ОПТ Л.Р.1 (Лисин, Чиркин, Шерстюк) З-66

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Отчет по лабораторной работе №1

«Исследование однофазных выпрямителей»

Вариант № 20

Выполнили

Студенты группы З-66

__________ Лисин Д.Т.

________ Чиркин О.Д.

_______ Шерстюк П.В.

Проверил

Старший преподаватель

________Мишуров В.С.

Томск 2020

Цель работы: исследование однофазных выпрямителей с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора на идеализированных моделях при активной нагрузке:

а) без фильтра;

б) с Г-образным LC-фильтром.

Программа работы

1. В ходе работы в программе NI Multisim собрали схему выпрямителя со средней точкой без фильтра (Рисунок 1).

Рисунок 1 – схема неуправляемого выпрямителя

Таблица 1 – Исходные данные к лабораторной работе № 1

Вариант	(В)	(Гц)		(А)
20	170	50	14	2	0,06

Величина сопротивления нагрузки рассчитывается из следующих соотношений:

В

Ом

Сопротивления резисторов, выполняющих роль шунтов, Ом.

Диоды и трансформатор идеализированные.

Внутренние сопротивления амперметров принимаем равными нулю, внутренние сопротивления вольтметров принимаем равными бесконечности.

2. Экспериментально для схемы (Рисунок 1) с помощью вольтметров и амперметров замерили действующие значения напряжений первичной и вторичных обмоток трансформатора ( =169,992 В) и ( 12,141 В) среднее значение напряжения на нагрузке ( =10,035 В), действующие значения токов первичной и вторичных обмоток ( =0,184 А) и ( =1,143 А) среднее значение тока нагрузки ( =1,835 А).

Рисунок 2 - схема в NI Multisim

Экспериментально с помощью осциллографа измерили амплитуду обратного напряжения на диодах ( =23,245 В) и амплитуду переменной составляющей выпрямленного напряжения ( =3,0995 В).

Полученные на основе экспериментальных данных основные соотношения для исследуемой схемы выпрямителя сведены в Таблицу 2:

Таблица 2 – Результаты исследования однофазного выпрямителя со средней точкой вторичной обмотки трансформатора при активной нагрузке

Эксперимент	1,2	0,623	1,4	2,3	0,3
Теоретически	1,11	0,785	1,11	3,14	0,67

3. Экспериментально с помощью осциллографа получили диаграммы напряжений и токов

Рисунок 3 - Диаграммы u₁-u_d

Рисунок 4 - Диаграммы u₁-i₁

Рисунок 5 - Диаграммы u₁-i_vd1

Рисунок 6 - Диаграммы u₁-i_vd2

4. Собрали схему выпрямителя со средней точкой с LC-фильтром (Рисунок 5).

Рисунок 7 – Принципиальная электрическая схема выпрямителя с LC- фильтром

Параметры схемы оставили прежними (Таблица 1).

Расчёт сглаживающего фильтра:

Для обеспечения индуктивного характера нагрузки выпрямителя принимаем значение индуктивности сглаживающего дросселя в два раза больше критической. Из библиотеки элементов программы NI Multisim выбираем дроссель со значением индуктивности L=120 мГн.

мкФ

Из библиотеки элементов программы NI Multisim выбираем дроссель со значением ёмкости С=47 мкФ.

5. Экспериментально для схемы (Рисунок 5) с помощью вольтметров и амперметров замерили действующие значения напряжений первичной и вторичных обмоток трансформатора ( =169,997 В) и ( 12,141 В) среднее значение напряжения на нагрузке ( =10,067 В), действующие значения токов первичной и вторичных обмоток ( =0,178 А) и ( =0,921 А) среднее значение тока нагрузки ( =1,84 А).

Экспериментально с помощью осциллографа замерили амплитуду обратного напряжения на диодах ( =23,252 В) и амплитуду переменной составляющей выпрямленного напряжения ( =0,23118 В).

Таблица 3 – Результаты исследования однофазного выпрямителя со средней точкой вторичной обмотки трансформатора при индуктивной нагрузке

Эксперимент	1,2	0,5	1,35	2,3	0,3	0,02
Теоретически	1,11	0,707	1	3,14	0,67	0,06

6. Экспериментально с помощью осциллографа получили диаграммы напряжений и токов

Рисунок 8 - Диаграммы u₁-u_d

Рисунок 9 - Диаграммы u₁-i₁

Рисунок 10 - Диаграммы u₁-i_vd1

Рисунок 11 - Диаграммы u₁-i_vd2

7. Для схемы (Рисунок 7) экспериментально получили зависимость коэффициента пульсаций на нагрузке от тока нагрузки. Ток нагрузки изменяли от заданного в Таблице 1 до значения, в десять раз меньшего (I_d=0,2 A).

Рисунок 12 - Зависимость k_{п вых} от I_d

Вывод:

В ходе выполнения лабораторной работы были исследованы однофазные выпрямители с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора на идеализированных моделях при активной нагрузке:

а) без фильтра;

б) с Г-образным LC-фильтром.

С включением в схему выпрямителя сглаживающего фильтра было обнаружено уменьшение переменной составляющей выпрямленного напряжения в 15 раз. В схеме со сглаживающим фильтром была обнаружена обратная зависимость выходного коэффициента пульсаций от тока нагрузки.

Учитывая условия, в которых выполнялась лабораторная работа, расхождения полученных экспериментально основных соотношений с теоретическими можно объяснить ошибками в настройках измерительных приборов.