Контрольные вопросы и задачи

1. Из каких основных частей состоит упрощённая структурная схема осциллографа?

2. Как устроена и из каких частей состоит электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) осциллографа?

3. Из каких частей состоит электронная пушка и для чего она служит?

4. Сколько отклоняющихся пластин имеет ЭЛТ и для чего они используются?

5. Из каких основных частей состоит канал Y и каково его основное назначение?

6. Для чего служит аттенюатор?

7. Из каких основных частей состоит канал X и каково его основное назначение?

8. По какому закону изменяется выходное напряжение генератора развертки?

9. При исследовании синусоидального напряжения по какому закону должно изменяться развёртывающее напряжение для получения синусоидальной осциллограммы?

10. На какие электроды подаётся развёртывающее напряжение?

Библиографический список

1. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения. – Л.: Энергоатомиздат, 1983.-С.120-146, 201-204.

2. Электрические измерения / Под ред. А.В.Фремке. – М.; Л.: Энергия, 1980. – С. 171-186.

Приложение А

ОТЧЁТ по лабораторной работе № 9 «Изучение электроизмерительных приборов»

Цель работы: ___________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

1. Протокол испытаний

Рис. А.1

Таблица 1

Номер подгр.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
fГ, Гц	28 5800	42 3400	56 2400	84 18500	125 95000	360 85000	525 15500	880 19500	980 11000	22 16500	200 15000	150 13000
UГ, В	0,36 2,80	0,52 1,40	0,12 1,90	0,18 2,20	0,24 1,10	0,33 1,60	0,48 2,25	0,15 1,20	0,30 1,80	0,60 2,60	0,10 1,30	0,50 2,40

Таблица 2

Номер опыта

Параметры

fГ, Гц

UГ, В

SY, дел.

СY, В/дел

Um, В

SX, дел

CX, с/дел

T, c

f, Гц

, рад.

Uд, В

UВ, В

1

2

3

4

Расчётные формулы:

Уравнение мгновенного значения U(t) для опыта № _____

U(t) =

Студент __________________ Группа ______________ Дата ___________

Преподаватель _______________ Оценка ___________ Дата____________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ДИОДАМИ

Цель работы: 1) изучить принцип действия выпрямителя; 2) исследовать и определить характеристики выпрямителя; 3) провести сравнительный анализ выпрямителя без обратной связи и с обратной связью.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Выпрямителем называется устройство для преобразования электрического переменного тока в постоянный ток. Необходимость такого преобразования обусловлена тем, что электростанции вырабатывают энергию переменного тока, а многие промышленные силовые электроустановки и цепи автоматики и радиоэлектроники работают на постоянном токе. Промышленные силовые электроустановки постоянного тока получают питание от трёхфазных выпрямителей, а цепи автоматики и радиоэлектроники от однофазных.

С труктурная схема выпрямительного устройства приведена на рис.1. В состав этой схемы входят: трансформатор Тр, блок вентилей В, сглаживающий фильтр Ф, стабилизатор Ст и нагрузка Н.

Трансформатор служит для повышения или понижения напряжения сети до такой величины, которая обеспечит заданное напряжение на зажимах нагрузки.

Блок вентилей в однофазных выпрямителях может состоять из одного, двух и четырёх вентилей. Под вентилем понимают устройство, способное проводить ток только в одном направлении. В данной работе рассматриваются выпрямители, у которых в качестве вентилей используются полупроводниковые диоды VD₁-VD₄. Блок вентилей выполняет основную функцию выпрямителя – преобразование переменного тока в постоянный.

Сглаживающий фильтр используется для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и тока. Фильтр представляет собой устройство, способное запасать энергию (получая её от источника) при увеличении напряжения и отдавать её нагрузке при уменьшении напряжения и отдавать её нагрузке при уменьшении напряжения. В данной работе рассматриваются выпрямители с ёмкостным фильтром C_Ф, который представляет собой конденсатор, включённый параллельно нагрузке.

Стабилизатор напряжения служит для уменьшения отклонений величины напряжения на зажимах нагрузки от номинала, которые могут возникнуть вследствие изменения сопротивления нагрузки или изменения напряжения сети. В данной работе исследуются выпрямители без стабилизаторов напряжения.

