2.6 Нагрузочная характеристика источника питания (ип) .
Составляющие потерь
Блок-схема ИП без стабилизатора представлена на рис . 13 , а . Потери в источнике складываются из потерь в силовом трансформаторе , диодах выпрямителя и на активном сопротивлении сглаживающего фильтра . Потери удобно выразить в виде падений напряжения
ΔU0 = ΔU0.тр + ΔU0.v + ΔU0.ф ,
где ΔU0 – суммарное падение напряжения при токе нагрузки I0 . С уве – личением I0 растут потери и ΔU0 , что отражено на ходе внешней , или нагрузочной характеристике ИП (рис . 13 , б) . Номинальному току наг − рузки I0 соответствует номинальное значение напряжения источника U0 .
а б
Рис. 13
Рассмотрим составляющие потерь .
ΔU0v – падение напряжения на диодах выпрямителя ΔU0v = I0Rv , Rv – сопротивление диода постоянному току .
ΔU0.тр. – падение напряжения на выходном сопротивлении трансфор − матора . ΔU0.тр имеет две составляющие : ΔUа.тр – падение напряжения на активном сопротивлении обмоток ; UL.тр – падение напряжения на ин − дуктивности рассеяния обмоток трансформатора ; На практике в мало − мощных трансформаторах с небольшими токами нагрузки учитывают активную составляющую потерь ΔUа.тр , в мощных – индуктивную ΔUL.тр .
ΔU0d ≈ I0Rd – падение напряжения на активном сопротивлении обмот − ки дросселя .
Выходное сопротивление ИП по отклонениям Rвых~ является одним из основных его параметров . Rвых~ определяют по нагрузочной харак − теристике в точке А , соответствующей номинальному режиму работы .
Rвых = ΔU0/ΔI0 .
II . О п и с а н и е л а б о р а т о р н о й у с т а н о в к и
Установка выполнена в виде открытого макета , её общий вид представлен на рис . 14 . Состав установки : трансформатор 1 с двухфаз − ной обмоткой ; плата 2 с диодами V1…V4 и выключатель S1 ; дрос − сель (катушка индуктивности с сердечником) 3 ; электролитические кон − десаторы 4 ; контактные колодки КК1 , КК2 ; наборная панель 5 , на ко − торой изображена общая схема установки , смонтированы гнезда G1…G7 и выключатели S2 , S3 , S4 для подключения измерительных приборов и нагрузки . Предусмотрены также следующие возможности : а) измерение тока первичной обмотки трансформатора с помощью шунта Rш , вве − денного в цепь W1 (шунт − низкоомное сопротивление ) ; шунт установ − лен на контактной колодке ; б) подключение другого дросселя .
Лабораторная установка позволяет изучить работу выпрямителей на активную нагрузку и фильтры , в т. ч. : а) измерить ток , потребляемый первичной цепью трансформатора и мощности его первичной и вто − ричной цепей , мощность нагрузки , б) изучить работу выпрямителей с различными сглаживающими фильтрами : L , C , LC , CLC , в) снять на − грузочные характеристики , оценить качественные показатели выпря − мителей с фильтрами , в качестве источников питания .
Исследуемый тип выпрямителя и фильтра набираются с помощью перемычек , соединительных проводников и выключателей S1….S4 . В положении «0» выключатели размыкают электрическую цепь (или участок цепи) , в которую они введены ; в положении «1» цепь замы − кается соответствующим выключателем . В качестве нагрузки исполь − зуется реостат или линейка проволочных резисторов марки ПЭВ .
Типы диодов , примененных в установке – кремниевые вентильные : КД202К или К202Р . Электрические параметры и предельные эксплуа − тационные данные диодов приведены в таблице 4 .
В правой части лабораторного стенда на приборном щитке установлены вольтметр и амперметр мгнитоэлектрической системы с пределами измерения : 0…30В , 0…50В , или 60В ; 0…1,5А , 0…3А , или 0…5А соответственно . Приборы этой системы реагируют только на постоянную составляющую измеряемого напряжения или тока .
