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 UТР и медленно изменяющееся управляющее напряжение UУПР. Пока напряжение UТР превышает UУПР, сигнал на выходе компаратора имеет высокий уровень, а когда напряжение UТР становится меньше UУПР – 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 IН(UУПР); результаты измерений занести в табл. 28.1.
3. По данным табл. 28.1 построить управляющую характеристику устройства U0(tИ).
4. Сделать выводы.
Табл. 28.1 Результаты измерений управляющей характеристики | |||||||||
UУПР, В | |||||||||
IН, А |
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Схемы исследованных устройств.
|
|
2. Управляющая характеристика IН(UУПР).
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.