Практикум Ростов-на-Дону дгту 2021 удк

Лабораторно-практическая работа №28
Исследование устройства с ШИ-управлением

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. 
   Изучить принцип широтно-импульсного (ШИ) управления.
   
2. 
   Исследовать схему ШИ-управления электрической мощностью.
   
3. 
   Сделать выводы.
   

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Принцип ШИ-управления в импульсной технике состоит в изменении длительности управляющего импульса при охранении его периода. Такой способ управления позволяет изменять мощность, поступающую в нагрузку без изменения частоты следования импульсов. По этой причине ШИ-регулирование является наиболее предпочтительным, поскольку неизменность рабочей частоты означает неизменность гармонического ряда частот импульсного сигнала, что упрощает процесс фильтрации импульсного напряжения.
Обобщенная схема ШИ-управления представлена на рис. 28.1. На компаратор поступают два сигнала: последовательность импульсов треугольной формы U_ТР и медленно изменяющееся управляющее напряжение U_УПР. Пока напряжение U_ТР превышает U_УПР, сигнал на выходе компаратора имеет высокий уровень, а когда напряжение U_ТР становится меньше U_УПР – сигнал на выходе компаратора приобретает низкий уровень. Таким образом происходит управление длительностью выходных импульсов, определяющих мощность в силовой нагрузке. При этом на экране осциллографа можно наблюдать импульсы с медленно изменяющейся длительностью.

Рис. 28.1 Схема для исследования принципа ШИ-управления

На рис. 28.2 представлена схема управления мощностью. Генератор напряжения треугольной формы формируется из генератора напряжения прямоугольной формы V, к выходу которого подключена зарядно-разрядная цепь R₁, R₂, C с малым временем перезарядки. Затем, этот сигнал поступает на неинвертирующий вход компаратора DA2 через повторитель напряжения DA1. На выходе компаратора подключен силовой транзистор VT1, подающий мощность в нагрузку Rn. Амперметр pA измеряет постоянную составляющую тока I0, воздействующую на исполнительное устройство (двигатель, нагревательный элемент).

Рис. 28.2 Схема для исследования устройства ШИ-управления мощностью
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. 
   Собрать схему для исследования принципа ШИ-управления (рис. 28.1) и проверить ее работу.
   
2. 
   Собрать схему ШИ-управления мощностью нагрузки и произвести измерения управляющей характеристики этого устройства I_Н(U_УПР); результаты измерений занести в табл. 28.1.
   
3. 
   По данным табл. 28.1 построить управляющую характеристику устройства U₀(t_И).
   
4. 
   Сделать выводы.
   

Табл. 28.1 Результаты измерений управляющей характеристики
UУПР, В
IН, А

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. 
   Схемы исследованных устройств.
   
2. 
   Управляющая характеристика I_Н(U_УПР).
   
3. 
   Выводы.
   

ВЫВОДЫ

1. 
   ШИ-управление позволяет регулировать мощность в нагрузке для импульсных устойств при максимально возможном КПД.
   
2. 
   Импульсные устройства с ШИ-управлением довольно сложны и для их реализации необходимо использовать широкий спектр устройств современной электроники. Поэтому использование таких решений оправдано в случае больших мощностей нагрузки и необходимости изменять ее плавно и в широких пределах.