В ходе выполнения работы потребуются также вольтметр перемен − ного напряжения , например В7-38 для измерения действующего значе − ния напряжений сети и на выводах вторичной обмотки трансформатора , напряжения на шунте Rш для оценки тока первичной обмотки и уровня напряжения пульсации на нагрузке .
Сопротивления резисторов , выполняющих функции шунта 2,0…3,2Ом.
В работе используется электронный осциллограф для наблюдения формы измеряемых напряжений и токов .
Рис. 14
Таблица 4
Электрические параметры в рабочем диапазоне температур -60…+1250С |
|
Среднее прямое падение напряжения при токе Iпр.ср = 3А |
Uпр.ср не более 1В |
Средний обратный ток |
Iобр.ср не более 1мА |
Предельные эксплуатационные данные |
|
Uобр.допуст. (амплитуда) , В |
КД202К К202Р 400В 600В |
Постоянное обратное напряжение |
0,7∙Uобр.допуст. |
Средний прямой ток Iпр.ср , А |
5 |
Импульсный прямой ток при длительности импульса Tи = 10мс и частоте f = 50Гц , Iпр.и.доп., А |
30 |
Iпр.и.доп. в течение 1,5с и f = 50Гц , А |
9 |
Частота без снижения режима , кГц |
1,2 |
Температура перехода диода |
1500С |
Температура окружающей среды |
- 60…+1300С |
Лабораторная работа № 1
Однофазный однополупериодный (однопульсный) выпрямитель.
Работа на активную Rн , RC и RL – нагрузку (п. 1.1 … 1.6)
1 . Ц е л ь р а б о т ы . Изучение характеристик однофазного однополу − периодного (однопульсного) выпрямителя .
Схема эксперимента приведена на рис. 15 .
Рис. 15
2 . П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы
1 . Убедиться , что установка отключена от сети .
2 . Соединить перемычкой гнезда G1 , G3 .; выключатель S1 перевести в положение «0» (разомкнут) , выключатели S2 , S4 – в положение «0» , S3 – в положение 1 .
3 . С помощью соединительных проводников подключить к гнездам G5 , G6 амперметр с пределом 0…1,5А , к гнездам G5 , G7 – вольтметр с пределом 0…30В , к гнездам G6 , G7 – реостат с сопротивлением не ме − нее 30 Ом или (и) линейку сопротивлений , Выставить реостат на мак – симальное сопротивление . Собранная схема ( рис . 15) представляет со − бой однопульсный выпрямитель с активной нагрузкой .
Источником питания выпрямителя является верхняя секция вторичной обмотки W2 трансформатора Т с фазным напряжением U2 ; функцию вы − прямления выполняет диод V2 ; нижняя секция вторичной обмотки W′2 и диоды V1 , V3 , V4 не участвуют в работе , т. к. контур протекания тока по этим элементам разомкнут выключателем S1 . Диод V4 на схе − ме не показан .
4 . Подключить входной кабель осциллографа параллельно нагрузке , например к гнездам G4 , G7 .
5 . После проверки собранной схемы преподавателем подключить шнуры питания ЭО , а затем лабораторной установки к питающей сети 220В , 50Гц . Включить осциллограф ; на экране ЭО должно появиться изображение сигнала в виде последовательности однополярных им − пульсов синусоидальной формы с интервалом в половину периода .
6 . Изменяя сопротивление реостата снять нагрузочную характеристику выпрямителя U0 = f(I0) . Ток I0 =Iv не должны превышать допустимое средневыпрямленное для диода V2 , т. е. Iпр.ср . Примем I0.макс не более 2А . Полученные значения U0 и I0 занести в таблицу (не менее 10 точек) .
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6, а . Установить ток нагрузки I0 = 0,6A ; измерить с помощью вольт − метра В7-38 уровень пульсации U~ (переменную составляющую) , напря − жения на нагрузке и действующее значение U2 на выводах верхней секции W2 вторичной обмотки трансформатора . Зарисовать осцилло − грамму напряжения нагрузки U0 .
