Лабораторная работа №13

I. Название работы: «Исследование мостовой схемы выпрямления»

II. Цель работы: Определение нагрузочной характеристики и изучение схем сглаживающих фильтров.

III. Краткие теоретические сведения:

Для питания электронных устройств требуется постоянное напряжение, а первичным источником питания является обычно сеть переменного тока. В этих случаях используют преобразователь переменного тока в постоянный - выпрямитель.

Наиболее распространённым является двухполупериодный выпрямитель, собранный по схеме электрического моста. (рисунок 1).

Рисунок 2 – временные диаграммы напряжений

Рисунок 1 – Схема мостового выпрямителя

 

 

 

Выпрямительные диоды включены в плечи моста так, что они обеспечивают протекание тока через нагрузку только в одном направлении и в положительный и в отрицательный полупериоды выпрямленного напряжения (рис. 2).

Одной из важнейших характеристик является зависимость выпрямленного напряжения от выпрямленного тока, которые называются нагрузочной характеристикой . Она определяет границы изменений нагрузочного тока, при которых выпрямленное напряжение не уменьшается ниже допустимой нормы.

Выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер. Его представляют как сумму двух составляющих: постоянного напряжения  и переменного напряжения пульсаций с амплитудой . Тогда степень пульсирования напряжения можно оценить коэффициентом пульсаций . Для однополупериодного выпрямителя . Для двухполупериодного , что объясняется разной частотой пульсации. Во втором случае она в два раза выше и для сетевых выпрямителей составляет 100Гц.

В то же время для питания различных электронных устройств требуются постоянные напряжения с . Для снижения пульсаций до требуемой величины используются сглаживающие фильтры. Последние обычно состоят из конденсаторов и катушек индуктивности, так как эти реактивные элементы оказывают сопротивление переменному току и могут значительно снизить уровень пульсаций.

По виду реактивных элементов различают емкостные, индуктивные и смешанные фильтры. Последние в зависимости от способа соединения элементов подразделяются на Г- и П- образные. Эффективность фильтров оценивается коэффициентом сглаживания, равным отношению коэффициентов пульсаций на входе и выходе фильтра:  . На рисунке 3 приведена схема различных типов фильтров, которые можно получить с помощью перемычек.

 

Рисунок 3 – различные типы сглаживающих фильтров

Рисунок 4 – временные диаграммы после сглаживающего фильтра

   

 

Имеется возможность измерять постоянное напряжение на выходе фильтра  и напряжение пульсаций  с помощью вольтметра, а также наблюдать форму и уровень пульсаций на экране электронного осциллографа. На рисунке 4 изображены диаграммы входного и выходного напряжений фильтра.

IV. Ход работы:

1. Ручку «» повернуть в крайнее левое положение.

2. Подключить измерительные приборы соблюдая полярность включения и пределы измерений приборов.

3. После проверки схемы преподавателем включить питание стенда.

4. Снять нагрузочную характеристику выпрямителя . Для этого вращением ручки «» вправо измерять значение тока нагрузки  от минимального до максимального через 5мА, одновременно фиксируя напряжение на нагрузке. Показание приборов занести в таблицу 1.

 

Таблица 1. Результаты измерений напряжения на нагрузке в зависимости от тока нагрузки

	0	5	10	15	20	25
	25	25	25	24	24	23

5. Подключить к сети осциллограф. Через 1-2 минуты регуляторами «Яркость» и «Фокус» получить на экране чёткую горизонтальную линию. Ручками «Х» сместить её в центр экрана. Переключатель частоты развертки установить в положение 1. Подсоединить «Вход 4» (гнездо 1:1) осциллографа к выходй выпрямителя (верхнее гнездо), корпус «» к одному из нижних гнёзд.

Ручкой «Усиление» установить нормальную высоту изображения исследуемого процесса на экране осциллографа.

6. С помощью регулировок «Частота плавно» и «Синхронизация» получить устойчивое и неподвижное изображение 2-3х периодов исследуемого процесса. Зарисовать осциллограмму напряжения пульсаций на выходе выпрямителя.

 

V. Контрольные вопросы:

1. Для чего необходимы сглаживающие фильтры в выпрямительных устройствах?

2. Как делятся однофазные выпрямители в зависимости от количества вентилей? К какому типу относится исследуемый выпрямитель?

3. Из каких основных элементов состоит выпрямитель? Назначение этих элементов?

4. Какие типы трёхфазных выпрямителей Вам известны?

5. Какие выпрямители устанавливаются на большинстве современных автомобилей?