В.Н. Бородянко - Электрические цепи и основы электроники (Методические указания к проведению лабораторных работ), страница 14

Коэффициент пульсаций ~отношение амплитуды Рис. 2 основной гармоники выпрямленного напряжения к среднему значению этого напряжения) в мостовой схеме Кл = 0,67. Напряжение, воспрпннмаемое каждым диодом в непроводящий полупериод — обратное напряжение, определяется значением выпрямляемого напряжения на вторичной обмотке трансформатора, Максимальное значение обратного напряжения на диоде Ь'„~,,„ „. равно амплитудному значению выпрямляемого напряжения 11ь„.. У„бв,„„„, = Уъ„ =1~ У = 1,11 14.

Для уменыпепия пульсаций выпрямленного напряжения включают электричсские сглаживающие фильтры. Простейшими сглаживающими фильтрами являются конденсатор, включаемый параллельно слаботочной нагрузке ~рис. 4) и индуктивный фильтр»дроссель), включаемый последовательно с сильноточной нагрузкой ~рис. 5), При использовании емкостного фильтра сглаживание пульсаций вьшрямленного напряжения и тока происходит за счет периодической зарядки конденсатора и последующей его разрядки на сопротивление нагрузки Л»».

Зарядка конденсагора происходит, когда мгновенное значение вторичного напряжения трансформатора выше напряжения на нагрузке ~и на конденсаторе). Когда напряжение трансформатора становится меньше напряжения на конденсаторе, диоды закрываются и конденсатор разряжается через сопротивление нагрузки ~рис. 4). Далее процесс повторяется. При включении емкостного фильтра напряжение не уменьшается до ну»»я, а пульсирует в некоторых пределах, увеличивая среднее значение Выпрямленного напряжения. Емкость конденсатора для фильзра вь»бира|от ТВКОЙ Величины, чтОбы длЯ ОснОВИОЙ гармоники выпрЯмленного Ф напряжения емкостное сопротивление конденсатора Хс», было значител~но Мен~ше Сопротивления нагрузки Й»» Ж~ Хс» = 1»'2 фиг Сс <' И Я»». Отсюда Видно„что применение емкостного фильтра более эффективно при высокоомной нагрузке с малыми значениями вьшрямленного тока, так как при этом Возрастает эффективность сглаживания. Эффективность фильтров Оценивают коэффициентом сглаживания о, равным отношени1о коэффициентов ~ульсациЙ на входе и выходе фильтра: »~ = ~~»» ~~и При Вкл»очении индуктивного фильтра последовательно с нагрузкой изменяющееся магнитное поле, возбуждаемое пульсирующим током, наводит электролвижущую силу самоиндукции е» = + Хй»»й.

В соответствии с законом электромагнитноЙ индукции электрОдВижущая сила напраВлена так, ~ггобы сгладить пульсации тока в цепи, следовательно„и пульсации напряжения на нагрузке Р»». Эффективность сглаживания увеличивается при больших значениях Выпрямлен НОГО тока. Величину индуктивности фильтра выбирают таким образом, чтобы индуктиВПОс сопротивление фильтра А»~р было значительно больше Величины сопротивления нагрузки Яц . 'Х»ф = 2»г~о».А~» > ИЯ»». Большее уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения обеспечивают смешанные фильтры, В кОТОрых использу»отся и кОнденсаторы и нндуктиВности, например, Г-образные и П-образные сглаживающие фильтры. Более лучшие результаты обеспечивают активные сглаживающие фильтры, 1'ис, 5 3. Порядок выполнения работы ЗЛ. Ознакомиться с лабораторной установкой, Подготовить к работе модуль «Однафазный выпрямитель» и измерительные приборы ~модуль амперметров настоянного така и модуль нзмерительньп~). При работе используется осциллограф.

3.2. Присоединить к исследуемому модулю амперметр для измерения выпрямленного тока нагрузки. Мультиметр перевести в режим измерения переменного напряжения. Включить электропитание стенда (модуль питания) и включить осциллограф для наблюдения форм напряжений. 3,3. Включив питание модуля 1выключатель ЯА1) При разомкнутом ключе 542 измерить выпрямляеьюе напряжение ~/» на вторичной обмотке трансформатора. Результат измерения записать в табл, 1.

3.4. Подкначнть к вторичной обмотке трансформатора вместо мультиметра осциллограф. Получить на экране устойчивое изображение и измерить амплитудное значение выпрямляемого напряжения У„,. Зарисовать в масштабе осциллограмму выпрямляемога напряжения, 3.5. Перевести мультиметр в режим измерения постоянного напряжения, подключить мультиметр к выходным зажимам выпрямительнаго моста и измерить величину выпрямленнага напряжения Ул» в режиме холостого хада выпрямителя. Результат занести в табл, 1, Таблица 1 Б»р 11м» аз 3.6.

