Міністерство освіти і науки, МОЛОДІ ТА СПОРТУ України

Харківський національний

Університет радіоелектроніки

Кафедра БМЕ

Методичні вкакзівки

до лабораторної роботи

„ СКЛАДАННЯ І ДОСЛІДЖЕННЯ

ДЖЕРЕЛ ЖИВЛЕННЯ МЕДИЧНОЇ ТЕХНІКИ”

з курсу

"Складання, ремонт та випробування

медичної апаратури”

Для студентів денної та заочної

форм навчання спеціальності

Фізична та біомедична електроніка (ФБЕ)

Біомедична інженерія (БМІ)

Харків 2012

4 «Складання і дослідження

ДЖЕРЕЛ ЖИВЛЕННЯ МЕДИЧНОЇ ТЕХНІКИ»

4.1 Мета роботи

Мета роботи − вивчення принципу роботи джерел живлення медичної техніки, дослідження характерних несправностей трансформаторних адаптерів, різновидів спрямувачів.

4.2 Зміст роботи

Лабораторна робота полягає у вивченні схем трансформаторних джерел живлення, однофазних, трьохфазних схем спрямлення напруги, електронних схем одно та двополуперіодного спрямлення, визначенні основ згладжування спрямленої напруги.

Основою для живлення будь-якої медичної техніки, пристрою чи блоку є адаптери напруги мережі живлення до напруги забезпечення робото спроможності конкретних пристроів, які і виконують операцію перетворення енергії потужного джерела у вихідний сигнал (напруги або струму) у заданій функціональній залежності величин, які наведені на рис. 4.1.

Рисунок 4.1 – Адаптер напруги

Перший етап перетворення вхідної напруги має різновиди стосовно виконання мережі живлення: однофазної чи трифазної. Однофазна мережа на практиці є складовою від трифазної, тому для визначення їх особливостей слід розрізняти трифазну напругу, отриману від з’єднання генератора «зіркою», чи «трикутником», показані на рис.4.2. та рис.4.3 .

Рис.4.2 З´єднання «зірка» Рис.4.3  З´єднання «трикутник».

На практиці монтажна схема має вигляд рис.4.4, рис.4.5.

Рис.4.4  З´єднання «зірка» Рис.4.5  З´єднання «трикутник».

Трифазна система «зірка» має переваги за причини наявності лінійних та фазних напруг відмінність яких стосується у співвідношеннях:

 для з´єднання «зіркою» та

 для з´єднання «трикутником».

Важливе значення для роботи трифазної системи мережевого живлення відіграють нормальні режими функціонування, відхилення від яких спричиняють аварійні ситуації та несправності, що становлять загрозу не тільки для апаратури, але й для обслуговуючого персоналу.

Використання енергії трифазної мережі для спрямування у постійний струм з режимом фільтації пульсацій напруги становить основу адаптерів живлення. Найпростіша схема складає однополуперіодний спрямувач, монтажна схема та графіки її роботи наведені на рис.4.6.

Рис.4.6 – Робота однополуперіодного однофазного спрямувача

У режимі двополуперіодного спрямувача використовують обидві напівхвилі змінного струму, спрямовані у позитивну область напруг за допомогою мостової схеми на діодах. Схема та графік вихідної напруги наведено на рис.4.7.

Рис.4.7  Схема та графік вихідної напруги однофазного спрямувача

Використання трьох, або багатофазної мережі живлення дозволяє суттєво зменшити ємність конденсатора фільтра за рахунок властивості мережі: енергія в системі у кожен проміжок часу не дорівнює нулю. Це справедливо для однополуперіодного режиму спрямування (рис.4.8), так і для двополуперіодної роботи спрямувача (рис.4.9)

Рис. 4.8  Однополуперіодний режим спрямування

Рис. 4.9  Двополуперіодний режим спрямування

З графіків двополуперіодного режиму спрямдення (рис.4.9) наглядно видно, що енергія випрямленої напруги передається до споживачи, навіть за відсутності накопиченої енергії в конденсаторі фільтра. Для однополуперіодного режиму застосування конденсаторів фільтру доцільне.

