Лабораторная работа «Неуправляемые выпрямители» Цель работы: Изучение работы однофазных выпрямительных схем и сглаживающих фильтров. Выпрямителем называют устройство с электрическими вентилями, предназначенное для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Выпрямители являются основными источниками питания разнообразной радио-электронной аппаратуры. Основные элементы выпрямительных схем: 1. Силовой трансформатор – устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети и гальванической развязки сети с аппаратурой. 2. Выпрямительный элемент (диод), имеющий одностороннюю проводимость – для преобразования переменного напряжения в пульсирующее. 3. Сглаживающий фильтр – для сглаживания пульсирующего напряжения. Основные параметры выпрямительных схем: • • • • постоянная составляющая выпрямленного напряжения U0; постоянная составляющая выпрямленного тока I0; амплитуда пульсации выпрямленного напряжения Uосн.max; коэффициент пульсаций Кп, равный отношению амплитуды переменной составляющей основной частоты выпрямленного напряжения к его постоянной составляющей; • коэффициент сглаживания фильтра q, равный отношению коэффициента пульсации схемы без фильтра к коэффициенту пульсации схемы с фильтром. U осн. max Kп U0 (1.1) Kп q K пф (1.2) Однофазный однополупериодный выпрямитель содержит всего один вентиль, включенный последовательно с нагрузкой . Т U1 VD iн u2 Uобр.max U2 Ф 0 Uн uн ωt U0 0 ωt Ток через вентиль и нагрузку протекает в течение лишь половины периода от 0 до π. Напряжение U2 является для него обратным. Амплитудное значение обратного напряжения: U обр. max 2 U 2 (1.3) Однофазный мостовой выпрямитель содержит четыре вентиля, включенных по мостовой схеме. iн VD2 VD4 Т U1 Ф Uн U2 VD1 u2 VD3 0 uн Uобр.max ωt U0 0 ωt Напряжение и ток нагрузки пульсируют с частотой сети. Постоянная составляющая напряжения нагрузки равна среднему за период значению выпрямленного напряжения: U0 2 U2 0,45 U 2 . (1.4) Среднее значение тока вентиля равно среднему току нагрузки, т.е. его постоянной составляющей: U2 I 0 I в I н 0,45 . Rн (1.5) Крупным недостатком простейшего однополупериодного является большое значение коэффициента пульсаций: Kп 2 1,57. (1.6) выпрямителя U2 - пониженное трансформатором напряжение измеряется электронным вольтметром. ОДИН ЗАМЕР!!! Для измерения постоянной составляющей выпрямленного напряжения U0 и тока I0 в лабораторной работе используется вольтметр и амперметр постоянного тока. U0 I0 + ‒ + ‒ Для измерения амплитуда пульсации выпрямленного напряжения Uосн.max используется электронный осциллограф. 2Uосн.max Uосн.max = 10 * масштаб амплитуды * * кол-во клеток / 2 1. 2. 3. 4. 5. 6. Порядок выполнения работы: Собрать однофазную однополупериодную схему выпрямителя. Произвести 5 измерений параметров выпрямителя, изменяя ток нагрузки I0 резистором R11 от Imin до Imax = 150 mA!!! Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1. Зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжения при холостом ходе и максимальной нагрузке. Подключить сглаживающий фильтр С4, повторить пункты 2, 3 и 4 работы. Построить нагрузочные характеристики выпрямителя c фильтром U0(I0) и Kп(I0). Таблица 1 - Однополупериодный выпрямитель № п/п 1 2 3 4 5 без фильтра с фильтром С4 = ... мкФ U2 I0 U0 Uосн.max Kп U2 I0 U0 Uосн.max Kп В мА В В - В мА В В - Imin … … … Imax Imin … … … Imax Подключение фильтра - С4 U2 - А + Монтажная схема для исследования однополупериодного выпрямителя 1. 2. 3. 4. 5. 6. Порядок выполнения работы: Собрать однофазную мостовую схему выпрямителя. Произвести 5 измерений параметров выпрямителя, изменяя ток нагрузки I0 резистором R11 от Imin до Imax = 150 mA!!! Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1. Зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжения при холостом ходе и максимальной нагрузке. Подключить сглаживающий фильтр R4-С3, повторить пункты 2, 3 и 4 работы. Построить нагрузочные характеристики выпрямителя c фильтром U0(I0) и Kп(I0). Таблица 1 – Однофазный мостовой выпрямитель № п/п - 1 2 3 4 5 без фильтра с фильтром R4-С3 U2 I0 U0 Uосн.max Kп U2 I0 U0 Uосн.max Kп В мА В В - В мА В В - Imin … … … Imax Imin … … … Imax U2 - А + Монтажная схема для исследования мостового выпрямителя без фильтра U2 - А + Монтажная схема для исследования мостового выпрямителя с фильтром Содержание отчета 1. Наименование работы и ее цель. 2. Принципиальные схемы выпрямительных схем. 3. Таблица с результатами испытания и вычислений. 4. Расчетные формулы. 5. Характеристики U0 (I0) и Kп(I0) для схем с фильтром. 6. Осциллограммы выпрямленных напряжений. 6. Краткие выводы по работе.