5.1. Однофазный однополупериодный выпрямитель

Собрать и отладить схему выпрямителя, показанную на рис 5.2 с параметрами вашего варианта. Вольтметр М₁ (опция AC) измеряет переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Амперметр М₂ (опция DC) измеряет постоянный ток нагрузки. Вольтметр М₃ (опция DC) измеряет постоянное напряжение нагрузки U_н. Вольтметр М₄ (опция AC) измеряет переменное действующее напряжение пульсаций U_п на нагрузке. Сопротивление R₁ нагрузки находится из задания R₁=U_н /I_н. Трансформатор выбирается из библиотеки misc/25-1. Опции модели трансформатора показаны на рис 5.1.

Рис 5.1. Опции модели трансформатора

Подобрать напряжение генератора U₁ (частота 50 Гц), чтобы при C₁=1000мкФ напряжение на нагрузке U_н (М₃) равнялось бы заданному.

Рис 5.2. Схема однополупериодного выпрямителя

Наблюдать с помощью осциллографа форму сигналов на вторичной обмотке трансформатора до выпрямителя и на нагрузке при различных емкостях фильтра С₁=1000, 100, 10 мкФ. Для каждой емкости фильтра измерить коэффициент пульсаций

(5.1)

и сравнить с ожидаемым значением К_п

(5.2)

Где f_п – частота пульсаций

Снять осциллограммы напряжений для различных емкостей фильтра. Результаты исследований занести в таблицу.

Частота генератора f=50 Гц, R₁= , напряжение U₁= ,

Параметры \ С1 (мкФ)	1000	100	10
Напряжение на входе выпрямителя (М1)
Ток нагрузки (М2)
Выпрямленное напряжение (М3)
Напряжение пульсаций (М4)
Коэффициент пульсаций измеренный
Коэффициент пульсаций расчетный

Повторить исследование при частоте генератора 400 Гц.

Ниже приводиться пример исследования.

Частота генератора 50 Гц, U_н=5 В, I_н=500 мА.

А1) С₁=1000 мкФ, f_п=50 Гц

Рис 5.3. Осциллограмма напряжений при f=50 Гц, U_н=5 В, R_н=10 Ом, С_н=1000 мкФ.

По результатам моделирования:

U_н=5.086 В, U_п=2.149 В.

Измеренный коэффициент пульсаций

По формуле 5.1 К_п=1.41(2.149 В/5.086 В)=0,595

Расчетный коэффициент пульсаций, при частоте пульсаций f_п=50 Гц

По формуле 5.2 К_п=1/4·50·10·10^-3=0,5

В1) С₁=100 мкФ, f_п=50 Гц

По результатам моделирования:

U_н=2.562 В, U_п=3.114 В.

Измеренный коэффициент пульсаций

По формуле 5.1 К_п=1.41(3.114/2.562)=1,71

Расчетный коэффициент пульсаций, при частоте пульсаций f_п=50 Гц

По формуле 5.2 К_п=1/4·50·10·10^-4=5

Рис 5.4. Осциллограмма напряжений при f=50 Гц, U_н=5 В, R_н=10 Ом, С_н=100 мкФ

Получается большая ошибка, так как фильтрации практически нет, емкость слишком мала.

Дальше исследовать с меньшей емкостью фильтра нет смысла, так как емкость мала и фильтрация отсутствует.

А2) С₁=1000 мкФ, f_п=400 Гц

В2) С₁=100 мкФ, f_п=400 Гц

Вывод:

Увеличение частоты первичного источника напряжения приводит к лучшему сглаживанию выходного напряжения, снижению коэффициента пульсаций.

Однополупериодный выпрямитель целесообразно использовать при небольших токах нагрузки, когда фильтрацию можно обеспечить приемлемой по величине емкости фильтра, либо при высокой частоте источника.