Физические основы электроники (90
..pdf3. Объяснить результаты измерений и дать критическую оценку всей проделанной работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.В чем заключается синхронизация исследуемого сигнала и напряжения генератора развертки?
2.Объясните назначение основных органов управления осциллографа.
3.Что такое скважность последовательности импульсов?
4.Что такое коэффициент заполнения последовательности импульсов?
5.Как определяется длительность фронта и время спада (среза)?
6.Как определяется длительность импульса?
7.Что такое спад вершин?
8.В чем заключается основные преимущества импульсного режима работы перед непрерывным?
9.Какими основными параметрами характеризуются реальные импульсы?
10.Что такое ограничитель?
11.Какие спектры называют амплитудными?
12.Какие существуют формы видеоимпульсов?
13.Какими основными параметрами определяется качество электронного
ключа?
14.Как определяется коэффициент использования?
15.Какие существуют основные формы радиоимпульсов?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Александров, К.К. Основы промышленной электроники [Текст]/ К.К. Александров, А.Н. Зубретских, В.Б. Сухоруков. – М.: Высш. шк., 2007. – 436 с.
2.Кириленко, М.И. Элементы информационных систем [Текст]/ М.И. Кириленко. – М.: Высш. шк., 2008. – 421 с.
3. Лапутин, Е.Ф. Промышленная электроника [Текст]/Е. Ф. Лапутин. – М.: Высш. шк., 2008. – 396 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 «Изучение схем выпрямления»
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью лабораторной работы является исследование неуправляемых схем выпрямления переменного однофазного тока, определение соотношени1 между выпрямленными токами и напряжениями при активной нагрузке, ознакомление с работой емкостного и индуктивного фильтров, снятие внешних характеристик выпрямителя без фильтра и с различными фильтрами.
2. ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ
Лабораторная работа выполняется на стенде ЭВ-4. Схема для изучения работы выпрямительных установок приведена на рис. 1. Источником переменного напряжения для выпрямительных схем является трансформатор ТР1, первичная обмотка которого подключается к сети 220 В на блоке питания стенда. Вторичная обмотка трансформатора ТР1 имеет два плеча, что позволяет собрать выпрямительную схему со средней точкой.
Выпрямительными элементами являются полупроводниковые вентили В1 – В4 (рис. 1), а нагрузкой – резисторы R1 и R2. Фильтр собирается из конденсаторов СФ1, СФ2 и индуктивности LФ, которые могут подключаться к выпрямителю с помощью тумблеров кнопочного типа S3, S4, S5. Выключатели S1 и S2 служат для подключения соответствующих схем выпрямления, а S6 – для подключения нагрузки. Вольтметр
V и амперметр A, которые подключаются в соответствующие гнезда (K1 – K4), служат для снятия внешних характеристик. Кроме того, к выходным клеммам K5 – K6 подключается электронный осциллограф для наблюдения осциллограмм выпрямленного напряжения (рис. 1).
3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Собрать схему однофазного однополупроводникового выпрямителя, приведенную на рис. 2. Для этого необходимо тумблер S1 включить в положение 1, а тумблер S4 – в положение «выкл.». К клеммам K5 – K6 подключить вход «Y» электронного осциллографа, к клеммам K1 – K2 – V – вольтметр, а к клеммам K3 –
K4 – миллиамперметр, находящийся на стенде.
2.Отключить конденсаторы СФ1 и СФ2 (тумблеры S4 и S5 – в положение «выкл.»); отключить дроссель фильтра LФ (тумблер S3 – в положение «вкл.»).
3.Подключить нагрузку (тумблер S6 – в положение «вкл.»).
4.Измерить действующее значение вторичного напряжения U2
трансформатора. Изменяя величину нагрузки (потенциометр R1), снять зависимость Ud от Id (вольтметр V и амперметр A) – внешнюю характеристику без фильтра.
5.Пронаблюдать и зафиксировать осциллограммы выпрямленного напряжения с экрана осциллографа (при двух значениях нагрузки).
6.Результаты записать в таблицу 3.
7.По данным наблюдений построить график зависимости: Ud = f1(Id).
8.Исследовать работу этого же выпрямителя с фильтром С - типа. Для этого замкнуть клеммы S3, S4, S5 и, не меняя положения ручек усилителя осциллографа, изменяя сопротивление резистора, снять внешнюю характеристику Ud = f2(Id) и зафиксировать 2 осциллограммы напряжений.
9.Исследовать работу однополупериодной схемы с фильтром L - типа, для чего необходимо отключить конденсаторы СФ1 и СФ2, и последовательно с нагрузкой включить индуктивность LФ (разомкнуть S3). Снять внешнюю характеристику выпрямителя и зарисовать осциллограмму напряжения.
10.Собрать Г - типа, для чего, оставив включенной индуктивность LФ,
включить емкость СФ2.
Снять внешнюю характеристику Ud = f3 (Id) и зафиксировать осциллограммы напряжений для двух значений нагрузки.