6, б . Подключить вольтметр В7-38 к выводам шунта на контактной колодке КК1 и измерить Uш = I1∙Rш .
Вывести реостат на максимальное сопротивление . Отключить лабо − раторную установку от питающей сети .
7 . Переставить перемычку , соединяющую гнезда G1 , G3 в гнезда G2 , G3 . Схема останется однополупериодной , но теперь напряжение , питающее выпрямитель , удвоится : U2 – (−U′2) = 2U2 . Ток вторичной об − мотки может протекать по контуру (+U2) – V2 – Rн – V3 – (−U′2) . Схема эксперимента приведена на рис. 15 . Диоды V1 , V4 не проводят ток в течение периода , поэтому в схеме не указаны .
Подключить вольтметр В7-38 к нагрузке .
Рис. 15
Повторить измерения п. : 6 ; 6, а ; 6, б . После выполнения измерений вывести реостат на максимальное сопротивление ; подключить вольтметр к нагрузке . Отключить лабораторную установку от питающей сети .
8 . Перевести выключатель S4 в положение «1». Схема принимает вид однополупериодного однофазного выпрямителя , работающего на актив – но – емкостную нагрузку (рис. 16) . Подключить установку к сети
Рис. 16
8, а . Изменяя сопротивление реостата , снять нагрузочную характерис − тику выпрямителя U0 = f(I0) . Ток I0 =Iv не должны превышать допустимое средневыпрямленное для диода V2 , т. е. Iпр.ср . Примем I0.макс не более 2А . Полученные значения U0 и I0 занести в таблицу (не менее 10 точек) .
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8, б . Установить ток нагрузки I0 = 0,6A ; измерить с помощью вольт − метра В7-38 уровень пульсации U~ (переменную составляющую) , напря − жения на нагрузке и действующее значение U2 на крайних выводах в секций W2 , W′2 вторичной обмотки трансформатора (между точками 1 и 2) . Зарисовать осциллограммы напряжения нагрузки U0 , изменяя поло − жение выключателя S4 (сравнить осциллограммы) .
8, в . Подключить вольтметр В7-38 к выводам шунта на контактной колодке КК1 и измерить Uш = i1∙Rш .
Вывести реостат на максимальное сопротивление . Отключить лабо − раторную установку от питающей сети .
9. Перевести выключатели S4 и S3 в положение «0» . Схема принимает вид однополупериодного однофазного выпрямителя , работающего на активно – индуктивную нагрузку (рис. 17) . Подключить установку к сети .
9, а . Изменяя сопротивление реостата , снять нагрузочную характерис − тику выпрямителя U0 = f(I0) . Примем , как и ранее , максимальный ток I0 не более 2А . Полученные значения U0 и I0 занести в таблицу (не менее 10 точек) .
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 17
9, б . Установить ток нагрузки I0 = 0,6A ; измерить с помощью вольт − метра В7-38 уровень пульсации U~ (переменную составляющую) , напря − жения на нагрузке и действующее значение U2 на крайних выводах в секций W2 , W′2 вторичной обмотки трансформатора (между точками 1 и 2) . Подключить осциллограф между гнездами G4 , G7 и G4 , G7 пооче − редно , зарисовать осциллограммы напряжения нагрузки Uв и U0 .
9, в . Подключить вольтметр В7-38 к выводам шунта на контактной колодке КК1 и измерить Uш = I1∙Rш .
9, г . Отключить установку от питающей сети . Произвести замену дросселя ; подключить новый дроссель с помощью контактной колодки КК2 (под руководством преподавателя , ведущего занятия) .
Повторить измерения п. 9, а ; б ; в .
Вывести реостат на максимальное сопротивление . Отключить лабо − раторную установку от питающей сети ; привести схему к прежнему виду .
Отключить приборы от сети питания , привести рабочее место в порядок .