Схеми спрямувачів для розглянутих режимів (рис.4.8 та рис.4.9) наведені на рис.4.10 та рис.4.11 відповідно.

Рис.4.10 Однополуперіодна схема Рис.4.11 Двополуперіодна схема

4.3 Порядок виконання роботи

1. Лабораторна робота виконується на навчально-дослідницькому лабораторному стенді УИЛС-1 зі штатним комплектом обладнання.

2. Скласти схему трифазної системи «зірказірка». Провести виміри фазних та лінійних напруг при підключенні навантаження у симетричному та несиметричному режимах. Напругу фаз встановити 12 В. Результати експериментів занести в таблиці 1  3.

Таблиця 1  Дослідження трифазної системи живлення «зірказірка» у симетричному режимі

Умова	Uab	Ubc	Ucа	Ua	Ub	Uc	Unn
Ra=Rb=Rc

Таблиця 2  Дослідження трифазної системи живлення «зірказірка» у аварійному режимі

Умова	Uab	Ubc	Ucа	Ua	Ub	Uc	Unn
1) обрив фази А
2) обрив лінії В
3) КЗ Uф при нейтралі
4) КЗ Uф без нейтралі

Таблиця 3  Дослідження трифазної системи живлення «зірказірка» у несиметричному режимі з нейтраллю/без нейтралі.

Умова	Uab	Ubc	Ucа	Ua	Ub	Uc	Unn
Ra
Cb
Lc

3. Визначити відповідні співвідношення лінійних та фазних напруг.

4. З´ясувати можливі негативні наслідки на функціонування апаратури при аварійних та несиметричних режимах роботи кіл живлення.

5. Застосовуючи одну з фаз стенду при напрузі 10В, скласти схему однополуперіодного спрямувача за монтажною схемою рис.4.6. Обрати за узгодженням з викладачем номінальні значення Rф та Rн. Почергово змінюючи значення Сф з набору С4 стенду, реєструвати на осцилографі графічні зображення процесу спрямлення напруги.

6. З´ясувати вплив конденсатора фільтру на процес випрямлення, виконати заміри напруг спрямлення та напруг пульсацій у різних умовах фільтрації. Результати записати у таблицю 4.

Таблиця 4Напруги спрямлення та пульсацій однополуперіодної схеми

Значення	С=0	С=1мкФ	С=5мкФ	С=10мкФ	С=20мкФ
Uспрям.
пульс.
Напруга Uдіюча =			Напруга Uмакс.=

7. Виконати завдання п.6 для двополуперіодного однофазного випрямення за схемою рис.4.7, результати внести у таблицю 5 та співставити їх з результатами попереднього дослідження.

Таблиця 5  Напруги спрямлення та пульсацій двополуперіодної схеми

Значення	С=0	С=1мкФ	С=5мкФ	С=10мкФ	С=20мкФ
Uспрям.
пульс.
Напруга Uдіюча =			Напруга Uмакс.=

8. Зібрати схему рис.4.10 та дослідити однополуперіодний режим спрямлення трифазної схеми рис. 4.8. Змалювати (сфотографувати) графіки зміни вихідної напруги в нормальному режимі, а також при наявості несправності у фазах системи живлення (обрив фаз, вихід з ладу спрямлюючих діодів).

9. Зібрати схему рис.4.11 та дослідити двополуперіодний режим спрямлення трифазної схеми рис. 4.9. Змалювати (сфотографувати) графіки зміни вихідної напруги в нормальному режимі, а також при наявості несправності у фазах системи живлення (обрив фаз, вихід з ладу спрямлюючих діодів).

10. Систематизувати отримані результати, визначити діію пульсацій спрямленої наруги у кожному конкретному випадку застосування схеми випрямлення. Зробити висновки, оформити графіки, підготувати звіт.