Подключить осциллограф к одному из диодов, получить устойчивое изображение, измерить величину максимального обратного напряжения на диоде К;„, „„,„,, зарисовать в том же масштабе осциллограмму напряжения на диоде. 3.7. Исследовать рабату выпрямителя без сглаживающих фильтров, Для этого установить заданную преподавателем величину сопротивления нагрузки Вл. Подключить осциллограф параллельно нагрузке, включить тумблер 5А2 и зарисовать в прежнем масштабе осциллограмму выпрямленного напряжения на нагрузке 1/л при отсутствии сглаживающих фильтров.

Определить па осциллограмме двойную амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения 2Ь'„„ь»,.». Измерить с помощью мультиметра постоянную составляющую напряжения на нагрузке 1,»,. Результаты измерений занести в табл. 2. Па результатам измерений определить коэффициент пульсаций»7 = У„„я„,~» ~' ~4. Таблица 2 3.8. Исследовать влияние на выпрямленное напряжение смкастного, нндуктивнога и индуктнвно-емкостнаго сглюкивающих фнльг1»ов. Для этОГО подключить осциллограф параллельно нагрузке н зарисовать в прежнем масштабе осциллограммы выпрямленного напряжения на нагрузке 1/и при каждом бб включенном фильтре.

При этом сравнить эффективность сглаживания емкостиого фильтра с различным значением емкости фильтра (С1 и С2). Для этого измерить с помощью мультиметра постоянные составляющие выпрямленного напряжения Уд и с помощью осциллографа переменные составляющие У~„„,, выпрямленного напряжения при каждом включенном фильтре.

Результаты измерений занести в табл. 2. 3.9. Снять внешние характеристики Уа =. ~ ~1,~) выпрямителя при отсутствии фильтра, при емкостном, индуктивном и индуктивно-емкостном фильтре. Для этого, изменяя с помощью переключателя БА6 величину сопротивления нагрузки Лн измерять величину выпрямленного напряжения Г4 и выпрямленного тока б при каждом значении сопротивления нагрузки, Результаты измерений занести в табл. 3.

тип фильтра 4. Требования к отчету по работе Отчет по работе должен содержать: а) наименование работы и цель работы; б) принципиальную электрическую схему выпрямителя; в) результаты экспериментального исследования и проведенных по ним рас~е~~в, помещенные в соответствующие таблицы; г) осциллограммы напряжений; д) графики внешних характеристик, построенные по результатам измерений; е) вывод о фильтрующих свойствах сглаживающих фильтров и сравнительная оценка внешних характеристик.

5. Контрольные вопросы 1. Какие функции выполняют в выпрямителях силовой трансформатор, блок диодов н сглаживающий фильтр.~ 2. Изменится ли полярность выходного напряжения выпрямителя при изменении подключения выводов первичной или вторичной обмоток? 3. При каких условиях полупроводниковый диод проводит электрический ток? 4.

Почему конденсатор включают параллельно нагрузке, а индуктивность— последовательно с неГР 5. Какой фильтр из исследуемых в лабораторной работе обеспечивает получение наименьшего коэффициента пульсаций и почему? 6. Какие параметры определяют наклон ~жесткость) внешних характеристик выпрямителя~ Работа № 5. ИССЛЕДОВАНИК ТИРИСТОРОВ И УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТКЛКЙ 1. Цель работы Изучение характеристик и параметров тиристоров — обычных (асимметричных)„симметричных и запираемых. Ознакомление с применением этих приборов в преобразователях электрической энергии.

2. Пояснения к работе В лабораторной работе используются следующие модули: «Тиристоры», «Миллиамперметры», «Мультиметры». Для проведения лабораторной работы необходим двухканальный осциллограф. Передняя панель модуля тиристоров представлена на рис. 1. На ней приведена мнемосхема н установлены коммутирующие и регулирующие элементы. На мнемосхеме изображены: тиристор Ю1, симметричный тиристор (симистор) 1 52, запираемый тиристор РЖЗ, активное и индуктивное сопротивления нагрузки однополупериадного выпрямителя Л„ и Е„.

Потенциометр ЛР1 служит для изменения напряжения в цепи управления, Ток управления тиристором ограничен резистором Л„,,„Система управления (СУ1, формирует управляющие импульсы, сдвигаемые по фазе при изменении входного управляющего напряжения (1,„. Шунт ЛЯ! = 10 Ом служит для осциллографирования сигнала, пропорционального току через тиристор, а ЛЫ = 10 Оьч для осциллографирования тока управления. Усилитель |И1 позволяет усиливать сигнал тока, снимаемый с шунта. На передней панели установлены гнезда для осуществления внешних соединений (Х1 — Х21), ручка регулировки потенциометра ЛР1, переключатель вида наг1зузки (активной или активно-индуктивной) 241 и переключатель каналов подачи управляющих импульсов на соответствующие тиристоры ЯАЗ.