Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Основные теоретические положения




 

Существует однополупериодное и двухполупериодное выпрямление переменного однофазного напряжения. В настоящей работе исследуется мостовой двухполупериодный выпрямитель. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром СФ приведена на рис.2.

 

В этом выпрямителе блок вентилей состоит из четырёх диодов, включённых по мостовой схеме. На одну диагональ мостовой схемы подаётся синусоидальное напряжение U от вторичной обмотки трансформатора Т. Ко второй диагонали подключаются нагрузка RH и фильтр СФ. Данный выпрямитель может работать как без фильтра (когда ключ К разомкнут), так и с фильтром.

Работа выпрямителя без фильтра. При положительной полуволне напряжения U2T (рис.3,а) диоды VD2 и VD3 открыты, а VD1 и VD4 закрыты. При этом под воздействием напряжения U2T по цепи: зажим а вторичной обмотки трансформатора, диод VD2, нагрузочный резистор RH, диод VD3, зажим b вторичная обмотка трансформатора – протекает ток iH в направлении от с к d. При отрицательной полуволне напряжения U2T диоды VD1 и VD4 открыты, а VD2 и VD3 закрыты. При этом ток iH протекает по цепи – зажим b, диод VD4, нагрузочный резистор RH, диод VD1, зажим а, вторичная обмотка трансформатора. Направление тока в резисторе RH такое, как и при положительной полуволне напряжения U2T.

Ток iH, протекая по резистору RH, создаёт пульсирующее напряжение UH (рис.3,б). Это напряжение представляется следующим рядом Фурье:

где - постоянная составляющая выпрямленного напряжения UH,

- амплитуда второй гармоники выпрямленного напряжения и так далее.

 

 

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения U0 при двухполупериодном выпрямлении выражается через амплитудное и действующее значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора следующими формулами:

При двухполупериодном выпрямлении коэффициент пульсации определяется как отношение амплитуды второй гармоники (так как первая гармоника равна нулю) к постоянной составляющей:

Работа выпрямителя с фильтром. Процесс сглаживания пульсаций емкостным фильтром при двухполупериодном выпрямлении показан на рис.3,в. Из этого рисунка следует, что выпрямленное и слаженное напряжение UНФ на нагрузочном резисторе всегда больше нуля. В соответствии с законом Ома ток iНФ, протекающий через нагрузку при наличии фильтра, также всегда будет больше нуля. Это объясняется следующим образом. В интервалах а – b, с – d, e – f одна пара диодов открыта, другая – закрыта и ток iНФ протекает под воздействием напряжения U2T. В эти же интервалы времени происходит подзаряд конденсатора СФ. В интервалах 0 – а, b – c, d – e, f – g все диоды закрыты, а ток iНФ протекает в результате разряда конденсатора на нагрузочный резистор RH.

Внешняя характеристика выпрямителя. Внешней характеристикой выпрямителя называется зависимость средневыпрямленного напряжения U0 от средневыпрямленного значения тока I0, то есть зависимость U0(I0). На рис.4 приведены графики внешних характеристик выпрямителя при работе его с фильтром – кривая U(I0) – и без фильтра – кривая U0(I0). Напряжения U0ФХ и U0X представляют собой напряжения холостого хода выпрямителя при работе его с фильтром и без фильтра. При этом U0ФХ > U0X за счёт действия сглаживающего фильтра.

 

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Объектом исследования является мостовой двухполупериодный выпрямитель, смонтированный на плате №3. Он получает питание от сети переменного тока через трансформатор. Напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, равно 36 В. Нагрузкой выпрямителя является резистор RH с регулируемым сопротивлением. Сопротивление регулируется путём поворота соответствующей ручки. В качестве измерительных приборов применяются многопредельный миллиамперметр и цифровой или стрелочный вольтметр. Для визуального наблюдения процесса выпрямления переменного напряжения применяется электронный осциллограф.

 

 

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

 

1. Собрать электрическую цепь, схема которой представлена на рис.5 (прил.).

2. После проверки цепи преподавателем подать на неё напряжение. Для этого на плате №3 левой панели стенда поставить тумблер В3-1 в положение «Вкл.», а тумблер В3-2 в положение 1 и включить питание стенда тумблером В1 на центральной панели стенда.

3. Установить переключатель «» осциллографа в положение «» (открытый вход).

4. Для получения осциллограммы вторичной обмотки трансформатора U подключить вход Y осциллографа к зажимом а и х. Установить на экран осциллографа 2-3 периода этого напряжения и зарисовать полученную осциллограмму на рис.6,а (прил.). Тумблер В3-2 перевести в положение П, при этом ко вторичной обмотке трансформатора будет подключён двухполупериодный выпрямитель.

