Тема: Дослідження різних типів згладжувальних фільтрів. Визначення коефіцієнта фільтрації.

Мета роботи:

1.Обчислити коефіцієнт згладжування пульсацій та коефіцієнт фільтрацій для різних згладжувальних фільтрів.

2.Встановити залежність коефіцієнта згладжування пульсацій і коефіцієнта фільтрацій різних згладжувальних фільтрів, від струму навантаження.

3.Зарисувати з екрана осцилографа форму випрямленої напруги без підключення фільтра і з кожним з досліджуваних фільтрів.

4.Обчислити теоретично коефіцієнт пульсацій і коефіцієнт фільтрацій для П- подібного фільтра, як багатоланкового: С и LС, Порівняти з вимірюваними значеннями.

Перелік апаратури:

- макет з набором різних згладжувальних фільтрів;

- реостат 2000 Ом;

- конденсатор С = 0.25 мкФ;

- авометр Ц 4311 - 3 шт;

- осцилограф;

Порядок виконання роботи:

1.Ознайомитися з конструкцією макета і його принциповою схемою (рис.5.1)

2.Зібрати електричну схему експерименту, з'єднавши проводами ЛАТР, макет, навантаження та вимірювальні прилади (рис.5.2)

3.Включити ЛАТР у мережу змінного струму 220 В та встановити напругу на виході (задається викладачем). Підтримувати цю напругу протягом дослідження.

4. Встановити пересувнем реостата струм у навантаженні 50 мА та виміряти U₀ і U~₀ на виході випрямляча без підключення фільтрів. (SА2 - замкнуто, інші SА розімкнуті). Результати вимірювань занести в таблицю 5.2.

5. По черзі підключити до діодного мосту індуктивний, ємнісний, індуктивно-ємнісний, П-подібний індуктивно-ємнісний, резистивно-ємнісний, П-подібний резистивно-ємнісний фільтри, перемикаючи тумблери SА відповідно до таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Стан тумблерів

6.При необхідності налаштувати пересувнем реостата струм навантаження 50 мА.

7. Виміряти відповідно для кожного фільтра: U₁ і U~₁ – індуктивний фільтр; U₂ і U~₂ – ємнісний фільтр; U₃ і U~₃ – індуктивно-ємнісний фільтр; U₄ і U~₄ – П- подібний RС фільтр; U₅ і U~₅ – резистивно-ємнісний фільтр; U₆ і U~₆ – П-подібний LС фільтр і дані занести в таблицю 5.2.

8. Підключивши до навантаження осцилограф, зарисувати форму випрямленої напруги з екрану осцилографа без фільтра і коли підключені різноманітні фільтри відповідно до таблиці 5.1.

9. Встановити на реостаті струм навантаження 100 мА, повторити дії пунктів 4-7.

10. За результатами вимірювань обчислити і занести в таблицю 5.2:

1) Амплітудне значення змінної, складової випрямленої напруги за формулами:

2) Коефіцієнти пульсацій випрямленої напруги на виході за формулами:

3) Коефіцієнт згладжування пульсацій для індуктивного, ємнісного, індуктивно-ємнісного, П-подібного LС, резистивно-ємнісного, П-подібного RС фільтрів за формулами:

q=ε₀/ ε₁

q= ε₀/ ε₂

q_LC= ε₀/ ε₃

q_ПLC= ε₀/ ε₄

q_RC= ε₀ / ε₅

q_ПRC= ε₀/ ε₆

4) Коефіцієнт фільтрації для індуктивного, ємнісного, індуктивно-ємнісного, П-подібного LС, резистивно-ємнісного, П- подібного RС фільтрів за формулами:

Ф_L=U_m~0 / U_m~1

Ф_C=U_m~0 / U_m~2

Ф_LC=U_m~0 / U_m~3

Ф_ПLC=U_m~0 / U_m~4

Ф_RC=U_m~0 / U_m~5

Ф_ПRC=U_m~0 / U_m~6

5) Коефіцієнт згладжування пульсацій і коефіцієнт фільтрацій для П-подібного фільтрів ,обчислених, як для багатоланкових фільтрів через добуток коефіцієнтів елементарних фільтрів:

q’_ПRC= q ∙ q_LC

Ф’_ПRC= Ф_L∙ Ф_LC

q’_ПRC= q ∙ q_RC

Ф’_ПRC= Ф_C∙ Ф_RC

11. Побудувати в одній системі координат зовнішні характеристики U₀ = f (I₀) для всіх досліджуваних фільтрів.

12. Побудувати в одній системі координат залежність ε₀ = f (I₀) для всіх досліджуваних фільтрів.

13.Оформити звіт з виконаної роботи.

14.Відповісти на контрольні питання.

Зміст звіту:

1. Назва роботи, номер, дата виконання, П.І.Б. студента, група.

2. Мета роботи.

3. Перелік апаратури

4. Схема дослідження.

5. Схема макета.

6. Таблиця 5.1 перемикань фільтрів.

7. Таблиця 5.2 вимірювань і результатів обчислень.

8. По одному прикладі обчислень по кожній формулі.

9. Осцилограми випрямленої і згладженої напруги.

10. Графіки залежностей U₀ = f (I₀) і ε_вих = f (I₀).

11. Відповіді на контрольні питання.

12. Короткий висновок з виконаної роботи.

Таблиця 5.2 – Результати вимірювань та обчислень

Задано	Результати вимірювань	Результати обчислень
Вимірювана величина	I0, мА	U0, В	U~, В	Um ,В	ε,%	q	Ф	q'	Ф'
Тип фільтра
без фільтра
індуктивний
ємнісний
індуктивно-ємнісний
П-подібний LС
резистивно-ємнісний
П-подібний RС

Рисунок 5.1 – Принципова електрична схема макета.

Рисунок 5.2 – Схема експерименту.

Контрольні питання:

1. Яке призначення згладжувальних фільтрів випрямлячів?

2. Яке призначення повітряного зазору в осерді дроселя фільтра?

3. Як залежить q и Ф фільтрів від струму навантаження для різних фільтрів?

4. Перелічити переваги та недоліки досліджуваних фільтрів.

5. Які фільтри використовують у випрямлячах для живлення ксенонових ламп?

6. Які фільтри застосовують у випрямлячах для живлення підсилювачів звуку?

7. Визначити q резистивно-ємнісного фільтра за значеннями U₀, U₅ і Ф₅ і порівняти з отриманими практично даними.

Лабораторна робота №6