3 . Р а c ч е т н о е з а д а н и е
1. По эспериментальным данным построить нагрузочные характерис − тики исследованных схем выпрямления . Характеристики должны быть построены в одной координатной системе .
Для выпрямителя с активной нагрузкой
2. При токе I0 = 0,6 А по графикам нагрузочных характеристик опре − делить Rвых~ ; по напряжению на шунте Uш рассчитать ток первичной обмотки I1 и мощность первичной обмотки P1 = U1∙I1 .
3. По измеренным значениям U0 и I0 рассчитать P0 ; по формулам таблицы 1 рассчитать U2 , I2 , P2 ; сравнить рассчитанные значения с измеренными .
4. Рассчитать к.п.д лабораторной установки при токе I0 = 0,6A : η = P0/P1 . Расчеты проводятся для двух вариантов питания однопульсной схемы : от одной секции вторичной обмотки и от двух секций .
Для выпрямителя с RC и RL – нагрузкой
5. При токе I0 = 0,6A по графикам нагрузочных характеристик опре − делить Rвых~ ; по напряжению на шунте Uш рассчитать ток первичной обмотки I1 и мощность P1 .
6. При токе I0 = 0,6A рассчитать : P0 и η .
4 . С о д е р ж а н и е о т ч е т а
1. Название и цель работы .
2. Схемы , исследуемые в работе .
3. Таблицы экспериментальных данных , графики характеристик , расчеты параметров .
4. Анализ результатов проведенной работы .
Отчет выполняется каждым участником работы .
Лабораторная работа № 2
Выпрямители с двумя фазами выпрямления (двухпульсные) .
Работа на активную Rн , RC и RL – нагрузку (1.1 … 1.6)
1 . Ц е л ь р а б о т ы . Изучение характеристик двухфазного однополу − периодного (двухпульсного) выпрямителя .
1. Убедиться , что установка отключена от сети .
2. Соединить перемычкой гнезда G1 , G3 .; выключатель S1 перевести в положение «0» (разомкнут) , выключатели S2 , S4 – в положение «0» , S3 – в положение 1 .
3. С помощью соединительных проводников подключить к гнездам G5 , G6 амперметр с пределом 0…1,5А , к гнездам G5 , G7 – вольтметр с пределом 0…30В , к гнездам G6 , G7 – реостат с сопротивлением не ме − нее 30 Ом или (и) линейку сопротивлений . Выставить реостат на мак – симальное сопротивление . Собранная схема изображена на рис. 18 и представляет собой двухфазный однополупериодный (двухпульсный) выпрямитель с активной нагрузкой . Диоды V1 , V2 не показаны , т. к. не проводят ток в течение периода напряжения питающей сети .
Источником питания выпрямителя являются обе секции вторичной обмотки W2 и W′2 трансформатора Т с фазным напряжением U2 , U′2 функцию выпрямления выполняют диоды V2 , в первом полупериоде (знаки без скобок) и V4 во втором (знаки в скобках) .
4. Подключить входной кабель осциллографа параллельно нагрузке , например к гнездам G4 , G7 .
5. После проверки собранной схемы преподавателем подключить шнуры питания ЭО , а затем лабораторной установки к питающей сети 220В , 50Гц . Включить осциллограф ; на экране ЭО должно появиться
изображение сигнала в виде последовательности двухполярных им − пульсов синусоидальной формы с интервалом в половину периода .
Рис. 18
6. Изменяя сопротивление реостата снять нагрузочную характеристику выпрямителя U0 = f(I0) . Ток I0 =Iv не должны превышать допустимое средневыпрямленное для диода V2 , V4, т. е. Iпр.ср . Примем I0.макс не более 2А . Полученные значения U0 и I0 занести в таблицу (не менее 10 точек) .
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6, а . Установить ток нагрузки I0 = 0,6A ; измерить с помощью вольт − метра В7-38 уровень пульсации U~ (переменную составляющую) , напря − жения на нагрузке и действующее значение U2 на крайних выводах секций вторичной обмотки трансформатора . Зарисовать осциллограмму напряжения нагрузки U0 .
