Дослідження схем випрямлення

Лабораторна робота № 11

Дослідження схем випрямлення

1Мета заняття:

Вивчити принцип дії однопівперіодний, мостової та схеми підсилення.

Дослідити основні характеристики випрямлячів.

2 Перелік приладів та устаткування:

Вимірювальний осцилограф.

Вольтметр змінного струму.

Стенд для дослідження схем випрямлення.

3 Загальні відомості:

Випрямлячем називається пристрій, який перетворює змінну напругу, полярність якого змінюється, в пульсуюче, полярність якого залишається постійною. Для отримання постійної напруги із пульсуючого на виході випрямляча ставлять згладжу вальні фільтри. Таким чином, випрямляч спільно з фільтром являється пристроєм, який перетворює змінну напругу у постійну. Три живленні від однофазної мережі змінного струму застосовуються такі схеми випрямлення однофазна схема випрямлення, мостова схема випрямлення і для збільшення навантажувальної напруги з порівнянням напруги на вторинній обмотці трансформатора схеми підсилення.

Випрямляч характеризується такими параметрами:

U_ВХ.НОМ - номінальною (із заданим значенням) вхідною напругою змінного струму заданої частоти;

І_НОМ - номінальним вихідним (навантажувальним) постійним струмом;

U_НОМ - номінальною вихідною (навантажувальною) постійною напругою, відповідною U_ВХ.НОМ;

U_ХХ - напругою холостого ходу випрямляча;

К_П - коефіцієнтом пульсації випрямляча.

Параметри випрямляча залежать від схеми випрямлення, яка для однофазного струму може бути одно- або двохпіхперіодной. У першій використовується для роботи одна півхвиля вхідної змінної напруги, а у другій - обидві півхвилі. Схема посилення випрямленої напруги при холостому ході в два рази збільшує номінальну вихідну напругу на навантажувачі.

Схеми випрямлення мають позитивні і негативні властивості:

а) Однопівперіодна схема випрямлення

- позитивна властивість – простота;

- негативні властивості - низька частота першої гармоніки випрямленої напруги, рівняється частоті мережі, часто зумовлює великий коефіцієнт вирівнювання фільтру; малий коефіцієнт використання трансформатору по потужності, великий коефіцієнт зворотної напруги G₀ = 3,І4; значна величина постійної складової магнітної індукції в осерді трансформатору, яка викликана вимушеним намагнічуванням, та яка приводить до зниження на 30% максимальної індукції.

б) Мостова двохпівперіодна схема випрямлення

- позитивна властивість - простота трансформатору або, в частотному випадку відсутність його, число витків у вторинній обмотці зменшено в два рази у порівнянні з двохфазною схемою випрямлення, коефіцієнт використання трансформатору за потужністю досягає 0,9 при навантаженні з індуктивною реакцією та приблизно 0,66 при ємнісному характері навантаження, відсутність вимушеного намагнічування в трансформаторі, можна отримати на навантаженні половинні за величиною напруги.

- негативні властивості - велика кількість діодів, подвоєне пряме зменшення напруги на діодах, що істотно знижує ККД.

в) Схема множення

- позитивна якість - невелика кількість діодів - 2 (у схемі мостовій - 4), коефіцієнт зворотної напруги G = 1,5 (менше в 2 рази, ніж у мостовій схемі), число витків вторинної обмотки менше майже в 2 рази, ніж у мостовій схемі, коефіцієнт використання приблизно 0,64, тобто такий же, як у мостовій схемі та в 2 рази більше, ніж у двохфазній схемі.

- негативні якості - розміри конденсатора великі, обмежена знизу величина навантажувального опору R_н та крута зовнішня характеристика.

Вихідна напруга випрямляча залежить від навантажувального струму. Графік залежності середнього значення вихідної напруги від навантажувального струму називається зовнішньою характеристикою випрямляча. Її можна представити лінійною залежністю (рисунок 1).

Де U_Н - вихідна напруга на навантаженні;

U_ХХ - напруга холостого ходу випрямляча;

І_Н - струм навантаження;

Рисунок 1 - Зовнішня характеристика випрямляча

Рисунок 2 - Осцилографічний метод визначення амплітуди на навантажувальному опорі

Амплітуда основної гармоніки пульсації дорівнює:

.

Коефіцієнт пульсації схеми випрямлення, який працює на С – навантаження, дорівнює:

,

де U₀ - показник вольтметру.

Рисунок 3 - Принципова електрична схема дослідження випрямлячів

За допомогою лабораторного стенда дослідити три електричні схеми випрямлення. У даній схемі за допомогою перемикача SА2 можна дослідити окрему кожну схему випрямлення. За допомогою перемикача SАЗ здійснюється підключення фільтру типу С, за допомогою тумблера SА1 здійснюється включення трансформатора ТV у мережу змінного струму. За допомогою навантажувального резистора Rн здійснюють регулювання навантажувального струму, величину якого фіксуємо за допомогою міліамперметра РА. Паралельно навантаженню підключені вольтметр змінного струму РV1, вольтметр постійного струму РV2 і осцилограф N.

4 Література та посібники:

Підготування до роботи.

6.1.1 Ознайомитись з принциповою електричною схемою дослідницького макету (рисунок 3) та із загальними знаннями.

Зняти зовнішню характеристику випрямляча при активному і ємнісному навантаженні, змінюючи струм навантаження від мінімального до максимального значення і заносячи результати до таблиці 1. Регулювання навантажувального струму здійснюється зміною опору резистора Rн.

Зняти залежність амплітуди пульсації вихідної напруги від струму навантаження при активному і ємнісному навантаженнях, та занести показники до рисунку 1. Вимірюють амплітуду пульсації за допомогою осцилографа При цьому до випрямляча підключають закритий вхід осцилографа.

Зняти на кальку осцилограми вихідної напруги з фільтром та без нього при максимальному струмі навантаження. При цьому необхідно на екрані осцилографа встановити нерухоме зображення кривої дослідницької напруги.

Мета заняття.

Результати вимірювань.

Таблиця 1 - Зовнішня характеристика однопівперіодного мостового випрямляча і схеми множення

Параметр	Активне навантаження	Ємкісне навантаження
UН, В
ІН, А

Таблиця 2 – Залежність амплітуди пульсації вихідної напруги від струму навантаження для схем випрямлення

Параметр	Активне навантаження	Ємкісне навантаження
UПУЛЬС, В
ІН, А

Таблиця 3 – Визначення коефіцієнта пульсації для схем випрямлення

UП, В	UН, В	, В	, В

Таблиця 4 – Визначення вихідного опору випрямлячів

Параметр	Активне навантаження	Ємкісне навантаження
rВИХ, Ом

Висновки

Завдання до лабораторної роботи виконав(ла)

______________________________________________________ 200 ___ року

_________________

(Підпис студента)

Лабораторна робота № 11

Дослідження схем випрямлення

1Мета заняття: