Контрольные вопросы

1. Объясните принцип действия полевого транзистора.

2. Почему полевой транзистор иногда называют униполярным?

3. Каково применение на практике полевых транзисторов?

Лабораторная работа № 5

“Исследование однофазной семы выпрямителя с выводом средней точки трансформатора”

Цель работы: исследование однофазной двухполупериодной схемы

выпрямителя с выводом средней точки

трансформатора, измерение и вычисление основных

параметров, снятие внешних характеристик.

1. Назначения и основные элементы выпрямителя.

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока.

Основными элементами выпрямительного устройства являются электрические вентили и сглаживающий фильтр. Электрические вентили предназначены для преобразования переменного напряжения в пульсирующее, причем это преобразование происходит из – за односторонней проводимости вентиля. Форма выпрямленного напряжения зависит от схемы выпрямления. Для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения на нагрузке между вентилями и нагрузкой включают сглаживающий фильтр. Переменное напряжение сети поступает на вентили либо через трансформатор, либо непосредственно от сети.

- 20 -

2. Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Выпрямитель со средней точкой трансформатора состоит из трансформатора Тр с двумя вторичными обмотками, диодов V₁ и V₂ нагрузочного резистора (рис. 5.1). Схема соединения вторичных обмоток такова, что одинаковые по величине напряжения на выводах вторичных обмоток относительно нулевой точкиV_2а =V_2в сдвинута по фазе на 180 градусов (рис.5.2 а)

Работу выпрямителя удобно рассматривать с помощью временных диаграмм (рис. 5.2.)

В полупериод 0 – Т/2 диод

открыть, т.к. потенциал точки

“а” выше потенциала точки

“о”, и под действием

напряжения V_za в нагрузочном

сопротивлении R_н протекает

тока I_а1. Диод Д₂ закрыт (рис.

Рис. 5.1 2.5,б).

В полупериод Т/2 – Т диод Д_е открыт, т.к. теперь потенциал точки “в” выше потенциала точки “о”, и под действием напряжения V_2B в нагрузочном сопротивлении R_н протекает ток I_a2, имеющий такое же направление, как и ток I_а1. Диод Д₁ при этом закрыт (рис.5.2,в).

Так как V_2a=V_2в, то и токи I_а1и I_а2также равны.

В последующие периоды времени процессы в схеме повторяются: поочередно проводят ток то диод Д₁, то диод Д₂, и по нагрузке протекает пуль

- 21 -

сирующий ток I_н (рис. 5.2,г).

Основными электрическими

параметрами неуправляемых

выпрямителей являются:

Рис. 5.2

среднее значения выпрямленных тока и напряжения I_{н ср} и V_{н ср};

мощность нагрузочного устройства Р_{н ср}=V_{н ср}*I_{н ср}:

амплитуда основной гармоники пульсации выпрямленного напряжения a V_{осн m};

коэффициент пульсации выпрямленного напряжения Р=V_{осн m}/ V_{н ср}:

действующие значения тока и напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора I₁, V₁, I₂,V_2.

Анализ временных диаграмм позволяет получить выражения для электрических параметров выпрямителя:

V_{н ср}= (5.1)

(5.2)

Разложение в ряд Фурье кривой V_н позволяет определить значение коэффициента пульсации:

V_H=V_н.ср(1+2/3cosωt - 2/15cos4ωt +…….). (5.3)

Отсюда V_мн1=V_н.ср*2/3

Следовательно Р= (5.4)

Действующие значения тока и напряжения вторичной обмотки трансформатора:

V₂= (5.5)

(5.6)

- 22 -

Недостатком данного типа выпрямителя является наличие достаточно большого обратного напряжения (рис 5.2,д), определяемого по формуле:

V_обр.max=π*V_н.ср. (5.7)

Данное напряжение прикладывается к закрытому диоду, когда проводит ток другой диод.

Как отменно выше, коэффициент пульсации для данного выпрямителя напряжения нельзя применять в электронных устройствах, поэтому для снижения пульсации применяет сглаживающие фильтры. В качестве элементов сглаживающих фильтров применяют конденсаторы и катушки индуктивности. В данной работе используется П - образный RC – фильтр (рис. 5.3).

Рис.5.3. Рис. 5.4.

Основным параметром, характеризующим эффективность действие сглаживающих фильтров, является коэффициент сглаживания, равный отношению коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра:

Q=Р_вх/Р_вых. (5.8)

ЗависимостьV_н от I_н является внешней характеристикой выпрямителя. Она определяет границы изменений нагрузочного тока, при которых выпрямленное напряжение не уменьшается ниже допус

- 23 -

тимой величины и является одной из важнейших характеристик выпрямителя. Типовые внешние характеристики приведены на рис. 5.4. Кривая 1 представляет собой V_н=f(I_н) выпрямителя без фильтра, кривая 2 с емкостным фильтром, кривая 3 –Г – образным RC- фильтром.