6, б . Подключить вольтметр В7-38 к выводам шунта на контактной колодке КК1 и измерить Uш = I1∙Rш .
Вывести реостат на максимальное сопротивление . Отключить лабо − раторную установку от питающей сети .
7. Переставить перемычку , соединяющую гнезда G1 , G3 в гнезда G2 , G3 . Схема преобразуется в однополупериодную , но теперь напряжение , питающее выпрямитель , удвоится : U2 – (−U′2) = 2U2 . Ток вторичной об − мотки , в первом полупериоде (знаки без скобок) может протекать по контуру +U2 – V2 – Rн – V3 – (−U′2) , во втором полупериоде (знаки в скобках) – по контуру (+)U′2 − V4 – Rн –V1 – (−)U2. Схема эксперимента приведена на рис. 19 .
Подключить вольтметр В7-38 к нагрузке .
Повторить измерения п. : 6 ; 6, а ; 6, б . После выполнения измерений вывести реостат на максимальное сопротивление ; подключить вольтметр к нагрузке . Отключить лабораторную установку от питающей сети .
Рис. 19
8. Перевести выключатель S4 в положение «1». Переставить пере − мычку , соединяющую гнезда G2 , G3 в гнезда G1 , G3 . Схема прини − мает вид двухфазного однополупериодного выпрямителя , работающего на активно – емкостную нагрузку (рис. 20) . Подключить установку к сети.
8, а . Изменяя сопротивление реостата , снять нагрузочную харак − теристику выпрямителя U0 = f(I0) . Ток I0 =Iv не должны превышать до − пустимое средневыпрямленное Iпр.ср . Примем I0.макс не более 2А .
Полученные значения U0 и I0 занести в таблицу (не менее 10 точек) .
Рис. 20
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8, б . Установить ток нагрузки I0 = 0,6A ; измерить с помощью вольт − метра В7-38 уровень пульсации U~ (переменную составляющую) , напря − жения на нагрузке и действующее значение U2 на крайних выводах в секций W2 , W′2 вторичной обмотки трансформатора (между точками 1 и 2) . Зарисовать осциллограммы напряжения нагрузки U0 , изменяя поло − жение выключателя S4 (сравнить осциллограммы) .
8, в . Подключить вольтметр В7-38 к выводам шунта на контактной колодке КК1 и измерить Uш = i1∙Rш .
Вывести реостат на максимальное сопротивление . Отключить лабо − раторную установку от питающей сети .
9. Перевести выключатели S4 и S3 в положение «0» . Схема принимает вид однополупериодного однофазного выпрямителя , работающего на активно – индуктивную нагрузку (рис. 21) . Подключить установку к сети .
9, а . Изменяя сопротивление реостата , снять нагрузочную характерис − тику выпрямителя U0 = f(I0) . Примем , как и ранее , максимальный ток I0 не более 2А . Полученные значения U0 и I0 занести в таблицу (не менее 10 точек) .
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9, б . Установить ток нагрузки I0 = 0,6A ; измерить с помощью вольт − метра В7-38 уровень пульсации U~ (переменную составляющую) , напря − жения на нагрузке и действующее значение U2 на крайних выводах в секций W2 , W′2 вторичной обмотки трансформатора (между точками 1 и
Рис. 21
2) . Подключить осциллограф между гнездами G4 , G7 и G4 , G7 пооче − редно , зарисовать осциллограммы напряжения нагрузки Uв и U0 .
9, в . Подключить вольтметр В7-38 к выводам шунта на контактной колодке КК1 и измерить Uш = I1∙Rш .
9, г . Отключить установку от питающей сети . Произвести замену дросселя ; подключить новый дроссель с помощью контактной колодки КК2 (под руководством преподавателя , ведущего занятия) .
Повторить измерения п. 9, а ; б ; в .