K 7
|
|
|
|
S3 |
|
|
|
|
|
|
|
B3 |
B1 |
|
|
|
|
|
K 5 |
|
Тр |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ 220 В |
1 |
2 |
|
|
K |
1 |
K |
3 |
K4 |
|
|
|
|
|
|
||||
50 Гц |
|
S1 |
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
B4 |
S4 |
S5 |
V |
|
|
|
|
|
|
B2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
CФ1 |
CФ2 |
|
|
|
|
R 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2
K8
K 2 |
S |
6 |
|
|
K6
Рис. 1. Схема для изучения выпрямительных установок
|
|
S3 |
|
|
|
|
|
В1 |
|
|
|
|
|
|
|
Lф |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тр |
S4 |
S5 |
|
|
|
Электронный |
|
|
|
|
|
|
|
~220 В |
Cф1 |
Cф2 |
V |
Rн |
Ud |
осциллограф |
|
|
|
|
|
|
С1-220 |
|
S1 |
|
|
|
|
«Y» |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя |
||||||
В1 |
|
S3 |
|
|
|
|
|
|
Lф |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тр |
S4 |
S5 |
|
|
|
Электронный |
|
|
|
|
|
|
|
~220 В |
Cф1 |
Cф2 |
V |
Rн |
Ud |
осциллограф |
|
|
|
|
|
|
С1-220 |
|
В2 |
|
|
|
|
«Y» |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. Схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой |
||||||
11.Собрать фильтр П–типа, для чего дополнительно включить емкость Сф1. Зафиксировать осциллограммы напряжений и снять внешнюю характеристику выпрямителя Ud = f4(Id).
12.Собрать схему двухполупериодного выпрямителя со средней точкой (рис. 3), включив тумблер S2.
13.Исследовать работу схемы двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, снять внешние характеристики и осциллограммы напряжений в следующих режимах:
а) без фильтра (см. п. 2, 3, 4, 5); б) с фильтром С–типа (см. п. 8);
в) с фильтром L–типа (см. п. 9); г) с фильтром Г–типа (см. п. 10); д) с фильтром П–типа (см. п. 11). Результаты записать в таблицу 3.
14. Исследовать работу мостовой схемы двухполупериодного выпрямителя,
снять внешние характеристики и осциллограммы напряжений без фильтров и с фильтрами (см. п. 2-5, 8-11).
Для получения мостовой схемы необходимо переключить S1 в положение «2» и включить тумблер S2. Для измерения напряжения U2 подключить вольтметр к клеммам К7-К8. Результаты записать в таблицу 3.
4.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
1.По данным измерений для схем двухполупериодных выпрямителей провести расчеты тока вентиля Ia, максимального значения тока вентиля Ia max, напряжения на вторичной обмотке трансформатора (для схемы со средней точкой на одном плече) U2 тока вторичной обмотки трансформатора I2:
К7 |
|
|
|
|
|
|
В3 |
В1 |
|
|
|
|
|
|
S3 |
|
|
|
|
|
|
Lф |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тр |
S4 |
S5 |
|
|
Электронный |
|
В4 |
В2 |
|
|
|
||
V |
Rн |
Ud |
осциллограф |
|||
~220 В |
|
|||||
50 Гц |
Cф1 |
Cф2 |
|
|
С1-220 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
«Y» |
|
К8 |
|
|
|
|
|
|
Рис. 4. Мостовая схема выпрямления |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
||||
|
|
Результаты измерений напряжений и токов по осциллограмме |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ток |
Ток |
Ном |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Напря |
|
|
|
|
|
|
|
|
втор |
перв |
|
|||
|
|
|
Вторичное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ера |
|
||||||||
|
Наимен |
|
жение |
Ток |
Ток |
|
|
|
|
|
|
ично |
ично |
|
||||||||
|
напряжение |
|
Отношение |
осц |
|
|||||||||||||||||
|
|
на |
нагр |
вент |
й |
й |
|
|||||||||||||||
|
ование |
|
|
|||||||||||||||||||
|
трансформа |
|
напряжений |
илл |
|
|||||||||||||||||
|
схемы |
|
нагру |
узки |
иля |
обмо |
обмо |
|
||||||||||||||
|
|
тора |
|
|
|
|
|
|
|
огра |
|
|||||||||||
|
|
|
зке |
|
|
|
|
|
|
|
|
тки |
тки |
|
||||||||
|
выпрям |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТР |
ТР |
|
|||||
|
ителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2, |
U2m, |
|
Ud, В |
Id, А |
Ia, |
|
Ud |
|
|
Ud |
|
I1, |
I2, |
- |
|
|
|||
|
|
|
|
В |
|
В |
|
мА |
|
U2 |
|
|
U2m |
мА |
мА |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
|
9 |
10 |
|
11 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Без фильтра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однополупериодная |
Фильтр С-типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фильтр L- типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Фильтр Г- типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фильтр П- типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 3 |
|||||||
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
|
9 |
10 |
|
11 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Без фильтра
точкой |
Фильтр С-типа |
со средней |
|
L-типа |
|
Двухполупериодная |
Фильтр |
Г-типа |
|
|
Фильтр |
|
Фильтр П-типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание таблицы 3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Без фильтра
выпрямителя |
Фильтр С-типа |
L-типа |
|
Мостовая схема |
Фильтр |
-типа |
|
|
Фильтр Г |
Фильтр П-типа |
|
|||
|
||||
|
|
|
|
|
Id |
Id |
, |
(2.1) |
|
2 |
||||
|
|
|
||
где Id – действующее значение силы тока.