Тема 12. Вторинні джерела електроенергії
12.1. Лабораторна робота № 14
Дослідження форми напруг і струму в різних ланках випрямлячів
1. Мета роботи:
1. Ознайомитись з різними схемами вирівнювання змінного струму
2. Навчитися користуватися електронним осцилографом
2. Теоретичні відомості:
Окремі споживачі отримують енергію не від основних, а від вторинних джерел електроживлення (радіоелектронні пристрої, пристрої керування). Типовим вторинним джерелом енергії є трансформаторно-випрямний блок, який складається з силового трансформатора, випрямляча, згладжую чого фільтру і стабілізатора напруги.
Розрізняють схеми випрямлення:
Однопівперіодне випрямлення. Схему однопівперіодного випрямлення однофазного змінного струму показано на рис. Протягом одного півперіоду змінної напруги, коли на анод випрямляча подається позитивний потенціал, він працює в прямому режимі і струм проходитиме в колі з опором R. Протягом другого півперіоду, коли на аноді буде від’ємний потенціал, струму в колі не буде, бо випрямляч опиниться в зворотному режимі. Таке випрямлення називають однопівперіодним.
Двохпівперіодне випрямлення. Двохпівперіодне випрямлення застосовують для виконання обох періодів змінного струму і виконують з допомогою двох випрямлячів). Живлення їх відбувається від трансформатора з виведеною середньою точкою вторинної обмотки. Протягом півперіоду, коли верхній кінець обмотки трансформатора має позитивний потенціал, струм проходитиме через верхній випрямляч. Через нижній випрямляч у цей час струм не проходить, тому що анод має від’ємний потенціал. Протягом другого півперіоду позитивний потенціал буде на нижньому кінці обмотки і струм проходитиме через нижній випрямляч. Легко побачити, що через споживач R струм протягом обох півперіодів проходитиме в одному напрямі.
Мостова схема. Двохпівперіодне випрямлення можна виконати з допомогою мостової схеми. У першому півперіоді, коли затискач а вторинної обмотки трансформатора матиме позитивний потенціал, струм піде з точки а через випрямляч 1 (випрямляч 4 замкнений), навантаження R, випрямляч 3 до затискача в обмотки трансформатора, а в другому півперіоді – від точки в через випрямляч 2 (випрямляч 3 замкнений), навантаження R, випрямляч 4 до затискача а.
Випрямлення трифазного струму. Вторинна обмотка трансформатора з’єднана зіркою. До нульової точки приєднують один затискач споживача R. У кожному фазу обмотки ввімкнено випрямляч, катоди якого становлять одну спільну точку, до якої приєднується другий затискач споживача R. У кожний момент часу працює тільки один випрямляч, а саме той, на якому найбільший позитивний потенціал. У точці 1 позитивна напруга у фазі А стає більшою, ніж у фазі С; випрямляч у фазі С припиняє роботу, а починає працювати випрямляч фази А. У точці 2 його замінює випрямляч фази В і т. д. Отже, кожна фаза вторинної обмотки трансформатора і ввімкнений у неї випрямляч працюють протягом 1/3 періоду. Випрямлений струм майже не має пульсації.
Пульсуючий струм часто негативно впливає на роботу споживача. Так, наприклад, у репродукторі радіоприймача в цьому разі буде чути гудіння, що перешкоджатиме його нормальній роботі.
Для згладжування пульсації випрямленого струму застосовують котушки індуктивності й конденсатори, так звані згладжуючи фільтри. Котушку індуктивності вмикають звичайно послідовно з споживачем. У момент зростання, коли збільшується струм, е. р. с. самоіндукції в котушці перешкоджає його зростанню. Навпаки, при зменшенні струму е. р. с. самоіндукції підтримує його, зменшуючи пульсацію.
Конденсатори звичайно вмикають паралельно споживачеві. При зростанні напруги конденсатор запасає енергію і віддає її при зниженні напруги. Внаслідок цього пульсація напруги і струму на споживачі зменшується. На рис. пунктиром показано криву зміни струму при однопівперіодному випрямленні без фільтра, а суцільною лінією – з фільтром.