Выпрямителя на выходе однополупериодного выпрямителя

 

Схема такого выпрямителя предельно проста, но обладает рядом существенных недостатков. Малая частота пульсаций выпрямленного напряжения (50Гц) обуславливает применение с большим значением емкости и индуктивности, что значительно увеличивает размеры выпрямителя, кроме того, данная схема позволяет получать сравнительно малые токи нагрузки (до 50мА).

Двухполупериодный выпрямитель.

Схема двухполупериодного выпрямителя приведена на рис.3а. В этой схеме два вентиля включены друг против друга на резистор R_н. Вторичная обмотка силового трансформатора имеет отвод от средней точки. Схема собрана таким образом, что в один и то же отрезок времени напряжение на обоих вентилях противоположно по знаку (когда в точке I напряжение положительное, напряжение в точке 2 отрицательное по отношению к средней точке, которая соединена на нагрузку R_н). Поэтому в первый полупериод ток J проходит через половину вторичной обмотки трансформатора и вентиль D₁ и сопротивление нагрузки R_н. Рис.3б

Схема двухполупериодного Пульсирующий постоянный ток на

Выпрямителя на выходе двухполупериодного выпрямителя

 

Ток через второй вентиль не проходит, так как к нему приложено отрицательное напряжение относительно средней точки. В течении второго полупериода ко второму вентилю D₂ приложено положительное напряжение, и поэтому ток J проходит через него, другую половину вторичной обмотки трансформатора и сопротивление нагрузки. В этот момент времени к первому вентилю D₁ приложено отрицательное напряжение, и ток через него не проходит. Таким образом, в течении обоих полупроводников вентили подключенные к резистору R_н, работают поочередно, и импульсы J₁,J₂ проходят через R_н в одном направлении. Из рис.3б видно, что импульсы тока в течении одного периода проходят через нагрузку дважды, поэтому частота пульсаций будет в два раза больше, чем частота напряжения, т.е. 100 Гц. Это позволяет применять более компактные фильтры и выполнять схемы на большие токи. К недостаткам схемы можно отнести малую загруженность трансформаторов (ток во второй обмотке протекает лишь в течении половины периода), а также наличие среднего вывода анодной обмотки.

 

Электрический фильтр.

Как было отмечено выше, фильтр в выпрямительном устройстве служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Электрический фильтр состоит из конденсаторов С₁, С₂ и дросселя (рис.4).

Физические процессы, проходящие в фильтре заключается в следующем: В цепи с индуктивностью при прохождении переменного тока возникает ЭДС самоиндукции, оказывающая сильное противодействие основному току. При возрастании пульсирующего тока (рис.5а) в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, направленная противоположно току и задерживающая рост силы тока. Ток не успевает достигнуть максимального значения, поэтому амплитуда пульсирующего тока в цепи становится несколько меньше. Уменьшение пульсирующего тока приводит к возникновению в дросселе ЭДС самоиндукции, направленной так же, как и ток, и задерживающий падение пульсирующего тока. Результатом этого является сглаживание тока в потенциометре 7. (рис.5б).

При прохождении переменного тока через конденсатор происходит зарядка и разрядка конденсатора, за счет чего происходят сглаживания пульсаций. Во время возрастания пульсирующего напряжения конденсаторы фильтра заряжаются и заряд их растет до достижения этим напряжением максимальной величины. При уменьшении этого напряжения конденсаторы разряжаются, создавая добавочный ток, текущий через потенциометр 7 в направлении, совпадающим с направлением пульсирующего тока. Таким образом, в период резкого уменьшения пульсирующего напряжения ток, создаваемый разрядом конденсатора, частично компенсирует резкое падение тока в потенциометре 7. (Ри.5в).

 

Схема сглаживающего фильтра. Сглаживание пульсаций тока в

Электрическом фильтре

 

Сглаженный выправленный ток на выходе фильтра приближается к обычному постоянному тока. (Рис.5г).

Выполнение работы

Приборы и принадлежности: Аппарат для гальванизации «Поток», осциллограф, электроды, марлевые салфетки, физ. раствор.

Техника безопасности: соблюдать правила работы с электроприборами.

Задания по теме:

1. Изучить токи на выходе блока выпрямления и сглаживающего фильтра.

2. Зачертить 9 видов токов в тетради с пояснениями.

3. Определить порог ощутимого тока и плотность тока для каждого студента.

.

Основные этапы работы

1. Ознакомиться с рукоятками управления аппарата для гальванизации и осциллографа.

2. Ознакомиться со схемой аппарата для гальванизации.

3. К клеммам осциллографа «вход» подключить трансформатор. Получить на экране синусоиду переменного тока. Перенести ее в определенном масштабе на миллиметровую бумагу.

4. Подключить к клеммам осциллографа «вход» аппарат гальванизации. Отключить один диод, дроссель и конденсатор. Получить на осциллографе кривую напряжения соответствующую однополупериодному выпрямителю. Изобразить ее на графике в тетради. Соответствующее напряжение занести в табл.1.

5. Включить конденсатор фильтра. Получить на экране осциллографа кривую соответствующую сглаженному пульсирующему напряжению при однополупериодном выпрямлении с конденсатором. Изобразить кривую на графике.

6. Отключить конденсатор. Оставив включенным один диод, включить дроссель. Начертить график и записать напряжение для однополупериодного выпрямления с дросселем.

7. Включить второй диод, а фильтр (дроссель, конденсатор) отключить. Вычертить график, записать напряжение, соответствующее двухполупериодному выпрямлению без фильтра.

8. Выполнить аналогичные измерения включив:

Два диода и дроссель

Два диода и конденсатор

Два диода и весь фильтр (дроссель и конденсатор)

9. Выключив аппарат, разобрать схему. Результаты показать преподавателю.

Таблица 1.