Контрольные вопросы

1. Сравните относительное изменение напряжения на стабилитроне с относительным из­менением питающего напряжения. Оцените степень стабилизации.

2. Влияет ли значение сопротивления нагрузки на степень стабилизации выходного на­пряжения стабилизатора.

3. Как изменяется напряжение стабилитрона U_CT, когда ток стабилитрона становится ни­же 20 мА.

4. Каково значение тока стабилитрона I_Ст при входном напряжении 15 В.

5. Каково значение тока стабилитрона I_Ст при значении сопротивления R=200 Ом.

6. Как изменяется напряжение U_CT на выходе стабилизатора, при уменьшении сопротивления R.

Лабораторная работа № 5 «Исследование однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей»

Цель работы.

1. Анализ процессов в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

2. Сравнение форм входного и выходного напряжения для однополупериодного и двухпо­лупериодного выпрямителей.

3. Определение среднего значения выходного напряжения (постоянной составляющей) в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

4. Определение частоты выходного сигнала в схемах однополупериодного выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.

5. Сравнение максимальных значений выходного напряжения для схем двухполупериод­ного и однополупериодного выпрямителей.

6. Сравнение частот выходного сигнала для схем двухполупериодного и однополупериод­ного выпрямителей.

7. Анализ обратного напряжения U_max на диоде в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

8. Исследование работы трансформатора в схеме выпрямителя.

Приборы и элементы:

1. Мультиметр

2. Осциллограф

3. Источник переменного напряжения

4. Трансформаторы

5. Кремниевые диоды 1N4001

6. Резисторы

5.1.Краткие сведения из теории

5 .1.1. Однополупериодная схема

О

Рис.5.1.1. Однополупериодная схема выпрямления.

днополупериодная схема выпрямления при чисто активном сопротивлении нагрузки R приведена на рис. 5.1.1. она состоит из трансформатора Т_р и вентиля В и является наиболее простой из всех выпрямительных схем. Схема является однотактной, так как ток через вторичную обмотку трансформатора протекает только в течение половины периода.

И звестно, что условием прохождения тока через вентиль является наличие на его аноде положительного потенциала по отношению к катоду предположим, что положительный потенциал на аноде вентиля в схеме рис. 2.3 появляется при положительной полуволне напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора.

На рис. 5.1.2.. а изображена форма кривой напряжения сети (напряжения на зажимах первичной обмотки трансформатора u₁); на рис.5.1.2. б – форма кривой напряжения на зажимах вторичной обмотки u_2.Напряжения u₁ и u_{2 ,} как известно из теории трансформатора, сдвинуты по фазе на угол, близкий к 180°.

Н

1.4

а рис. 5.1.2. в приведены диаграммы тока через нагрузку i₀ и напряжения на ее зажимах u_0. Так как сопротивления обмоток трансформатора и вентиля для прямого тока приняты равными нулю, то падение напряжения в этих элементах схемы во время положительной полуволны отсутствует и форма напряжения на нагрузке повторяет форму напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Во время отрицательной полуволны сопротивление бесконечно велико, поэтому ток через нагрузку и напряжение на ее зажимах равны нулю.

И

Рис.5.1.2. Диаграммы напряжений и токов в однополупериодной схеме

з рассмотренного рис. 5.1.2. видно, что ток через нагрузку протекает лишь в одном направлении, т.е. схема действительно обладает выпрямляющими свойствами.

Следует также отметить, что через вентиль и вторичную обмотку трансформатора протекает тот же ток, что и через нагрузку. Поэтому вторичная обмотка используется плохо, так как ток через нее протекает только в течение одной половины периода.

На рис.5.1.2. г изображена форма кривой тока в первичной обмотке трансформатора. Так как постоянная составляющая тока вторичной обмотки не трансформируется в первичную цепь, ток в ней имеет форму переменной составляющей вторичного тока. Попутно следует отметить, что в схеме имеет место вынужденное намагничивание (увеличение намагничивающего тока трансформатора) создаваемого постоянной составляющей тока вторичной обмотки.

Ознакомившись с физическими процессами в схеме однополупериодного выпрямления, перейдем к выводу основных соотношений.

Рис. 5.1.3. К вычислению среднего и действующего значения напряжения и тока в однополупериодной схеме

1. Определение величины действующего напряжения вторичной обмотки. На рис. 1.5 приведены кривые выпрямленного напряжения и тока . Поместим начало координат в точку О´. Так как напряжение на нагрузке равно напряжению на зажимах вторичной обмотки трансформатора, то

u₀=u₂=U_2максcoswt , (7)

По определению постоянная составляющая выпрямленного напряжения равна:

пл. О’ ав , (8)

Выражая площадь О´ ав в виде интеграла и производя необходимые преобразования, получаем:

, (9)

Выразим U_2макс через действующее значение напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора:

, (10)

Из (9) и (10) имеем:

, (11)