5. Для получения осциллограммы выпрямительного напряжения UН соединить вход Y осциллографа с гнёздами х и m нагрузочного резистора RH при отключённом фильтре СФ. Полученную осциллограмму зарисовать на рис.6,б (прил.).

6. Для получения осциллограммы выпрямленного и сглаженного напряжения UНФ подключить фильтр СФ, осуществив дополнительное соединение, указанное на схеме (рис.5) пунктиром. Полученную осциллограмму зарисовать на рис.6,в (прил.). Зарисованные осциллограммы показать преподавателю, после чего осциллограф отключить от исследуемой цепи.

7. Настроить вольтметр на измерение постоянного напряжения. Подключить вольтметр к гнёздам х и т, измерить напряжение U0 и U на нагрузочном резисторе, при работе выпрямителя без фильтра и с фильтром. Полученные значения напряжений записать в табл.1 (прил.).

8. Настроить вольтметр на измерение переменного напряжения. Измерить напряжение U и UФ на нагрузочном резисторе при работе выпрямителя без фильтра и с фильтром. Полученные значения напряжения записать в табл.2 (прил.).

9. Настроить вольтметр на измерение постоянного напряжения. Снять внешнюю характеристику выпрямителя при работе его без фильтра и с фильтром. Для этого, изменяя ток нагрузки от нуля до максимума, зафиксировать 5-6 значений тока и напряжения на нагрузке. Полученные результаты записать в табл.3 (прил.).

10. Согласовать полученные результаты с преподавателем, после чего цепь разобрать.

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

 

1. Вычислить амплитудные значения переменных составляющих Um и UmФ и коэффициенты пульсаций Р и РФ выпрямленного напряжения по формулам

Полученные результаты записать в табл.4 и 5 (прил.).

2. Построить внешние характеристики выпрямителя без фильтра

U0 = f(I0) и с фильтром U = f(I0) на рис.7 (прил.).

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

 

1. Что называется выпрямителем?

2. Из каких частей в общем случае состоит выпрямитель?

3. Для чего в выпрямителях применяются фильтры и могут ли они работать без фильтров?

4. Нарисуйте кривую изменения выпрямленного напряжения при двухполупериодном выпрямлении без фильтров.

5. Какова связь между постоянной составляющей выпрямленного напряжения и средневыпрямленного напряжения?

6. Амплитуда выпрямленного синусоидального напряжения равна 100В. Чему равны средневыпрямленное значение напряжения при двухполупериодном выпрямлении без фильтров?

7. Чему равен коэффициент пульсаций напряжения при двухполупериодном выпрямлении?

8. Действующее значение выпрямленного синусоидального напряжения 100В. Средневыпрямленное напряжение на зажимах нагрузки должно быть не менее 80В. Можно ли получить заданное напряжение от выпрямителя без фильтра?

9. Что называют внешней характеристикой выпрямителя?

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Основы промышленной электроники /Под ред. В.Г. Герасимова – М.: Высшая школа, 1986. – С. 224-231, 235-243.

2. Лабораторные работы по основам промышленной электроники /Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высшая школа, 1977. – С. 81-98.


Приложение

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ

к лабораторной работе №4 «Исследование однофазного

двухполупериодного выпрямителя»

 

 
 

 

 
 

 


Таблица 1

Значения постоянных составляющих, В
Без фильтра С фильтром
U0   U0Ф  
  Таблица 2
Действующие значения переменных составляющих, В
Без фильтра С фильтром
U   UФ  

 

 

 

Окончание приложения

Таблица 3

Измер. величина Номера отсчётов
           
I0, A              
U0, B              
U0Ф, В              

 

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Таблица 4 Таблица 5

Амплитудные значения переменных составляющих, В   Коэффициенты пульсаций
Без фильтра С фильтром Без фильтра С фильтром
Um     UmФ   Р   РФ  
                 

 

Расчётные формулы:

 

 

U0, B I0, A

Внешняя характеристика выпрямителя

                   
                   
                   
                   
                   
                   

 

Краткие выводы по работе

 

Группа ____________ Студент ____________________ Дата __________

 

Преподаватель __________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ДИОДНЫХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ.

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

 

Целью работы является изучение методов построения и принципов работы схем последовательных диодных ограничителей. Исследование влияния элементов последовательных диодных ограничителей на форму и параметры выходного сигнала.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...