Кривоносенко Геннадий Владимирович
Должность:преподаватель общепрофессиональных дисциплин
Группа:Посетители
Страна:Россия
Регион:Воронежская область г. Семилуки
01.11.2014
0
1406
1

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ №10 ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ И СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ

 

ЛабораторнОЕ ЗАНЯТИЕ №10

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ И СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ

Цель занятия: 1. Изучить схемы построения выпрямителей и принцип их работы.

2. Измерить основные параметры выпрямителей- постоянную составляющую выпрямленного тока, коэффициент пульсаций и влияние на них сглаживающего фильтра.

3. Построить нагрузочную характеристику выпрямителя и визуально исследовать осциллограммы напряжений на входе и выходе выпрямителя с помощью электронного осциллографа.

 

Рекомендуемая литература 1) курс лекций; 2) (1) стр. 525 – 541; №) (2) стр. 98 – 118.

 

Перечень приборов:

1. Лабораторный стенд.

2. Блок № 8.

3.Соединительные провода.

4. Электронный осциллограф.

Контрольные вопросы.    

     1.Объясните      вид      осциллограммы      выпрямленного      напряжения
однополупериодного выпрямителя.

      2.Проведите сравнительную оценку схем двухполупериодных выпрямителей (с выводом средней точки и мостовой).

    3.Как изменяемся коэффициент сглаживания     при увеличении числа звеньев фильтра?

    4.Сделать   вывод   о   влиянии    нагрузки   на   величину   пульсации   и

сглаживающие свойства фильтров.

5. Дать определение коэффициентов пульсации и сглаживания.

 

Краткие теоретические сведения

Выпрямительные устройства предназначены для преобразования переменного тока в ток одно­го направления. В общем случае выпрямительное устройство, час­то называемое просто выпрямитель, включает в себя силовой трансформатор, вентиль, сглаживающий фильтр и стабилизатор (рис.1).

Трансформатор Тр предназначен для преобразования перемен­ного напряжения одной величины, например 220 В, в перемен­ное напряжение другой величины, обеспечивающее необходимое постоянное напряжение на выходе выпрямителя, например 20 В. Вентиль В преобразует переменное напряжение в пульсирующее, сглаживающий фильтр СФ уменьшает пульсации выпрямленного напряжения, стабилизатор СТ поддерживает неизменным напря­жение или ток нагрузки RH. Отдельные из перечисленных узлов выпрямителя могут отсутствовать.

Известны два основных типа выпрямителей — однополупериодный и двухполупериодный. В зависимости от количества фаз пи­тающей сети выпрямители подразделяют на однофазные и трех­фазные, выпрямители могут быть управляемыми и неуправляе­мыми. В управляемых выпрямителях величина выпрямленного на­пряжения может регулироваться. Для питания большинства элек­тронных устройств используются более простые неуправляемые выпрямители.

Основными элементами выпрямителя являются вентили — не­линейные элементы, проводимость которых зависит от полярнос­ти приложенного напряжения. В основном, в качестве вентилей используются полупроводниковые диоды. Вольтамперная харак­теристика (ВАХ) диода приведена на рис.2, а.

Основными электрическими параметрами выпрямителей яв­ляются:

Uн.ср (или U0)— среднее выпрямленное напряжение на нагрузке;

        /н.ср (или I0)  — средний выпрямленный ток нагрузки;

p= Uосн..max/Uн..ср — коэффициент пульсации выпрямленного на­пряжения (здесь Uосн..max — амплитуда основной гармоники вы­прямленного напряжения);

fnчастота основной гармоники выпрямленного напряжения (напряжения пульсации).


Однополупериодный выпрямитель.
Схема включения однополупериодного выпрямителя приведена на рис.2,б. Переменное напряжение со вторичной обмотки трансформатора                                                                      u2 подается в цепь из последовательно соединенных диода Д и нагрузочного резистора Rн. При положительном полупериоде напряжения диод открыт и через нагрузку течет ток, при отрицательном — диод закрыт и ток в нагрузке отсутствует.

