Тема: исследование формы кривой на выходе однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя с фильтром

Цель работы: Экспериментальным путем исследовать кривые напряжения в схемах выпрямителей.

В качестве источников питания различных устройств часто используют выпрямители. В состав выпрямителя входят следующие элементы:

трансформатор Т_Р – устройство для преобразования напряжения переменного тока питающей сети в требуемое переменное напряжение и разделения электрических цепей;

В – прибор, обладающей односторонней проводимостью электрического тока;

фильтр Ф – устройство, обеспечивающее необходимое ослабление пульсаций выпрямленного напряжения;

вентиль преобразует переменное напряжение в пульсирующее.

В качестве вентилей могут использовать различные приборы, обладающие односторонней проводимостью, в зависимости от назначения выпрямителя. Часто в выпрямителях в качестве вентиля используют полупроводниковые диоды. Вольт – амперная характеристика полупроводниковых диодов (рис 1) отличается от идеального характеристики вентиля. Однако у хороших полупроводниковых диодов обратные токи весьма малы и несущественно влияют на работу выпрямителя.

Рис. 31. Характеристика вентилей

а) идеально; б) полупроводникового диода

В лабораторной работе использует две простейшие схемы выпрямителей на полупроводниковых диодах одно – двухполупроводниковая схема (рис.32).

рис.32. Простейшие схемы выпрямителей

а) однополупериодная 6) двухполупериодная

На рис.32 показаны диаграммы напряжений и тока в цепях схем. Благодаря односторонней проводимости вентилей, токи через диоды проходят только в течение одного периода, и напряжение в нагрузке получается пульсирующим. Частота пульсации в однополупериодной схеме равна частоте сети, в двухполупериодной схеме частота пульсаций удваивается. Коэффициент пульсаций определяется отношением амплитуды первой гармоники на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения.

Рис. 33. Диаграмма напряжений и токов в схемах выпрямителей

а) однополупериодного б) двухполупериодного

Простейшие схемы выпрямителей дают очень большой, коэффициент пульсаций. Поэтому далее предусматривают сглаживающие фильтры. Обычно используют Г – или П – образные фильтры (рис.33), включающие в себя дроссели, конденсаторы и резисторы. Чаще всего используют LC – фильтры, обеспечивающие сглаживание пульсации при различных нагрузках. Конденсатор фильтра С включают параллельно нагрузке R, и он не пропускает переменную составляющие тока в нагрузку.

Дроссель L включают последовательно с нагрузкой R, тогда при выполнении условия переменное напряжение с выхода выпрямителя задерживается на дросселе фильтра и в нагрузку не попадает.

LС – фильтр обеспечивает хорошее сглаживание выпрямленного напряжения.

Рис. 34 Схемы фильтров

а) Г - образный б) П - образный

Приборы и оборудование:

1. Электронный осциллограф;

2. Автометр АВО - 63;

3. Измерительная панель;

4. Соединительные провода.

Порядок выполнения работы:

1. Выписать технические данные прибора используемого в работе.

2. Собрать электрическую схему установки, согласно рис.34.

3. Зарисовать в масштабе изображения кривых с экрана осциллографа для случаев однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей без сглаживающих фильтров и при использовании фильтра, а также входного напряжения.

4. Для этого необходимо измерить с помощью вольтметра напряжения на входе схемы, а затем на выходе для случаев одно – и двухполупериодного выпрямителей и при использовании фильтра.

5. Определить коэффициенты пульсации для схем одно – и двухполупериодного выпрямителей.

 

 

Рис. 35

Формулы расчета:

- для однополупериодного выпрямителя

- для двухполупериодного выпрямителя

Контрольные вопросы:

1. Какие элементы можно использовать в качестве вентилей?

2. Перечислить известные вам схемы выпрямителей?

З. Назначение сглаживающего фильтра?

4. Когда используются выпрямители?