Исследование выпрямителей с активной и

Активно-емкостной нагрузкой

 

Цель работы - изучить особенности построения схем выпрямителей, принцип их работы, экспериментально определить характеристики и параметры схем выпрямителей.

Выпрямители предназначены для преобразования переменного тока (напряжения) в постоянный. Установка для исследования включает макет, осциллограф, вольтметр и амперметр.

 

Теоретическая часть

 

Режим работы выпрямителя и соотношения между основными параметрами его элементов зависят от характера его нагрузки. Основные параметры выпрямителя: U₀(I₀) - среднее значение выпрямленного напряжения (тока); U₂ -действующее значение напряжение фазы вторичной обмотки трансформатора; U_oбp - обратное напряжение на диоде; I_пp.cp - среднее значение прямого тока в обмотке трансформатора и через диод; I_{пp m} - максимальное значение прямого тока диода; I_пp - действующее значение тока диода; I₂(I₁) - действующее значение тока вторичной (первичной) обмотки трансформатора; n=W₂/ W₁ - коэффициент трансформации; Р₀= U₀×I_o - мощность на выходе выпрямителя; S₁, S₂, S_тp- мощности первичной, вторичной обмоток и типовая мощность трансформатора, В×А; K_п(1) - коэффициент пульсации по первой гармонике; f₍₁₎- частота пульсаций по первой гармонике.

Для расчета выпрямителя, работающего на активно-емкостную нагрузку, наиболее широко используется графо-аналитический метод, позволяющий определить параметры выпрямителя как функции угла отсечки или зависимой от него величины. Методика определения коэффициентов А, В, D, E, F, H, сопротивления фазы r приведена в литературе [2].

 

Порядок выполнения работы

 

1. На макете (см. рис. 1.1) с помощью тумблеров собрать схему мостового выпрямителя с активной нагрузкой.

2. Изменяя R_Н, измерить средние значения напряжения U₀ и тока I₀ нагрузки для построения нагрузочной характеристики выпрямителя.

3. Для значений тока I₀= 0; 10; 30 mА проверить выполнение основных соотношений выпрямителя. С помощью электронного вольтметра измерить действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора U₂.

4. С экрана осциллографа зарисовать, осциллограммы напряжений U₂(ωt), I₂(ωt) U_H(ωt) и тока нагрузки I_H(ωt).

5. Собрать схему мостового выпрямителя с активно-емкостной нагрузкой. Осциллограф подключить параллельно резистору R_д для наблюдения формы тока.

6. С помощью резистора R_Н изменять ток нагрузки I₀ в пределах 0-50 mА и выполнить измерения для построения зависимости I₀= Ψ(θ), где θ - угол отсечки выпрямителя.

7. Установить ток I₀ =20mA, с экрана осциллографа зарисовать осциллограммы напряжений U₂(ωt), U_H(ωt), I_ЗАР(ωt), I₂(ωt).

8. Собрать выпрямитель с LC фильтром. С помощью осциллографа измерить амплитуду переменной составляющей напряжения на входе и выходе фильтра и определить коэффициенты пульсаций на входе и выходе LC фильтра, коэффициент фильтрации фильтра.

 

Рис. 1.1 - Выпрямитель с активно-емкостной нагрузкой

 

Содержание отчета

 

1. Схема (см. рис. 1.1), таблицы данных, осциллограммы.

2. Результаты измерений и их теоретическая проверка.

3. Нагрузочные характеристики выпрямителей в одной системе координат.

4. Зависимость I₀= Ψ(θ) и расчет теоретических значений U₀ при I₀ = 0; 10; 30 mА через углы отсечек θ. Сравнение их с экспериментальными значениями, объяснение расхождений.

 

Контрольные вопросы

 

1. Каково назначение диодов в выпрямителях?

2. Объясните причины расхождений экспериментальных и расчетных данных для однополупериодного выпрямителя c активной нагрузкой.

3. Каково основное назначение трансформатора в схеме выпрямителя?

4. С учетом, каких требований производится выбор схемы выпрямителя?

5. Физический смысл среднего и эффективного значения переменного по величине тока.

6. Зависит ли угол отсечки от тона нагрузки в выпрямителях с активно-емкостной нагрузкой?

7. Что характеризует коэффициент пульсации напряжения?

8. Зависит ли коэффициент пульсации напряжения от емкости конденсатора фильтра?

Литература [2, 445-463].

 

Лабораторная работа № 2

Исследование биполярного транзистора

 

Цель работы - изучить конструкцию и принцип действия полупроводникового триода, экспериментально определить параметры транзистора и снять вольтамперные характеристики.

На универсальном лабораторном макете (см. рис. 2.1) с помощью тумблеров можно собрать схему (см. рис. 2.2) для исследований биполярного полупроводникового транзистора. При выполнений измерений напряжения между базой и эмиттером транзистора необходимо использовать вольтметр с большим входным сопротивлением.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Используя универсальный лабораторный макет (см. рис. 2.1) собрать схему для проведения экспериментов (см. рис. 2.2).

2. Выполнить измерения для построения семейства входных вольт-амперных характеристик транзистора с общим эмиттером (ОЭ) для напряжений U_КЭ = 0, -2, -5, -10 В. Ток в цепи базы изменять в пределах 0-200 мкА.

3. Выполнить измерения для построения выходных характеристик транзистора с ОЭ для токов базы 0, 50, 100, 150, 200 мкА. Ток в цепи коллектора изменять в пределах 0-10 мА.

4. По указанию преподавателя установить в схеме точку покоя транзистора и заполнить первую строку табл. 1.1.

5. Поддерживая неизменным напряжение U_КЭ, дать приращение току I_б, снять показания приборов и заполнить вторую строку табл. 1.1.

6. Установить точку покоя, снять по показаниям приборов и заполнить третью строку табл. 1.1

7. Поддерживая неизменным ток базы, дать приращение U_К, снять показания приборов и заполнить четвертую строку табл. 1.1

8. Вычислить h -параметры транзистора.

 

Рис. 2.1 - Лабораторный макет для исследования схем на биполярных

транзисторах

 

Рис. 2.2 – Схема для исследования биполярных полупроводниковых

транзисторов

 

Содержанке отчета

 

1. Схемы, данные эксперимента, построенные по ним семейства входных и выходных вольтамперных характеристик.

2. Определенные по семействам характеристик и по данным проведенных экспериментальных измерений h -параметры транзистора в заданной точке покоя.

 

Таблица 1.1

Номер опыта	Iб, мкА	UБЭ, мВ	IК, мА	UКЭ, В
2(ХХ)
4(КЗ)

 

3. Линейная модель транзистора в системе h-параметров.

 

Контрольные вопросы

 

1. Приведите входные и выходные вольтамперные характеристики транзистора для трех схем включения транзистора с ОБ, ОЭ, ОК.

2. Почему h_21Б < I, h_21Э > I, какова взаимосвязь между ними для заданной точки характеристик транзистора?

3. Для какого режима работы транзистора справедлива линейная модель транзистора?

Литература [2, 71-105; 5, 88-99].

 

Лабораторная работа № 3