LABORATORIUM UKŁADÓw elektronicznych |
Dzień tygodnia: Środa Godz. 17:05 |
Nr grupy: 7 Imię i nazwisko : Marek Pabisz Robert Rogala |
Nr ćwiczenia : 14
Temat : Zasilacze niestabilizowane
|
Data wykonania :13.11.96 |
Ocena :
|
Pomiar rezystancji wewnętrznej Rw transformatora.
Rw = 1.6 Ω.
2. Pomiar parametrów prostownika dwupołówkowego.
— przy obciążeniu Ro=6.1Ω. Część wyników zawarta jest w protokole, do sprawozdania dołączone zostaną tylko wyniki, które należało wyznaczyć na podstawie wykonanych pomiarów,
tj. mocy wyjściowej Po, prądu obciążenia Io, współczynnika tętnień Kt, współczynnika wykorzystania napięcia ηU oraz sprawności prostownika η.
Po = Uo2/Ro , Io = Uo/Ro , Kt = (Ut/Uo)*100% , ηU = (Uo/U2m.)*100% , η = Po/P1 ,
gdzie : Uo - napięcie wyjściowe układu;
Ro - rezystancja obciążenia, równa 6.1Ω;
Po - moc wyjściowa;
P1 - moc doprowadzona do uzwojenia pierwotnego;
U2m. - maksymalne napięcie na zaciskach wyjściowych polowy uzwojenia wtórnego
bez obciążenia.
Co [μF] |
Po [W] |
Io [A] |
Kt [%] |
ηU [%] |
η [%] |
brak |
8.498 |
1.18 |
161.1 |
46.3 |
40.7 |
100 |
8.498 |
1.18 |
152.8 |
46.3 |
40.7 |
500 |
9.974 |
1.28 |
102.6 |
50.1 |
47.7 |
1000 |
11.293 |
1.36 |
72.3 |
53.4 |
54 |
1500 |
11.567 |
1.38 |
47.6 |
54 |
55.3 |
2200 |
11.567 |
1.38 |
29.8 |
54 |
55.3 |
4500 |
11.567 |
1.38 |
15.5 |
54 |
55.3 |
9700 |
11.567 |
1.38 |
7.1 |
54 |
55.3 |
— przy obciążeniu Ro=10Ω, (analogicznie jak poprzednio).
Po [W] |
Io [A] |
Kt [%] |
ηU [%] |
η [%] |
6.084 |
0.78 |
160.3 |
50.1 |
38 |
6.4 |
0.80 |
137.5 |
51.4 |
40 |
6.889 |
0.83 |
84.34 |
53.4 |
43.1 |
9.409 |
0.97 |
46.39 |
62.4 |
58.8 |
9.604 |
0.98 |
30.61 |
63 |
60 |
9.604 |
0.98 |
20.41 |
63 |
60 |
9.604 |
0.98 |
9.18 |
63 |
60 |
9.604 |
0.98 |
5.10 |
63 |
60 |
Wykresy dołączone do sprawozdania są przedstawione w funkcji iloczynu ω*Ro*Co ;
gdzie : ω - pulsacja (314.15 [1/s]);
Ro - rezystancja obciążenia;
Co - pojemność blokująca obciążenie.
Pojemność Co, w obu przypadkach obciążenia przyjmowała wartości przedstawione w tabeli przedstawionej dla obciążenia Ro = 6.1Ω.
rys.1
Wartość współczynnika Kt w funkcji iloczynu ωRoCo, dla dwóch wartość obciążenia,
dla prostownika dwupołówkowego.
Parametrem jest tu stosunek Ro/Rs.
Ro/Rs = 2.65 przy obciążeniu równym 6.1 Ω,
Ro/Rs = 4.35 przy obciążeniu równym 10Ω,
gdzie Rs jest ekwiwalentną rezystancją obwodu wyjściowego transformatora z uwzględnieniem rezystancji diody, Rs = Rd + Rw.
rys.2
Wykres współczynnika wykorzystania napięcia ηU = Uo/U2m w funkcji iloczynu ωRoCo, dla dwóch wartość obciążenia, dla prostownika dwupołówkowego.
Parametrem jest tu stosunek Ro/Rs.
Ro/Rs = 2.65 przy obciążeniu równym 6.1 Ω,
Ro/Rs = 4.35 przy obciążeniu równym 10Ω.
Pomiar parametrów prostownika jednopołówkowego.
— przy obciążeniu Ro=6.1Ω, wszystkie oznaczenia analogicznie jak poprzednio.
Co [μF] |
Po [W] |
Io [A] |
Kt [%] |
ηU [%] |
η [%] |
brak |
2.24 |
0.61 |
337.84 |
23.78 |
8.31 |
100 |
2.37 |
0.62 |
328.95 |
24.43 |
8.77 |
500 |
3.62 |
0.77 |
234.05 |
30.21 |
13.41 |
1000 |
5.14 |
0.92 |
160.71 |
35.99 |
19.04 |
1500 |
5.90 |
0.98 |
116.67 |
38.57 |
21.86 |
2200 |
6.72 |
1.05 |
78.16 |
41.14 |
24.89 |
4500 |
6.72 |
1.05 |
39.06 |
41.14 |
24.89 |
9700 |
6.72 |
1.05 |
19.53 |
41.14 |
24.89 |
— przy obciążeniu Ro=10Ω, (analogicznie jak poprzednio).
