Лабораторна робота № 9

Дослідження нелінійних|нелінійний| кіл|цеп,ланцюг| постійного струму|тік|.

Мета|ціль| роботи.

Зняти ВАХ| нелінійних|нелінійний| елементів: лампи розжарювання, напівпровідникового діода і стабілітрона|стабілітрон|; визначити статичні опори елементів; використати властивості нелінійних|нелінійний| елементів для стабілізації струму|тік| і напруги|напруження|.

Основні|основний| теоретичні положення|становище|.

На рис. 2.9.1 показані зразкові ВАХ| деяких нелінійних|нелінійний| елементів: а - лампи розжарювання з|із| металевою ниткою; б - стабілітрона|стабілітрон| у прямому і зворотному напрямах|направлення|. Там же приведені графіки залежності статичного опору нелінійних|нелінійний| елементів від напруги|напруження|.

Рис. 2.9.1. Зразкові ВАХ| деяких нелінійних|нелінійний| елементів

ВАХ| лампи розжарювання симетрична відносно початку координат, а стабілітрона|стабілітрон| - несиметрична|несиметричний|. Лампи розжарювання з|із| металевою ниткою мають позитивний температурний коефіцієнт, тобто їх опір зростає з|із| посиленням|посилення| нагріву.

ВАХ| нелінійних|нелінійний| елементів знімаються експериментальним|експериментальний| шляхом|колія,дорога| до максимальних значень струму|тік| або напруги|напруження|, вказаних на стенді або в інструкції. Симетричні характеристики будуються в I і III квадрантах.

Лампа розжарювання відноситься до інерційних нелінійних|нелінійний| опорів, тому при знятті ВАХ| перед кожним вимірюванням|вимір| струму|тік| необхідно|обминати| витримати паузу|пауза| 10 с. Напівпровідниковий стабілітрон відноситься до безінерційних нелінійних|нелінійний| елементів.

Статичний опір нелінійного|нелінійний| елементу Rст| у даній точці|точка,точка-тире| ВАХ| дорівнює відношенню|ставлення| U/I |точка,точка-тире|.

Стабілізатори струму|тік| призначені для підтримки у навантаженні незмінного струму|тік| при зміні напруги|напруження| в мережі|сіть|. Стабілізатори напруги|напруження| служать для підтримки майже постійної напруги|напруження| на виході (на навантаженні) при зміні напруги|напруження| на вході.

Схема стабілізатора напруги|напруження| показана на рис. 2.9.2. Як нелінійний опір використовується стабілітрон СT|, який включають так, щоб напруга|напруження|, що стабілізується, була для нього зворотною. При деякому значенні напруги|напруження| стабілітрон пробивається, після чого напруга|напруження| на ньому зберігається майже незмінною. Rб| - баластний опір, необхідний для гасіння різниці напруги|напруження| на вході і стабілітроні|стабілітрон|.

Рис. 2.9.2. Схема стабілізатора напруги

Стабілітрон вибирають по напрузі|напруження|, яку необхідно підтримувати на навантаженні. Для визначення допустимих меж зміни напруги|напруження| на вході, при якій відбувається|походити| стабілізація напруги|напруження|, користуються методом еквівалентного генератора.

Розімкнемо гілку із|із| стабілітроном|стабілітрон| (рис. 2.9.3), а коло|цеп|, що залишилося, замінимо еквівалентним генератором. Його напруга|напруження|

де

,

а внутрішній опір

.

Оскільки|тому що| цей опір сполучений|з'єднаний| із|із| стабілітроном|стабілітрон| послідовно, з|із| точок m і n (рис. 2.9.4) ВАХ| стабілітрона|стабілітрон| для зворотної напруги|напруження| проведемо дві прямі під кутом|ріг,куток| a (tg = Rвн|) до вертикалі з урахуванням|з врахуванням| масштабного коефіцієнта |. Точка n відповідає максимально допустимому струму|тік| стабілітрона|стабілітрон|.

Визначивши таким шляхом Ux| _min| і Ux| _max|, знайдемо

Рис. 2.9.3. ВАХ| стабілітрона|стабілітрон| для зворотної напруги

Для оцінки|оцінка| якості стабілізації користуються поняттям коефіцієнта стабілізації по напрузі|напруження|

,

де U1ср| - середня напруга|напруження| на вході; U2ст| - стабілізована напруга|напруження| на навантаженні

Порядок|лад| виконання роботи.

1). Ознайомитися з|із| робочим місцем. Вивчити характеристики використовуваних приладів і апаратів.

2). Зібрати|повизбирувати| схему згідно з рис. 2.9.5, включаючи як нелінійний опір спочатку лампу розжарювання, потім діод| і стабілітрон Д815А|.

Рис. 2.9.5. Досліджувана схема

Оскільки|тому що| стабілітрон має несиметричну|несиметричний| ВАХ|, спочатку знімають частину|частка| ВАХ| в прямому напряму|направлення| (I квадрант) (рис. 2.9.1, в),а потім - в зворотному (III квадрант).

На схемі (рис. 2.9.5) ИП| - регульоване джерело живлення|харчування|. За допомогою ЛАТРа можна регулювати випрямлену напругу|напруження| в межах 0...100 В.

3). Змінюючи|зраджуючи| ЛАТРом значення напруги|напруження|, що підводиться, від нуля|нуль-індикатор,нуль-множина,нуль-последовність,нуль-елемент| до номінального значення для кожного нелінійного|нелінійний| елементу, зняти ВАХ| кожного з трьох досліджуваних нелінійних|нелінійний| елементів. Дані вимірювань|вимір| звести в табл. 2.9.1. При цьому струм|тік| в колі|цеп,ланцюг| не повинен перевищувати вказаного в таблиці значення.

Таблиця 2.9.1

Підвищувати напругу|напруження| від нуля|нуль-індикатор,нуль-множина,нуль-последовність,нуль-елемент| потрібно обережно, оскільки|тому що| незначне|незначний| перевищення номінальних струмів|тік| (табл. 2.9.1) приводить|призводити,наводити| до виходу з|із| ладу|стрій,буд| приладів.

Падіння напруги|напруження| на стабілітроні|стабілітрон| в прямому напрямі|направлення| не перевищує 1,5 В, тому на цій частині|частка| ВАХ| досить визначити 2-3 точки|точка,точка-тире|.

Обробка результатів дослідів.

1). Розрахувати Rст| і побудувати|спорудити| вольт-амперні характеристики згідно з табл. 2.9.1.

2). Побудувати|спорудити| залежність Rст| (U). Симетричні ВАХ| побудувати|спорудити| в I і III квадрантах.

3). Пояснити причини зміни опорів нелінійних|нелінійний| елементів від змін прикладеної напруги|напруження|.

Контрольні запитання.

1). Які електричні кола|цеп,ланцюг| називаються нелінійними|нелінійний|? Наведіть приклади нелінійних|нелінійний| опорів.

2). Які нелінійні|нелінійний| елементи мають симетричну (несиметричну|несиметричний|) ВАХ|? Які нелінійні|нелінійний| елементи є|з'являтися,являтися| інерційними і які безінерційними?

3). Який опір нелінійного|нелінійний| елементу називається статичним?

4). Як визначити похибки стабілізації струму|тік| і напруги|напруження| і чому вони рівні?