Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 17

3. Цель работы: Исследовать работу двухполупериодного выпрямителя. Исследовать действие сглаживающих фильтров, осциллограммы напряжений различных схем выпрямителя, изучить зависимость напряжения от тока нагрузки.

4. Материально-техническое оснащение: Лабораторный стол с комплектом оборудования, стенд 27Л-07, осциллограф, электроизмерительные приборы и соединительные провода.

5. Теоретическая часть: Недостатком гальванических элементов, используемых для питания различной электронной аппаратуры постоянным током, является ограниченный срок их службы и необходимость периодической замены. Эти неудобства особенно ощутимы, когда нагрузка потребляет токи большой силы, например, при питании электродвигателей постоянного тока, выходных каскадов мощного усилителя и т. п. Поэтому лучше использовать электрическую энергию промышленной сети.

Однако подключать электронное устройство, рассчитанное на питание от батарей постоянного тока, непосредственно к промышленной сети нельзя. Предварительно переменное напряжение сети необходимо преобразовать. Последовательность такого преобразования показана на рисунке

Электронные выпрямители предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Выпрямительные устройства подразделяются на:

· управляемые и неуправляемые;

· однофазные и многофазные;

· однополупериодные и двухполупериодные;

· малой, средней и большой мощности.

Для выпрямления переменного тока применяют полупроводниковые диоды и тиристоры.

Блок- схема выпрямителя.

Схема выпрямителя с выводом нулевой точки.

В схеме двухполупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки аноды диодов подключены к выводам трансформатора, а катоды, через нагрузку, к нулевой (средней) точке трансформатора. Если в течение первого полупериода потенциал точки 1 выше потенциала точки 2, то сила тока будет проходить по цепи: 1→ VД1→ R_нагр→ 0.

Во второй полупериод потенциал точки 2 станет выше потенциала точки 1, то сила тока будет проходить по цепи: 2 → VД2 → R_нагр → 0. Таким образом, в нагрузке в течение периода проходит две полуволны тока одного направления (смотри график).

Это значит, что из переменного тока получен ток одного направления, т.е. постоянный. Для получения качественного постоянного тока без пульсаций применяют сглаживающие фильтры.

Самым простым фильтром является емкостной фильтр.

Большее качество сглаживания дают Г-образные, П-образные и многозвенные фильтры, состоящие из 2-3 элементов.

Качество работы фильтра характеризует коэффициент сглаживания (коэффициент фильтрации) - отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев

, где коэффициенты пульсации на входе и выходе соответственно.

Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока. Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (К_п.вх%) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (К_п.вых%). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки.

6. Практическая часть:

6.1. Техника безопасности при выполнении работы: Перед выполнением сборки цепей убедитесь, что лабораторный стол обесточен. ЛАТР установлен в положение «0 – переменный». При выполнении работы запрещается прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов следует немедленно выключить напряжение питания (красная кнопка на лабораторном столе) и сообщить о неисправности преподавателю.

После сборки электрическую цепьпоказать преподавателю для проверки.Любые изменения в схеме производить после отключения питания.

6.2. Описание выполнения задания:

Ознакомиться с оборудованием, уяснить назначение всех тумблеров, переключателей, ручек управления осциллографа, записать технические характеристики приборов в таблицу.

1. Собрать электрическую схему с тремя сопротивлениями нагрузки и предъявить её для проверки преподавателю.

Электрическая схема опыта.

2. Включить питание осциллографа и дать ему прогреться в течение 1минуты.

Выполнить задание №1: Исследовать осциллограмму входного напряжения:

· Подключить к гнёздам выпрямителя (Гн1 и Гн2) электронный осциллограф

(вход Y и ┴);

· Включить переключатель «частота развёртки» в положение «10-100 Гц» и «внутр. синхронизация»;

· Установить чувствительность осциллографа по вертикали равную 10 В/дел;

· Включить стенд с помощью ЛАТРа подать напряжение 100В;

· На осциллографе (ручка «частота плавно») добиться неподвижного изображения сигнала в пределах экрана;

· Зарисовать осциллограмму и определить амплитуду (U m) и действующее значение входного напряжения (U вх) по формулам (1) и (2);

· Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1.

Расчётные формулы:

1). Перечертить в отчет блок- схему выпрямителя и таблицы.

2) Зарисовать осциллограмму на миллиметровой бумаге.

3) Выполнить необходимые расчеты. Результаты вычислений записать в таблицы.

4) Ответить на контрольные вопросы.

5). Проанализировать результаты и сделать выводы.

6.4. Контрольные вопросы:

1. Какие элементы можно использовать в качестве вентилей в электрических цепях?

2. Поясните назначение элементов выпрямителей.

3. Перечислите известные схемы выпрямителей.

4. Поясните от чего зависит частота пульсаций выпрямленного напряжения?

5. Привести соотношение между выпрямленным и подведенным напряжением для двухполупериодного выпрямителя.

6. Дать обоснование коэффициентов пульсаций и сглаживания. Привести формулы.

7. Пояснить назначение электрических фильтров и привести схемы фильтров.

6.5. Используемая литература: 1) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М. «Высшая школа»,2000г.

2) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев М. 1980

3) «Основы электротехники и электроснабжение». Э. Свириденко, Ф. Китунович, «Техноперспектива», Минск, 2008

Отчет о выполнении