Вывести реостат на максимальное сопротивление . Отключить лабо − раторную установку от питающей сети ; привести схему к прежнему виду .
Отключить приборы от сети питания , привести рабочее место в порядок .
3 . Р а c ч е т н о е з а д а н и е
1. По эспериментальным данным построить нагрузочные характерис − тики исследованных схем выпрямления . Характеристики должны быть построены в одной координатной системе .
Для выпрямителя с активной нагрузкой
2. При токе I0 = 0,6 А по графикам нагрузочных характеристик опре − делить Rвых~ ; по напряжению на шунте Uш рассчитать ток первичной обмотки I1 и мощность первичной обмотки P1 = U1∙I1 .
3. По измеренным значениям U0 и I0 рассчитать P0 ; по формулам таблицы 1 рассчитать U2 , I2 , P2 ; сравнить рассчитанные значения с измеренными .
4. Рассчитать к.п.д лабораторной установки при токе I0 = 0,6A : η = P0/P1 .
Для выпрямителя с RC и RL – нагрузкой
5. При токе I0 = 0,6A по графикам нагрузочных характеристик опре − делить Rвых~ ; по напряжению на шунте Uш рассчитать ток первичной обмотки I1 и мощность P1 .
6. При токе I0 = 0,6A рассчитать : P0 и η .
4 . С о д е р ж а н и е о т ч е т а
1. Название и цель работы .
2. Схемы , исследуемые в работе .
3. Таблицы экспериментальных данных , графики характеристик , расчеты параметров .
4. Анализ результатов проведенной работы .
Отчет выполняется каждым участником работы .
Лабораторная работа № 3
Фильтры источников питания (2.1 … 2.5)
1 . Ц е л ь р а б о т ы . Изучение характеристик фильтров источников питания на основе одно − и двухпульсных схем выпрямления .
2 . П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы
Фильтр в цепи однопульсного выпрямителя
1. Убедиться , что установка отключена от сети . Собрать схему однопульсного выпрямителя с активной нагрузкой , для этого :
а) выключатель S1 перевести в положение «0» (разомкнут) , выклю− чатели S2 , S4 – в положение «0» , S3 – в положение «1» ;
б) с помощью соединительных проводников подключить к гнездам G5 , G6 амперметр с пределом 0…1,5А , к гнездам G5 , G7 – вольтметр с пределом 0…30В , к гнездам G6 , G7 – реостат с сопротивлением не ме − нее 30 Ом или (и) линейку сопротивлений ; выставить реостат на мак – симальное сопротивление . Собранная схема (без фильтра) изображена на рис. 22 .
Рис. 22
В зависимости от положения перемычки , соединяющей гнезда G3 ,
G1 или G3 , G2 , напряжением питания выпрямителя будет U2 или 2U2 .
Подключить входной кабель осциллографа параллельно нагрузке , например к гнездам G4 , G7 .
После проверки собранной схемы преподавателем подключить шнуры питания ЭО , а затем лабораторной установки к питающей сети 220В , 50Гц . Включить осциллограф ; на экране ЭО должно появиться изображение сигнала в виде последовательности однополярных им − пульсов синусоидальной формы с интервалом в половину периода .
2. С помощью реостата установить ток нагрузки ≈ 1А . Вольтметром В7 – 38 измерить постоянную и переменную составляющие напряжения U0 для двух вариантов положения перемычки между гнездами G3 , G1 и G3 , G2 .
3. Отключить лабораторную установку от сети , перевести выключа − тель S4 в положение «1» ; схема эксперимента принимает вид , изобра − женный на рис. 23 . Однопульсный выпрямитель с C – фильтром .
Подключить лабораторную установку к сети . С помощью реостата установить ток нагрузки ≈ 1А . Вольтметром В7 – 38 измерить постоян −
ную и переменную составляющие напряжения U0 для двух вариантов положения перемычки между гнездами G3 , G1 и G3 , G2 .
