Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа № 5.
Исследование электрических фильтров.
Время для выполнения работы – 2 часа.
1. Цель работы - изучение сглаживающих фильтров
2. Оборудование и приборы:
- блок № 8 с источником несинусоидального напряжения (двухполупериодным полупроводниковым выпрямителем) и сглаживающими фильтрами;
- мультиметры;
- осциллограф.
3. План работы
4.1 подключить к двухполупериодному полупроводниковому выпрямителю нагрузочное сопротивление по схеме 1;
Схема 1
4.2 подав на выпрямитель переменное напряжение, измерить постоянную и переменную составляющие тока и напряжения на сопротивлении R2 мультиметрами. При измерении постоянных составляющих мультиметры переводятся на измерение постоянных значений токов и напряжений, а при измерении переменных составляющих – на измерение переменных токов и напряжений. Результаты измерений занести в таблицу 1;
4.3 подключить к сопротивлению R2 осциллограф и зарисовать кривую поданного на сопротивление R2 напряжения;
4.4 собрать схему 2 со сглаживающим фильтром, повторить указанные в пп. 4.2 и 4.3 измерения, фиксируя результаты в таблице 1 и зарисовав кривую напряжения.
Возможные схемы фильтров даны в «Общих сведениях».
Схема 2
Таблица 1
|
Вариант схемы |
I |
U |
I |
U |
qв q |
qф |
S |
|
Без фильтра |
|||||||
|
С фильтром 1 |
|||||||
|
С фильтром 2 |
4.5 вычислить коэффициенты пульсаций выпрямителя qв , фильтра qф и сглаживания S и занести их значения в таблицу 1.
qв = 2 U / U
qф= 2 U / U
S = qв/ qф
Общие сведения
В электротехнике рассматривались электрические цепи, на ходящиеся под воздействием постоянных или синусоидальных напря жений. Строго говоря, источников с абсолютно постоянной или сину соидальной э. д. с. не существует. Электролитические, термоэлектри ческие и электромашинные источники постоянной э. д. с. в силу разных причин создают на своих зажимах медленно изменяющиеся или пульсирующие напряжения. У электромашинных источников переменного напряжения форма кривой э. д. с. всегда несколько отличается синусоидальной.
При анализе электрических цепей пульсации постоянного напряжения и отклонения переменного напряжения от синусоидального считали малыми и не учитывали. Однако в некоторых случаях они влияют на работу электротехнических устройств, и учет их влияния необходим. Кроме того, в устройствах автоматики, вычислительной техники широко используют специальные генераторы и преобразователи, выходное напряжение которых резко отличается от синусоиды, например релаксационные генераторы, выпрямительные устройства и ограничители.
Электрические фильтры — это четырехполюсники, содержащие резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы и предназначенные для выделения на нагрузочном устройстве напряжения заданного диапазона частот. В основе принципа действия фильтров лежит зависимость сопротивления индуктивных катушек и конденсаторов от частоты.
Сглаживающие фильтры. Сглаживающие фильтры используют для выделения на нагрузочном устройстве постоянной составляющей (среднего значения) выпрямленного напряжения. В отсутствие фильт ров напряжение на выходе выпрямительных устройств значительно отличается от постоянного. Так, например, в случае двухполупериодного выпрямления (рис. 1) амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения соизмерима с его постоянной составляющей
U(0)m=2/3U (0)
Сглаживающий фильтр снижает процентное содер жание гармонических составляющих выпрямленного напряжения, т. е. улучшает его форму.
со
Рис. 1. График мгновенных значе ний напря- Рис. 2 Схема выпрямительного уст ройства
жения на выходе двухполупериодного с индуктивным сглаживающим фильтром
выпрямителя и разложение напряжения
в ряд Фурье
Рис. 3 Схема простейшего сглаживающего фильтра
Резонансные фильтры. В резонансных фильтрах используются явления резонансов напряжений и токов в электрических цепях для выделения или исключения в кривой напряжения на приемнике определенной полосы частот. Соответствующие фильт ры называются полосовыми и заградительными.
На рис. 4 приведена схема простейшего полосового фильтра на основе явления резонанса напряжений
Рис. 4 Схема полосового фильтра с использованием явления резонанса напряжений.
Сопротивление цепи, состоящей из последовательно включенных индуктивности и емкости, при определенной частоте, называемой резонансной, становится равным нулю, т.е. цепь ток этой частоты пропускает, но оказывает сопротивление токам других частот и с увеличением разности между резонансной частотой и имеющимися в несинусоидальном токе частотами это сопротивление возрастает, что позволяет выделить только узкую полосу пропускаемых частот.
При параллельном соединении индуктивности и емкости наблюдается резонанс токов, когда сопротивление цепи при частоте становится бесконечным, т.е. цепь ток такой частоты не пропускает. Фильтры, препятствующие прохождению отдельных частот, называются заградительными.
На рис. 5 приведена схема простейшего заградительного фильтра на основе явления резонанса токов
Рис. 5 Схема заградительного фильтра с использованием явления резонанса токов.
Литература.
4