Po [W] |
Io [A] |
Kt [%] |
ηU [%] |
η [%] |
1.68 |
0.41 |
365.85 |
25.36 |
8.12 |
1.85 |
0.43 |
290.69 |
27.64 |
8.93 |
3.14 |
0.56 |
196.43 |
35.99 |
15.15 |
5.18 |
0.72 |
111.11 |
46.28 |
25.04 |
5.92 |
0.77 |
77.92 |
49.49 |
28.64 |
6.4 |
0.8 |
50 |
51.43 |
30.92 |
6.4 |
0.8 |
25 |
51.43 |
30.92 |
6.4 |
0.8 |
12.5 |
51.43 |
30.92 |
rys.3.
Wartość współczynnika Kt w funkcji iloczynu ωRoCo, dla dwóch wartość obciążenia,
dla prostownika jednopołówkowego.
Parametrem jest tu stosunek Ro/Rs.
Ro/Rs = 2.65 przy obciążeniu równym 6.1 Ω,
Ro/Rs = 4.35 przy obciążeniu równym 10Ω,
gdzie Rs jest ekwiwalentną rezystancją obwodu wyjściowego transformatora z uwzględnieniem rezystancji diody, Rs = Rd + Rw.
rys.4
Wykres współczynnika wykorzystania napięcia ηU = Uo/U2m w funkcji iloczynu ωRoCo, dla dwóch wartość obciążenia, dla prostownika dwupołówkowego.
Parametrem jest tu stosunek Ro/Rs.
Ro/Rs = 2.65 przy obciążeniu równym 6.1 Ω,
Ro/Rs = 4.35 przy obciążeniu równym 10Ω.
4. Pomiar parametrów prostownika mostkowego.
Dokonaliśmy pomiarów napięcia wyjściowego Uo oraz napięcia tętnień w dwóch warunkach pracy, bez obciążenia oraz z obciążeniem 10 Ω i pojemnością Co równą 4500 μF.
Wyznaczyliśmy następujące wartości parametrów :
— Po = 8.46 [W];
— Uo = 11.85 [V] - wartość średnia :
— Kt = 10.86 [%].
5. Wnioski i spostrzeżenia.
W punkcie drugim ćwiczenia badaliśmy zachowanie się prostownika dwupołówkowego, przy dwóch wartościach rezystancji obciążenia: Ro = 6.1 Ω i Ro = 10 Ω. Porównując otrzymane wyniki stwierdzamy, że prostownik przy większej wartości obciążenia charakteryzuje się lepszymi, badanymi przez nas parametrami, Kt i ηU. Zauważmy, że przebiegi charakterystyk przedstawiających zależność współczynnika tętnień Kt od iloczynu ω*Ro*Co niewiele się nie różnią. Jest to zgodne z literaturą ( J. Baranowski " Układy analogowe nieliniowe i impulsowe " ), gdzie większe różnice w przebiegu takich charakterystyk możemy zaobserwować dopiero przy znacznej różnicy parametru Ro/Rs. W przypadku, jak u nas w ćwiczeniu, gdy ta różnica jest równa ok. 1.6 przebieg charakterystyk jest prawie identyczny. Inaczej jest w przypadku drugiego badanego przez nas parametru ηU - współczynnika wykorzystania napięcia wejściowego. Na wykresach widać wyraźną różnicę ( zgodność z literaturą ). Prostownik przy mniejszym obciążeniu ( mniejsza wartość parametru Ro/Rs ) ma zdecydowanie gorsze właściwości, różnica ok. 10% wartości badanego współczynnika. Na podstawie wykonanych pomiarów wyznaczyliśmy również wypadkową sprawność prostownika. Dla obciążenia Ro=6.1Ω wynosi η=55%, a dla Ro=10Ω wynosi η=60%. W tym punkcie również prostownik z większą wartością obciążenia jest lepszy.
Należy jeszcze zwrócić uwagę fakt, że uzyskane przez nas wyniki są czasami "zaskakujące". Chodzi tu szczególnie o wartość współczynnika tętnień Kt, którego wartości rzędu setek procent mogą budzić zdziwienie, Wynika to jednak stąd, że wartość obciążenia była stosunkowo mała, w porównaniu np. z danymi przedstawionymi w literaturze. Dla większych wartości współczynnika Ro/Rs otrzymalibyśmy zdecydowanie lepsze parametry badanego prostownika.
Jeżeli założymy, że sprawność samego transformatora jest rzędu 75% ( gdy obciążenie podłączamy bezpośrednio do zacisków wyjściowych), to widać że układ prostownika obniża tą sprawność do poziomu 55÷60%. Główną tego przyczyną jest stosunkowa duża wartość rezystancji elementu prostowniczego ( Rd=0.7Ω ), w porównaniu do Ro (mała wartość Ro/Rs). Dlatego prądy płynące w obwodzie wyjściowym powodują wydzielanie się dużych mocy na diodach prostowniczym.
Następnym punktem ćwiczenia było zbadanie właściwości prostownika jednopołówkowego. Prostownik jednopołówkowy wykazywał zdecydowanie gorsze właściwości w stosunku do prostownika dwupołówkowego. Zależności parametrów od obciążenia są podobne jak dla prostownika dwupołówkowego.
Badając układ prostownika mostkowego uzyskaliśmy wyniki przedstawione w punkcie 4. W układzie tym, w porównaniu do prostownika dwupołówkowego z pojemnością Co=4500μF, występują minimalnie większe napięcia tętnień, przy równocześnie mniejszej wartości napięcia wyjściowego. Układ ten charakteryzuję się więc gorszymi parametrami:
mniejsza sprawność, mniejszy współczynnik wykorzystania napięcia, mniejsza wydzielona moc. W układzie prostownika mostkowego moc jest bowiem tracona na dwóch elementach, ( wartość współczynnika Ro/Rs jest dwukrotnie mniejsza).