitální MR R Z reostat TESLA - - -