Среднее значение идеального выпрямленного напряжения

Задание и методические указания

1. Предварительное домашнее задание:

а) изучить темы курса «Однофазные выпрямители», «Энергетические показатели» [1, с. 289–301, 327–332; 2, с. 6–19, 53–55] и содержание данной работы, быть готовым ответить на все контрольные вопросы;

б) построить в масштабе временные диаграммы для однофазного однополупериодного неуправляемого выпрямителя: переменное синусоидальное напряжение u ₂, выпрямленное напряжение u_d, анодный ток i_a и напряжение на вентиле (анодное напряжение) u_a. Действующее значение U ₂ переменного напряжения взять из таблицы вариантов. Вентиль считать идеальным;

в) определить основные напряжения и токи для однофазного неуправляемого выпрямителя.

Среднее значение идеального выпрямленного напряжения

, (1)

где U_2m – амплитуда напряжения на вторичной стороне трансформатора

. (2)

Амплитуда выпрямленного напряжения

. (3)

Среднее значение выпрямленного тока

, (4)

где R_d – активное сопротивление нагрузки на стороне выпрямленного напряжения. Оно равно R _н или R _б.

 

Среднее и амплитудное значение анодного тока

, . (5)

Действующее значение анодного тока

. (6)

Амплитуда обратного напряжения на вентиле

. (7)

г) построить внешнюю характеристику по двум значениям тока I_d, определяемым сопротивлениями нагрузки R_d (150 Ом и 1100 Ом) по формуле (4)

(8)

Здесь U₀ и r_д – пороговое напряжение и дифференциальное сопротивление вентиля, r_a – активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к вторичной стороне (внутреннее активное сопротивление источника питания);

д) определить потери в вентиле

. (9)

 

2. Экспериментальное исследование однофазного однополупериодного неуправляемого выпрямителя:

а) собрать схему однополупериодного неуправляемого выпрямителя в соответствии с рис. 2. Дополнительные перемычки и измерительные приборы, подключаемые в схему, показаны штриховой линией.

В табл. 1 приведены измерительные приборы, используемые в лабораторной работе, в соответствии с принятыми обозначениями на схеме (см. рис. 2).

Таблица 1

Измеряемые величины	Обозначение прибора	Предел измерения	Месторасположение прибора (название модуля)
Действующее значение напряжения U 2, тока I 2 и мощности на входе	W	U 2 ~ 30 В; I 2 ~ 0,2 A	Измеритель мощности
Среднее значение выпрямленного напряжения Ud	V	= 20 В	Вольтметры
Среднее значение выпрямленного тока Id	A	×1000	Миллиамперметры

 

Установить требуемые пределы измерений на измерительных приборах согласно табл. 1. Включить модуль «Диоды», установив переключатель SA 1 (см. рис. 1) в положение «~». Потенциометром RP 1 установить на входе напряжение U₂, указанное в таблице вариантов. Включить тумблеры «Сеть» модуля «Измеритель мощности»;

б) снять осциллограммы напряжения на диоде u_a (вход СН 1 осциллографа подключить к гнезду X 3, временно отключив вольтметр V от измеряемой цепи) и анодного тока i_a (вход СН 2 осциллографа подключить к гнезду X 13, а корпус осциллографа «^» соединить с гнездом X 12). Переключатель развертки осциллографа перевести на временную развертку. Установить синхронизацию от сети. Переключить осциллограф в двухканальный режим (Dual);

в) снять осциллограмму выпрямленного напряжения u_d. Для этого корпус осциллографа «^» подключить к гнезду X 3, а вход канала СН 2 – к гнезду X 1. По снятым осциллограммам определить ампитуду тока I_{a max} и напряжений U_{a max}, U_{d max};

г) измерить с помощю измерительных приборов действующие значения напряжение U ₂, тока I ₂ и мощности (активную P и полную S) на входе, выпрямленный ток I_d и выпрямленное напряжение U_d. Рассчитать коэффициент мощности выпрямителя . После выполнения эксперимента перевести переключатель SA 1 модуля «Диоды» в положение «Выкл»;

д) снять внешнюю характеристику выпрямителя U_d = F (I_d) при двух значениях сопротивления нагрузки (150 и 1100 Ом). Для этого вместо сопротивления R _н = 150Ом в схему (см. рис. 2) подключить сопротивление R _б = 1100Ом. Включить питание модуля «Диоды». С помощю измерительных приборов измерить выпрямленное напряжение U_d и выпрямленный ток I_d. Построить внешнюю характеристику. Выключить питание модуля, переключив SA 1 в положение «Выкл»;

е) включить в цепь вместо выпрямительного диода диод Шоттки и повторить эксперименты 2 г – д. Сравнить полученные результаты. Изменилось ли выпрямленное напряжение? После выполнения эксперимента перевести переключатель SA 1 в положение «Выкл». Ручку потенциометра RP 1 установить в положение «0». Выключить тумблер «Сеть» модуля «Измеритель мощности».

 

Содержание отчета

 

Отчет должен содержать следующие пункты:

а) наименование и цель работы;

б) временные диаграммы и характеристики, построенные предварительно;

в) результаты экспериментальных исследований и проведенных по ним расчетов, помещенные в соответствующие таблицы;

г) экспериментально снятые и построенные характеристики;

д) обработанные осциллограммы;

е) выводы по работе:

- объяснить влияние тока нагрузки I_d на выпрямленное напряжение U_d;

- объяснить влияние типа диода на выпрямленное напряжение U_d.

Контрольные вопросы

 

1. По каким признакам классифицируются выпрямители?

2. Какова структурная схема выпрямителя и почему она может упрощаться?

3. Какие виды нагрузок возможны у выпрямителя?

4. Какие схемы применяются для выпрямления однофазного тока?

5. Как работают однофазные схемы выпрямления?

6. Назвать основные величины, используемые при описании работы выпрямителей.

7. Какие допущения принимаются при анализе схем выпрямления?

8. Как и зачем строятся временные диаграммы токов и напряжений?

9. Почему и как влияет характер нагрузки на форму токов в выпрямителе?

10. Какова частота пульсаций в изучаемых схемах?

11. Как определяются основные соотношения между токами и напряжениями в схемах выпрямления?

12. Как учитывается неидеальность вентилей и трансформатора?

13. Что такое внешняя характеристика?

14. Сравнить однофазные схемы выпрямления по основным показателям.

15. Указать области применения различных схем выпрямления.

 

Таблица вариантов

№ варианта	Действующее значение переменного напряжения U 2, В	Активное сопротивление трансформатора, приведенное к вторичной стороне ra, Ом
1, 13		7,0
2, 14
3, 15		13,5
4, 16		15,0
5, 17		17,0
6, 18	12,5	5,0
7, 19	11,5	9,0
8, 20	10,5	12,0
9, 21	9,5	14,0
10, 22	8,5	16,0
11, 23		7,5
12, 24		13,0

 

Примечания:

1. При выполнении предварительного домашнего задания студенты, получившие подвариант А, выполняют пп. 1 а, б, в для выпрямительного диода; подвариант Б – пп. 1 а, б, г, д для выпрямительного диода; подвариант В – пп. 1 а, б, г, д для диода Шоттки.

2. Параметры выпрямительного диода: U ₀ = 0,6 В; r_д = 13,3 Ом.

3. Параметры диода Шоттки: U ₀ = 0,1 В; r_д = 11,6 Ом.

4. Сопротивление нагрузки R_d = 150Ом.

5. В активное сопротивление трансформатора r_a входит внутреннее сопротивление потенциометра RP 1.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: