Неуправляемые выпрямители

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.