4. Трехфазный мостовой выпрямитель

Рис. 1.10. Схема мостового трехфазного выпрямителя

Трехфазный мостовой выпрямитель, несмотря на то, что в нем используется в два раза больше диодов, по всем показателям превосходит трехфазный выпрямитель с нейтральным выводом. Схема этого выпрямителя (см. рис. 1.10.) была предложена в 1923 г. советским ученым А. И. Лариновым. Данный выпрямитель содержит мост из шести диодов. Диода VD₁, VD₃, VD₅ образуют одну группу (анодную), а диоды VD₂, VD₄, VD₆ – другую(катодную). Общая точка первой группы диодов образует положительный полюс на нагрузочном резисторе R_н, а общая точка второй группы – отрицательный полюс на нем. В этом выпрямителе в каждый момент времени ток в нагрузочном резисторе и двух диодах появляется тогда, когда к этим диодам приложено наибольшее напряжение.

.

рис. 1.11 Временная диаграмма напряжений и токов трехфазного мостового выпрямителя

Например, в интервал времени (t₁ – t₂) (см. рис. 1.11) ток возникает в цепи ‘диод VD₁ – нагрузочный резистор R_н – диод VD₄, так как к этим диодам приложено линейное напряжение u_ab,которое в этот интервал времени больше других линейных напряжений.

В интервал времени (t₂ – t₃) открыты диоды VD₁, VD₆, так как к ним приложено наибольшее в это время линейное напряжение u_ac, и т. д. Нетрудно видеть, что во все интервалы времени токи в нагрузочном резисторе R_н имеют одно и то же направление.

Из временных диаграмм (см. рис. 1.11) видно, что пульсации выпрямленного напряжения значительно меньше, чем в трехфазном выпрямителе с нейтральным выводом. Для трехфазного мостового выпрямителя разложение кривой напряжения в ряд Фурье приводит к выражению:

Частота пульсаций выпрямленного напряжения в 6 раз больше сетевой частоты:

ƒ_п = 6 ƒ_сети = 6 ∙50 = 300 Гц

Коэффициента пульсаций равен 0,057.

Среднее значение выпрямленного напряжения в рассматриваемом выпрямителе в два раза больше входного:

где: U_2л – линейное напряжение на вторичной обмотке трансформатора,

U_{2 -} действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

1.3 Экспериментальная часть

Лабораторная работа выполняется с помощью программы Multisim 9. Условно-графические обозначения элементов, требуемых для сборки экспериментальных схем представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Виртуальные элементы используемые в работе.

Условно-графическое обозначение элемента	Название элемента
	Источник переменного напряжения
	Земля аналоговая
	Виртуальный диод
	Диодный мост
	Резистор
	Конденсатор
	Ключ
	Виртуальный амперметр
	Виртуальный вольтметр
	Виртуальный двухканальный осциллограф

Варианты моделей исследуемых диодов

№ комп	модель	№ комп	модель
1	BA157GP	6	D1N4001GP
2	BYM10-100	7	D1N4245GP
3	BYM10-1000	8	D1N4934GP
4	BYM11-100	9	D1N5062GP
5	D1N3611GP	10	D1N5619GP

Задание 1.

Исследование однофазного однополупериодного выпрямителя

1) Собрать схему (рисунок 1.11) в программе Multisim 9

Рис.1.11

Схема снятия вольтамперной характеристики полупроводниковых диодов

1) Собрать схему (рисунок 1.11) в программе Multisim 9

2) Установить амперметр в режим постоянного тока (ДС).

3. Изменяя напряжение источника записать показания приборов в таблицу

Вольтамперная характеристика диода

	U1, V
	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9		1	1.1	1.2	1.4	1.6	1.8		2
I,A

Задание 2.

Исследование однофазного однополупериодного выпрямителя

1) Собрать схему (рисунок 1.12) в программе Multisim 9

2) Установить амперметр и один из вольтметров в режим переменного тока (АС).

3) Изменяя сопротивление в нагрузке Rn записать показания приборов в таблицу 2

Рисунок 1.12 - Схема однофазного однополупериодного выпрямителя.

Таблица 2

№	Rn, Ом	Idс		Uac		Udc			Кп
1	10
2	20
3	30
4	40
5	50
6	60
7	70
8	80
9	90
10	100

4) Рассчитать коэффициент пульсаций по формуле Кп=√2* Uac / Udс и занести результаты в таблицу 2.

Сделать вывод как зависит коэффициент пульсаций от величины сопротивления в нагрузке

5) Подключить осциллограф и зарисовать осциллограмму одного из опытов в масштабе параметров (рисунок 1.13)

Рисунок 1.13 – Осциллограммы входного и выпрямленного напряжений выпрямителя

6. Подключить с помощью ключа конденсатор с заданной емкостью.

Выполнить пункты 3 и 4. Занести результаты измерений и расчетов в таблицу 3

Таблица 3.

№	Rn, Ом	Idс	Uac	Udc	Кп
1	10
2	20
3	30
4	40
5	50
6	60
7	70
8	80
9	90
10	100

6. Подключить осциллограф и зарисовать осциллограмму одного из опытов с учетом цифровых параметров (рисунок 1.14)

Рисунок 1.14 - Осциллограммы выпрямленного напряжения выпрямителя при подключении сглаживающего фильтра

Задание 3.

Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

Собрать схему рисунок 1.15 в программе Multisim 9. Повторить для мостовой схемы выпрямления измерения аналогично исследованию однополупериодного выпрямителя см. Задание 2

Рисунок 1.15 Принципиальная схема мостового выпрямителя