В качестве нагрузки выпрямителя используются следующие элементы и устройства: резисторы, индуктивные катушки, двигатели постоянного тока, усилители электрических сигналов, цепи измерительных приборов и т.п. В данной работе нагрузкой выпрямителя является резистор R_Н.

Существует однополупериодное и двухполупериодное выпрямление переменного однофазного напряжения. В настоящей работе исследуется мостовой двухполупериодный выпрямитель. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя с ёмкостным фильтром С_Ф приведена на рис.2.

Рис. 2 Принципиальная схема двухполупериодного мостового выпрямителя

В этом выпрямителе блок вентилей состоит из четырёх диодов, включённых по мостовой схеме. На одну диагональ мостовой схемы подаётся синусоидальное напряжение U_2Т от вторичной обмотки трансформатора Т. Ко второй диагонали подключаются нагрузка R_H и фильтр С_Ф. Данный выпрямитель может работать как без фильтра (когда ключ K разомкнут), так и с фильтром.

Р абота выпрямителя без фильтра. При положительной полуволне напряжения U_2T (рис.3,а) диоды VD₂ и VD₃ открыты, а VD₁ и VD₄ закрыты. При этом под воздействием напряжения U_2T по цепи: зажим а вторичной обмотки трансформатора, диод VD₂, нагрузочный резистор R_H, диод VD₃, зажим b вторичная обмотка трансформатора – протекает ток i_H в направлении от с к d. При отрицательной полуволне напряжения U_2T диоды VD₁ и VD₄ открыты, а VD2 и VD3 закрыты. При этом ток i_H протекает по цепи – зажим b, диод VD₄, нагрузочный резистор R_H, диод VD₁, зажим а, вторичная обмотка трансформатора. Направление тока в резисторе R_H такое, как и при положительной полуволне напряжения U_2T.

Ток i_H, протекая по резистору R_H, создаёт пульсирующее напряжение U_H (рис.3,б). Это напряжение представляется следующим рядом Фурье:

где – постоянная составляющая выпрямленного напряжения U_H,

– амплитуда второй гармоники выпрямленного напряжения и так далее.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения U₀ при двухполупериодном выпрямлении выражается через амплитудное и действующее значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора следующими формулами:

При двухполупериодном выпрямлении коэффициент пульсации определяется как отношение амплитуды второй гармоники (так как первая гармоника равна нулю) к постоянной составляющей:

=0,86.

Работа выпрямителя с фильтром. Процесс сглаживания пульсаций емкостным фильтром при двухполупериодном выпрямлении показан на рис.3,в. Из этого рисунка следует, что выпрямленное и сглаженное напряжение U_НФ на нагрузочном резисторе всегда больше нуля. В соответствии с законом Ома ток i_НФ, протекающий через нагрузку при наличии фильтра, также всегда будет больше нуля. Это объясняется следующим образом. В интервалах а – b, с – d, e – f одна пара диодов открыта, другая – закрыта и ток i_НФ протекает под воздействием напряжения U_2T. В эти же интервалы времени происходит подзаряд конденсатора С_Ф. В интервалах 0 – а, b – c, d – e, f – g все диоды закрыты, а ток i_НФ протекает в результате разряда конденсатора на нагрузочный резистор R_H.

В нешняя характеристика выпрямителя. Внешней характеристикой выпрямителя называется зависимость средневыпрямленного напряжения U₀ от средневыпрямленного значения тока I₀, то есть зависимость U₀(I₀). На рис.4 приведены графики внешних характеристик выпрямителя при работе его с фильтром – кривая U_0Ф(I₀) – и без фильтра – кривая U₀(I₀). Напряжения U_0ФХ и U_0X представляют собой напряжения холостого хода выпрямителя при работе его с фильтром и без фильтра. При этом U_0ФХ > U_0X за счёт действия сглаживающего фильтра.

Из сравнения этих кривых следует, что при увеличении тока нагрузки напряжение на зажимах нагрузки при работе выпрямителя с фильтром уменьшается более интенсивно, чем без фильтра. Это происходит из-за того, что на величину средневыпрямленного напряжения влияет более быстрый разряд конденсатора при уменьшении R_H.