Неуправляемые выпрямители. Лабораторная работа №3

1.

Лабораторная работа №3
НЕУПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
Цель работы: Изучение работы однофазных выпрямительных схем и сглаживающих
фильтров.
Полупроводниковым выпрямителем называют статическое электронное устройство,
предназначенное для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока.
Выпрямители являются основными источниками питания промышленной, транспортной
и бытовой аппаратуры, радиоэлектронной и микропроцессорной техники.
Основные элементы выпрямительных схем:
1. Трансформатор напряжения ТН – устройство для понижения или повышения напряжения
питающей сети и гальванической развязки сети с аппаратурой.
2. Диодный блок ДБ – для преобразования переменного напряжения в пульсирующее.
3. Сглаживающий фильтр СФ – для сглаживания пульсирующего напряжения.
4. Стабилизатор напряжения СН – для стабилизации сглаженного напряжения при колебаниях
напряжения питающей сети или при изменении тока нагрузки.
U1
u2
0
ТН
U2
ДБ
Uп
СФ
Uф
СН
Uс
Структурная схема полупроводникового выпрямителя
в
б
а
uп
uф
U0
U0
ωt
0
ωt
0
Диаграммы напряжений при выпрямлении:
а – до ДБ; б – после ДБ, до СФ; в – после СФ
ωt

2.

Основные параметры выпрямительных схем:
• постоянная составляющая выпрямленного напряжения U0;
• постоянная составляющая выпрямленного тока I0;
• амплитуда пульсаций ~Uпmax;
• коэффициент пульсаций Kп;
• коэффициент сглаживания пульсаций q.
~ U п max
Kп
U0
Kп
q
K пф
u
uп(t)max
0
uп(t)min
ωt
uп (t ) max uп (t ) min
~ U п max
2

3.

Однофазная однополупериодная схема состоит из одного полупроводникового диода,
включенного последовательно с нагрузкой.
u2
а
б
VD Iн
0
U1
U2
Uобр
Rн
Uн
uн
U0
0
2 U 2
U0
0,45 U 2
Uобр.max
ωt
2~Uпmax
ωt
~ U п max
2 U 2
Kп
1,57
U0
2
2 U 2 2

4.

Однофазная двухполупериодная мостовая схема, предложенная немецким физиком Л.
Гретцем, имеет четыре диода, включенных мостом.
а
VD1
VD2
VD4
ωt
0
U2
U1
Iн
б
u2
Rн
Uн
(3π/4)~Uпmax
uн
U0
VD3
0 VD1,3 VD2,4
2 2 U 2
U0
0,9 U 2
ωt
~ U п max 4 2 U 21
2
Kп
0,667
U0
3
2 2 U 21 3
Одноэлементными фильтрами являются ёмкостный фильтр, состоящий из конденсатора,
включенного параллельно нагрузке, и индуктивный фильтр, представляющий последовательно
соединенный с нагрузкой электрический дроссель – катушка индуктивности с сердечником
а
б
u
U2
ДБ
Uп
Cф
Rн
Uн
uн
U0
uп
0
ωt

5.

Порядок выполнения работы
1. Собрать однофазную однополупериодную схему выпрямителя.
2. Произвести 5 измерений параметров выпрямителя, изменяя ток нагрузки I0 резистором R11 от
Imin до Imax = 250 mA!!! Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
3. Зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжения при холостом ходе и максимальной
нагрузке.
4. Подключить сглаживающий фильтр С4, повторить пункты 2, 3 и 4 работы.
5. Собрать однофазную мостовую схему выпрямителя.
6. Произвести 5 измерений параметров выпрямителя, изменяя ток нагрузки I0 резистором R11 от
Imin до Imax = 250 mA!!! Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
7. Зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжения при холостом ходе и максимальной
нагрузке.
8. Подключить сглаживающий фильтр С4, повторить пункты 2, 3 и 4 работы.
9. Построить нагрузочные характеристики исследуемых выпрямительных схем c фильтром: U0(I0) и
Kп(I0).

6.

Таблица 1 – Однофазный однополупериодный выпрямитель
без фильтра
с ёмкостным фильтром C4
№
U2
I0
U0
~Uп.max
Kп
U2
I0
U0
~Uп.max
Kп
п/п
В
мА
В
В
В
мА
В
В
1
2
3
4
5
q
-

7.

Однофазный мостовой выпрямитель
VD1
U1
VD2
Iн
C4
U2
VD4
R11
Uн
V
VD3
А
Таблица 2 – Двухполупериодный мостовой выпрямитель
без фильтра
с ёмкостным фильтром C4
№
U2
I0
U0
~Uп.max
Kп
U2
I0
U0
~Uп.max
Kп
п/п
В
мА
В
В
В
мА
В
В
1
2
3
4
5
q
-

8.

Содержание отчёта
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Наименование работы и ее цель.
Принципиальные схемы выпрямительных схем.
Таблица с результатами испытания и вычислений.
Расчетные формулы.
Характеристики U0 (I0) и Kп(I0) для схем с фильтром.
Осциллограммы выпрямленных напряжений.
Краткие выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Что называют источником вторичного электропитания?
2. Что называют полупроводниковым выпрямителем?
3. Какова область применения выпрямителей?
4. Какие основные узлы включает в себя выпрямитель?
5. Чем отличаются однополупериодные и двухполупериодные выпрямители?
6. Что представляет собой выпрямленное напряжение?
7. Назовите основные параметры выпрямительных схем.
8. Какие коэффициенты оценивают качество выпрямления?
9. Поясните устройство и принцип работы однофазного однополупериодного выпрямителя.
10. Поясните устройство и принцип работы двухполупериодной схемы выпрямителя с выводом от
средней точки и мостовой схемы выпрямителя.
11. Для чего нужен сглаживающий фильтр? Какие они бывают?
12. Что представляет собой пульсность схемы выпрямления?
13. Поясните устройство и принцип работы ёмкостного и индуктивного сглаживающих фильтров.