Выпрямленное напряжение инможно представить в виде сум­мы постоянной Uн.ср и переменной ипсоставляющих (рис.2,в). Основные параметры однополупериодного выпрямителя:

                               Uн.ср=U2max/π =0,32U2max= 0,45U2 ;        fп= f ;     p=1,57.

                               

где U2 — действующее значение переменного напряжения на входе выпрямите­ля; f— частота переменного напряжения, р =U1max/Uн.ср – коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения ( U1max – амплитуда первой гармоники выпрямленного напряжения на нагрузке).


Двухполупериодный выпрямитель. Такой выпрямитель состоит из четырёх диодов,

включенных по мостовой схеме (рис. 3,а). Кривые изменения напряжения  u2 питающей сети, токов диодов, напряжения на нагрузке показаны на рис. 3, б

При положительном полу периоде напряжения диоды Д2 и Д4 открыты и пропускают ток в нагрузку. Диоды Д1 и ДЗ в этот мо­мент закрыты. При наступлении отрицательного полу периода на­пряжения диоды Д2 и Д4 закрываются, но открываются диоды Д1 и ДЗ, в результате чего ток продолжает протекать через нагрузку в том же направлении.

Основные параметры двухполупериодного выпрямителя:

                                 Uн.ср=2U2 max/π = 0,64U2max= 0,9U2 ;            fп= 2 f;     p=0,66.

По сравнению с однополупериодным выпрямителем двухполупериодный обеспечивает большее значение среднего выпрям­ленного напряжения на нагрузке, меньшую амплитуду пульса­ций и большую их частоту, что облегчает задачу их подавления сглаживающими фильтрами. Как правило, однополупериодные выпрямители применяются для питания нагрузки малой мощно­сти.

Сглаживающие фильтры. Для подавления переменной состав­ляющей выпрямленного напряжения между вентилем и нагруз­кой устанавливают сглаживающие фильтры. Основным парамет­ром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания Sф. Он определяется отношением коэффициентов пульсаций на его входе и выходе:

                                      Sф=рвх/рвых

Для питания целого ряда электронных устройств коэффициент пульсаций на выходе блока питания не должен превышать 10-6, что требует установки фильтров с большим коэффициентом сгла­живания.

Простейшими сглаживающими фильтрами являются индуктив­ный и емкостной.

Индуктивный фильтр (рис.4,а) состоит из дросселя, ко­торый включается последовательно с нагрузкой Rн. Значитель­ное индуктивное сопротивление XL=2πfпLсущественно снижа­ет переменную составляющую напряжения, практически не из­меняя постоянной, так как активное сопротивление Rдросселя невелико.

С достаточной точностью можно принять Sф=2πfпLдр/R. Ин­дуктивные фильтры применяются обычно в мощных низкоомных цепях.


Емкостный фильтр (рис.4,б) представляет собой конденса­тор, включенный параллельно нагрузке. В этом случае из-за зна­чительной емкости ёмкостное сопротивление конденсатора для переменной составляющей напряжения мало с= 1/(2πfпС) <<Rн ) и оно шунтирует сопро­тивление нагрузки, пропуская через себя лишь переменную со­ставляющую. Постоянная составляющая напряжения оказывается приложенной к нагрузке.


Основное применение емкостные фильтры нашли в маломощ­ных высокоомных цепях.

 


                      

 

Для обеспечения высококачественного сглаживания индуктив­ный и емкостный фильтры объединяют, получая Г- образный LC-фильтр (рис.5,а). Коэффициент сглаживания фильтра в этом случае равен произведению коэффициентов сглаживания его звеньев. В маломощных источниках применяют Г – образный RC-фильтр (рис.5, б).



 

 

 

 

Подпись: Рис.5. Г- образные индуктивно-емкостный (а) и активно-емкостный (6) фильтры

 

    


Проверка знаний.

1. Каково соотношение между прямым Rпри обратным со­противлением Rобр полупроводникового диода?

1 .  Rпр> Rобр ;  2.Rп<Rобр;       3. Rпр ~ Rобр ;       4. Rпр << Rобр .

 

Комментарии пользователей /0/
Комментариев нет...
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Наши услуги



Мы в соц. сетях

    Персональные сообщения