Рис. 23
4. Отключить лабораторную установку от сети , перевести выключа − тели S4 и S3 в положение «0» ; схема эксперимента принимает вид , представленный на рис. 24 . Однопульсный выпрямитель с L – фильтром .
Рис. 24
Подключить лабораторную установку к сети . С помощью реостата установить ток нагрузки ≈ 1А . Вольтметром измерить постоянную и переменную составляющие напряжений до фильтра (между G4 и G7) и после (между G5 и G7) для двух вариантов положения перемычки между гнездами G3 , G1 и G3 , G2 .
5. Отключить лабораторную установку от сети ; перевести выключа − тель S4 в положение «1» в , цепи нагрузки будет сформирован Г – об − разный LС – фильтр (рис. 25, а) . Подключить установку к сети ; про −
а б
Рис. 25
вести измерения по аналогии с п. 4.
6. Отключить установку от сети ; перевести выключатель S2 в поло − жение «1» , в цепи нагрузки будет сформирован П – образный CLC − фильтр (рис. 25, б) . Подключить установку к сети ; выполнить измерения по п. 4 .
Фильтры в цепи двухпульсных выпрямителей
7. Отключить лабораторную установку от сети
1. Собрать схему двухпульсного выпрямителя с активной нагрузкой , для этого :
а) выключатель S1 перевести в положение «1» (замкнут) , выключа− тели S2 , S4 – в положение «0» , S3 – в положение «1» ;
б) с помощью соединительных проводников подключить к гнездам G5 , G6 амперметр с пределом 0…1,5А , к гнездам G5 , G7 – вольтметр с пределом 0…30В , к гнездам G6 , G7 – реостат с сопротивлением не ме − нее 30 Ом или (и) линейку сопротивлений ; выставить реостат на мак – симальное сопротивление . Собранная схема (без фильтра) изображена на рис. 26 .
В зависимости от положения перемычки , соединяющей гнезда G3 ,
G1 или G3 , G2 , напряжением питания выпрямителя будет U2 или 2U2 , причем , в первом случае схема выпрямления двухфазная однополу − периодная , во втором – однофазная мостовая (двухполупериодная) .
Подключить входной кабель осциллографа параллельно нагрузке , например к гнездам G4 , G7 .
После проверки собранной схемы преподавателем подключить шнуры питания ЭО , а затем лабораторной установки к питающей сети 220В , 50Гц . Включить осциллограф ; на экране ЭО должно появиться изоб − ражение сигнала в виде последовательности импульсов синусоидальной формы с периодом 100Гц .
2. С помощью реостата установить ток нагрузки ≈ 1А . Вольтметром В7 – 38 измерить постоянную и переменную составляющие напряжения U0 для двух вариантов положения перемычки между гнездами G3 , G1 и G3 , G2 .
3. Отключить лабораторную установку от сети , перевести выключа − тель S4 в положение «1» ; схема эксперимента принимает вид , изобра − женный на рис. 27 . Двухпульсный выпрямитель с C – фильтром .
Подключить лабораторную установку к сети . С помощью реостата установить ток нагрузки ≈ 1А . Вольтметром В7 – 38 измерить постоян −
ную и переменную составляющие напряжения U0 для двух вариантов положения перемычки между гнездами G3 , G1 и G3 , G2 .
Рис. 27
4. Отключить лабораторную установку от сети , перевести выключа − тели S4 и S3 в положение «0» ; схема эксперимента принимает вид , представленный на рис. 28 . Двухпульсный выпрямитель с L – фильтром .
Подключить лабораторную установку к сети . С помощью реостата установить ток нагрузки ≈ 1А . Вольтметром измерить постоянную и переменную составляющие напряжений до фильтра (между G4 и G7) и
Рис. 28
после (между G5 и G7) для двух вариантов положения перемычки между гнездами G3 , G1 и G3 , G2 .
5. Отключить лабораторную установку от сети ; перевести выключа − тель S4 в положение «1» в , цепи нагрузки будет сформирован Г – об − разный LС – фильтр (рис. 29, а) . Подключить установку к сети ; про −
вести измерения по аналогии с п. 4.
