2.2. Выпрямители по однополупериодной схеме.

Схема однополупериодного выпрямителя приведена на рисунке 2.1. Такие схемы применяются в основном с емкостным фильтром и обычно рассчитаны на токи до десятков миллиампер. Преимущество таких выпрямителей – простота. К их недостаткам относятся: высокое обратное напряжение на диоде, большой уровень пульсаций, подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током.

Рисунок 2.1. – Схема однополупериодного выпрямителя

с емкостным фильтром.

Расчетные формулы.

Амплитуда выходного напряжения выпрямителя

, (2.1)

где U_вых.тр. – эффективное выходное напряжение трансформатора;

U_vd – падение напряжение на диоде (около 0,7 В).

Напряжение пульсаций

, (2.2)

где f – промышленная частота (50 Гц);

С – фильтрующая ёмкость (C1 = C2 = 470 мкФ, C3 = C4 = 100 мкФ);

I_нагр – ток в нагрузке, который определяется по формуле

;

R_н – сопротивление нагрузки.

2.3. Двухполупериодный выпрямитель с выводом от средней точки.

Данный выпрямитель (рис. 2.2) работает в основном с емкостным Г- или П-образными фильтрами. Основные преимущества этого выпрямителя – пониженное напряжение пульсаций, повышенная частота пульсаций, малое число диодов, возможность применения общего радиатора. Недостатки: высокое обратное напряжение на диодах, недоиспользование трансформаторного напряжения.

Рисунок 2.2 ‑ Двухполупериодный выпрямитель

с выводом от средней точки и с емкостным фильтром.

Расчетные формулы.

Амплитуда выходного напряжения выпрямителя

. (2.3)

Напряжение пульсаций

. (2.4)

2.4. Порядок выполнения лабораторной работы.

Для выполнения лабораторной работы используются лабораторный стенд, вольтметр цифровой В7-38, осциллограф С1-76.

Схема лабораторного стенда представлена в Приложении А на рисунке А.1. В лабораторном стенде расположены исследуемые выпрямители с емкостным фильтром.

Вольтметр применяется для измерения постоянного и действующего значения переменного напряжения в схеме.

Осциллограф применяется для визуального наблюдения в схеме формы напряжения в зависимости от времени.

1. Провести исследование выпрямителя по однополупериодной схеме (рис. 2.1.). Для этого собрать его схему:

• переключатель S1 должен быть в выключенном положении;

• переключатель S6 – в положении 2.

При этом входом исследуемой схемы является разъем Х1, выходом – Х3.

Включить питание стенда и приборов.

1.1. Установить на стенде заданное преподавателем переменное сопротивление R1, которое входит в состав сопротивления нагрузки R_н выпрямителя. Сопротивление нагрузки R_н выпрямителя представляет собой эквивалент потребителя электрической энергии и состоит из последовательно соединенных между собой переменного резистора R1, выведенного на переднюю панель стенда, и постоянного резистора R2 (рис.А.1).

Вычислить сопротивление нагрузки R_н выпрямителя. При этом номинал резистора R2 приведен в перечне элементов приложения А.

1.2. Перед началом работы с осциллографом необходимо выставить нулевой уровень сигнала (ось времени). Для этого на осциллографе переключатель вида подаваемого на вход сигнала перевести в положение «┴», что соответствует нулевому уровню сигнала на входе осциллографа. Ручкой «УСИЛИТЕЛЬ» установить положение луча (ось времени) в середине экрана электронно-лучевой трубки осциллографа. Затем осциллограф перевести в режим « » для измерения постоянного и переменного напряжения. «┴»

При подключении осциллографа к схеме с помощью проводников необходимо соблюдать соответствие контактов прибора и схемы (общий провод прибора подключается к общему проводу схемы, а сигнальный – к сигнальному). У проводников принято, что общим проводом «┴» является длинный контакт, а сигнальный ‑ коротким.

Для однополупериодной схемы осциллограф подключить к разъему X1.

(Для двухполупериодной схемы осциллограф подключать к сигнальным входам разъемов X1 и Х2.)

Зарисовать осциллограмму входного напряжения выпрямителя u_вх(t).

По необходимости на осциллографе переключателями масштаба по времени и напряжению добиться отображения нескольких периодов осциллограммы с максимально возможной амплитудой. Для обеспечения неподвижности осциллограммы использовать ручку «СИНХРОНИЗАЦИЯ».

1.3. Перевести вольтметр в положение «~» для измерения переменного напряжения.

При подключении вольтметра к схеме с помощью проводников необходимо соблюдать соответствие контактов прибора и схемы (общий провод прибора подключается к общему проводу схемы «┴», а сигнальный – к сигнальному). У проводников принято, что общим проводом «┴» является длинный проводник, а сигнальный ‑ коротким.

Для однополупериодной схемы вольтметр подключить к разъему X1.

(Для двухполупериодной схемы вольтметр подключать к сигнальным входам разъемов X1 и Х2.)

По вольтметру измерить переменное входное напряжение выпрямителя (или напряжение на выходе трансформатора U_вых.тр.).

Для однополупериодной схемы по формуле (2.1) рассчитать максимальное напряжение выпрямителя.

(Для двухполупериодной схемы расчет проводить по формуле (2.3).)

1.4. Перевести переключатели S2…S5 в положение «ВЫКЛ». Подключив осциллограф к разъему Х3, зарисовать полученную осциллограмму выходного напряжения выпрямителя u_выпр(t) без фильтрующего конденсатора.

По осциллограмме определить максимальное выходное напряжение и сравнить с рассчитанным значением в пункте 1.3.

1.5. Переключатель S5 перевести в положение «ВКЛ» для подключения фильтрующего конденсатора C4. Подключить осциллограф к разъему Х3 и зарисовать осциллограмму выходного напряжения выпрямителя u_выпр(t) при подключенном конденсаторе C4.

Подключить вольтметр к разъему Х3, перевести его в положение «=» для измерения постоянного напряжения и измерить выпрямленное напряжение U_выпр на выходе выпрямителя при подключенном фильтрующем конденсаторе C4 и заданном сопротивлении нагрузки R_н выпрямителя.

1.6. Подключив вольтметр к разъему Х3, снять зависимость выпрямленного напряжения U_выпр от сопротивления нагрузки R1 с включенным фильтрующим конденсатором C4. По результатам измерений построить график U_выпр = f(R_н).

1.7. Подключить вольтметр к разъему Х3, перевести его в положение «~» для измерения переменного напряжения и измерить напряжение пульсаций ∆U_выпр на выходе выпрямителя при заданном сопротивлении нагрузки R_н выпрямителя.

1.8. Для однополупериодной схемы рассчитать напряжение пульсаций ∆U_выпр по формуле (2.2) при C = C4.

(Для двухполупериодной схемы расчет напряжения пульсаций ∆U_выпр проводить по формуле (2.4).)

Полученное значение сравнить с экспериментальным результатом.

1.9. Подключив вольтметр к разъему Х3, снять зависимость напряжения пульсаций ∆U_выпр от сопротивления нагрузки R1 с включенным фильтрующим конденсатором C4. По результатам измерений построить график ∆U_выпр = f(R_н).

1.10. Для исследования двухполупериодной схемы (рис. 2.2.) необходимо переключатель S1 перевести в положение «ВКЛ» и выполнить пункты 1.1-1.9. При расчете вместо формул (2.1) и (2.2) использовать формулы (2.3) и (2.4) соответственно.