Лабораторная работа №2 «Исследование режимов работы и методов расчёта нелинейных цепей постоянного тока»

1. Цель работы:

   1. Ознакомиться со свойствами и параметрами полупроводникового стабилитрона.

   2. Изучить принцип действия и методы расчёта нелинейных цепей постоянного тока.

2. Краткие теоретические сведения.

Исследуемым нелинейным элементом является полупроводниковый стабилитрон VD7 нагрузкой стабилитрона VD7 является измерительный мост постоянного тока и изменяется нагрузка путём изменения величины сопротивления переменного резистора R₁ (ключ S₁₄ должен находится в верхнем положении).

При работе следует рассчитать эквивалентное сопротивление нагрузки R_Н.ЭКВ.. Сопротивление резистивного датчика R₁ выбирается по усмотрению преподавателя в пределах 0…12 кОм.

Значение сопротивления нагрузки R_Н.ЭКВ. определяется путём преобразования треугольника сопротивлений R₁₈; R₁₉; R₂₁ в эквивалентную звезду R₂₂; R₂₂; R₂₄ (рис. 2.1).

а) б)

Рис. 2.1. а) схема треугольника сопротивлений,

б) схема эквивалентной звезды

4. ; ; , (2.1)

тогда

. (2.2)

Расчёт динамического сопротивления стабилитрона R_Д производится по формуле

, (2.3)

5. U_СТmax, U_СТmin, I_СТmax, I_СТmin – значения напряжений и токов, определяющиеся по вольтамперной характеристике стабилитрона (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Вольтамперная характеристика стабилитрона D818E

3. Методика проведения опыта.

   1. Собрать схему по рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема исследования мостовой схемы постоянного тока с нелинейным элементом

Исследуемый элемент стабилитрон VD7 нагружается с помощью измерительного моста постоянного тока путём изменения сопротивления R₁₄.

1. Для выполнения расчёта берём стабилитрон типа D818E с техническими данными: ΔU_СТ = 15%; U_СТ = 9 В при I_СТ = 10 мА; P_MAX = 300 мВт при t = 50 °C; r_СТ1 = 100 Ом при I_СТ = 3 мА; а также сопротивление резисторов берём такие: R₁₈ = R₂₀ = 5,1 кОм; R₁₉ = 10 кОм.

2. Входное напряжение стабилитрона U_ВХ. Устанавливается в пределах 0…12 В резистором R₂.

1. Программа работы.

   1. Изучить принцип действия параметрического стабилизатора напряжения и электрическую схему включения стабилитрона на стенде совместно с управляемым выпрямителем и мостовой измерительной схемой в качестве нагрузки.

   2. Рассчитать значение эквивалентного сопротивления нагрузки R_Н.ЭКВ..

   3. Определить по закону Ома ток нагрузки при максимальном напряжении питания (устанавливается с помощью резистора R₂).

   4. Рассчитать динамическое сопротивление стабилитрона R_Д.

   5. Построить графическую зависимость U_ВХ(I_Н) и указать пределы изменения напряжения питания и нагрузки.

Результаты экспериментов и расчётов занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

N/N	U5, А	I1, A	R1, Ом	R22, Ом	R23, Ом	R24, Ом	RН.ЭКВ Ом	RД, Ом	I3, A	U1, B
1
2
3
4
5
6
7

5. Контрольные вопросы.

   1. Какие цепи называют нелинейными?

   2. Привести ВАХ линейного элемента, показать, как определяется графически линейное сопротивление.

   3. Привести примеры использования нелинейных элементов и их характеристики.

   4. Перечислить методы анализа нелинейных цепей.

   5. Когда используется тот или иной метод анализа электрических цепей с нелинейными элементами?

   6. Как производится графический расчёт неразветвлённой нелинейной цепи?

Выводы по работе.

Лабораторная работа №3