6. Отключить установку от сети ; перевести выключатель S2 в поло − жение «1» , в цепи нагрузки будет сформирован П – образный CLC − фильтр (рис. 29, б) . Подключить установку к сети ; выполнить измерения по п. 4 .
3 . Р а c ч е т н о е з а д а н и е
1. По эспериментальным данным рассчитать коэффициенты пульсации S0 , S′0 и сглаживания пульсации g .
а б
Рис. 29
4 . С о д е р ж а н и е о т ч е т а
1. Название и цель работы .
2. Схемы , исследуемые в работе .
3.Экспериментальные данные
4. Анализ результатов проведенной работы . Оценить достоинства и недостатки фильтров различных типов .
Отчет выполняется каждым участником работы .
III . К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы
1. Изобразите блок-схему источника питания . Объясните назначение отдельных элементов схемы и смысл работы выпрямителя . Дайте клас – сификацию выпрямителей .
2. Приведите схему и графики , поясняющие работу однофазного од − нополупериодного выпрямителя на Rн – нагрузку . Объясните принцип действия . Приведите соотношения , определяющие средние I0 , U0 , дей – ствующие U , I и амплитудные значения напряжения и тока . Дайте оценку эффективности однопульсного выпрямителя .
3. Приведите схему и графики, поясняющие работу однополупериодного двухфазного выпрямителя на Rн– нагрузку. Объясните принцип действия. Приведите соотношения, определяющие средние U0, I0, U, I, Im.v и Uобр.макс. Сравните одно и двухпульсный выпрямители. Дайте оценку эффективности двухфазного выпрямителя.
4. Приведите схему и графики, поясняющие работу двухполупериодного однофазного выпрямителя на Rн– нагрузку. Объясните принцип действия. Приведите соотношения, определяющие U0, I0, U, I, Im.v и Uобр.макс. Сравните две схемы с двумя фазами выпрямления. Как определяется число фаз выпрямления ?
5 Дайте общую оценку эффективности различных схем выпрямления. Расскажите об их достоинствах и недостатках.
6. Приведите схему применения мостового однофазного выпрямителя, как источника двухполупериодного выпрямленного напряжения. Поясните принцип работы.
7. Приведите разложения в ряд Фурье кривой выпрямленного напря − жения с числом фаз выпрямления m≥2 ; m=1. Поясните как находятся коэффициенты пульсаций ; сглаживания пульсаций ? Назначение сглажи − вающих фильтров , требования к ним , классификация .
8. Поясните работу выпрямителя с двумя фазами выпрямления на RC – нагрузку . Как изменится форма напряжения на нагрузке , если выпрями − тель будет иметь одну фазу выпрямления ?
9. Приведите схему и графики , поясняющие работу выпрямителя с двумя фазами выпрямления на RL – нагрузку . Приведите с отношения , поясняющие принцип действия .
10. Расскажите об индуктивном фильтре, его параметрах, применении и недостатках.
11. Расскажите о ёмкостном фильтре , его параметрах , применении и недостатках.
12. Расскажите о Г – образном LC – фильтре . Особенности применения .
Используя данные эксперимента , рассчитайте индуктивность дросселя используемого а лабораторной установке . В качестве сглаживающего L – фильтра (на примере выпрямителя с двумя фазами выпрямления) .
13 По данным эксперимента , зная ёмкость Г – образного фильтра определите индуктивность дросселя . Найдите собственную частоту филь − тра. Определите выполняется ли условие mω≥2ωф . (на примере выпря − миттеля с двумя фазами выпрямления) .
14. По данным эксперимента, зная ёмкость конденсатора П – образного фильтра определите индуктивность дросселя (на примере выпрямителя с двумя и шестью фазами выпрямления).
15. Что такое нагрузочная характеристика источника питания ? Назовите составляющие потерь, которые определяют ход характеристики. Как опре − делить выходное сопротивление источника питания по отношениям Rвых ?