Пояснить принцип действия простых C-L-фильтров можно следующим образом.

В промежутки времени, когда вентили пропускают ток, конденсатор заряжается; когда вентили заперты, конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Таким образом, через нагрузочное сопротивление ток проходит непрерывно. К тому же у конденсаторов сопротивление постоянному току равно бесконечности, а ёмкостное сопротивление уменьшается с ростом частоты ( ).

У катушек индуктивности наоборот. Поэтому пи подключении конденсатора (С-фильтр), через него замыкается переменная состовляющая тока, что приводит к значительному уменьшению пульсаций выпрямленного напряжения на сопротивлении нагрузки.

Включение катушки индуктивности (дросселя) последовательно с нагрузкой значительно уменьшает падение напряжения на сопротивлении нагрузки от переменной составляющей тока.

При анализе работы комбинированные R-C-L-фильтры можно рассматривать как каскадное соединение простых C- и L-фильтров.

4. Внешняя характеристика выпрямителей.

Наличие включенных последовательно с резистором нагрузки элементов сглаживающего фильтра, внутреннего сопротивления открытого вентиля и сопротивления вторичной обмотки силового трансформатора приводят к тому, что с ростом тока нагрузки уменьшается выходное напряжение .

Кривая которая показывает зависимость напряжения на выходе от тока нагрузки носит название внешней характеристики:

Внешняя характеристика в значительной степени определяет эксплуатационные возможности выпрямителя.

Некоторые внешние характеристики маломощного выпрямителя приведены на рис. 4.

Как видно из рисунка, значительное влияние на ход характеристики оказывают элементы сглаживающих фильтров и их тип. Большой спад характеристики выпрямления с фильтром RC обусловлен увеличением падения напряжения на резисторе фильтра при возрастании тока нагрузки.

По наклону внешней характеристики можно судить о внутреннем сопротивлении.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СХЕМ ВЫПРЯМЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА.

Научно-исследовательская лабораторная работа

«Исследование основных схем выпрямления трехфазного тока»

(4 часа)

Перед выполнением лабораторной работы студент должен предварительно изучить соответствующие разделы курса по конспекту или рекомендованной технической литературе.

Краткие теоретические сведения к лабораторной работе приведены в «Приложении 1».

1. Цель работы.

- Исследование однополупериодной трехфазной схемы выпрямления с выводом нулевой точки вторичной обмотки трансформатора;

- Исследование двухполупериодной трехфазной мостовой схемы выпрямления (схема Ларионова);

- Исследование осциллограмм тока и напряжения на выходе выпрямителя;

- Исследование внешних характеристик в разных режимах работы схемы.

2. Необходимое оборудование и приборы:

- лабораторный стенд, электронный осциллограф (С1-1), соединительные провода.

3. Описание лабораторного стенда.

Принципиальная схема исследуемых выпрямителей изображена на передней панели лабораторного стенда и приведена на рис. 3.1.

Стенд содержит трехфазные схемы выпрямления: однополупериодную – с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора и двухполупериодную – мостовую схему Ларионова.

Выбор исследуемой схемы производится переключением тумблера S17.

Рис. 3.1 Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда.

Выпрямители включают:

– силовой трехфазный трансформатор T, первичная обмотка которого включается тумблером S1, через плавкие предохранители F1, F2, F3 в сеть трехфазного переменного тока напряжением 380 В;

– вентили V1–V6, включенные в фазы А, В, С вторичной обмотки трансформатора Т;

– сопротивление нагрузки R_d (ламповый реостат – лампы накаливания Н2–Н15, подключаемые тумблерами S2–S15);

– L_ф – дроссель низкой частоты (индуктивный сглаживающий фильтр), шунтируемый тумблером S16;

– измерительные приборы: PU2 – вольтметр для измерения напряжения U_d на нагрузке, PA4 – амперметр для измерения тока I_d нагрузки (остальные приборы (PA1, PA2, PA3, PU1) – в лабораторной работе не используются).

Для осциллографирования временных диаграмм напряжений и токов используются гнезда, назначение которых указано в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Назначение гнезд для подключения осциллографа.

Наименование гнёзд	Название осциллографируемых параметров
X4–X5	анодный ток
X9–X10	ток нагрузки
X7–X8	напряжение на нагрузке
X5–X6	напряжение обратное на диоде

Примечание: к первому гнезду подключать клемму «Вход Y», ко второму – клемму «Земля».

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

   1. ИССЛЕДОВАТЬ ОДНОПОЛУПЕРИОДНУЮ СХЕМУ ВЫПРЯМЛЕНИЯ С НУЛЕВЫМ ВЫВОДОМ

Очередность работы:

– начертить принципиальную схему исследуемого выпрямителя и изучить систему коммутации элементов схемы;

– переписать данные измерительных приборов: наименование, тип, предел измерения, заводской или инвентарный номера;

– сообщить преподавателю о готовности к работе и получить разрешение на включение осциллографа и стенда;

– коммутировать выпрямитель, работающий без фильтра на активную нагрузку (включить все лампы Н2–Н15);

– исследовать осциллограммы: кривые изменения анодного тока i_а, тока нагрузки I_d, напряжения на нагрузке U_d и обратного напряжения на диоде – U_обр, для чего «Вход Y» осциллографа последовательно подключать к измерительным гнездам согласно табл. 3.1. Зарисовать с экрана осциллографа исследуемые осциллограммы для двух режимов работы выпрямителя: при включенном дросселе и без него (дроссель L_ф закорочен тумблером S16). При этом масштаб измерения не изменять. Результаты измерения оформить на миллиметровой бумаге согласно образцу (рис. 4.1).

– снять внешнюю характеристику U_d = f(I_d), для чего изменять нагрузку R_d, последовательно подключая тумблерами S2–S15 лампы Н2–Н15, измеряя приборами PU2 и PA4 величины U_d и I_d.

Экспериментальные данные для построения внешней характеристики внести в таблицу 4.1.