Журнал лабораторных работ 21, 23 по курсу «Электротехника и электроника» (120

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

С.А. Васюков, О.И. Мисеюк, А.Б. Красовский

Журнал лабораторных работ № 21, 23 по курсу «Электротехника и электроника»

Методические указания

Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

2011

1

УДК 621.3 (076.5) ББК 31.2

В19

Рецензент А.В. Смирнов

Васюков С.А.

В19 Журнал лабораторных работ № 21, 23 по курсу «Электротехника и электроника» : метод. указания / С.А. Васюков, О.И. Мисеюк, А.Б. Красовский. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. — 15, [1] c.: ил.

Приведены задание и порядок выполнения двух лабораторных работ по теме «Аналоговая электроника». Представлены электрические схемы исследуемых устройств, таблицы для экспериментальных данных и расчетных величин, оси координат необходимых графиков.

Для студентов факультетов РК, МТ, СМ, Э, ФН МГТУ им. Н.Э. Баумана. Рекомендовано Учебно-методической комиссией НУК ФН МГТУ им. Н.Э. Баумана.

УДК 621.3 (076.5) ББК 31.2

Учебноеиздание

Васюков Сергей Александрович Мисеюк Ольга Ивановна Красовский Александр Борисович

Журнал лабораторных работ № 21, 23 по курсу «Электротехника и электроника»

Редактор Е.К. Кошелева Корректор М.А. Василевская

Компьютерная верстка Н.Ф. Бердавцевой

Подписано в печать 15.06.2011. Формат 70×100/16. Усл. печ. л. 1,3. Тираж 1500 экз.

Изд. № 24. Заказ

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.

МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011

2

Лабораторная работа № 21

Исследование неуправляемых и управляемых выпрямительных устройств

Цель работы – изучение принципа действия и основных характеристик однофазных неуправляемых и управляемых полупроводниковых выпрямителей и сглаживающих фильтров.

Задание и порядок выполнения работы

Перед выполнением экспериментальной части работы необходимо ознакомиться с правилами охраны труда, изучить электрические схемы исследуемых устройств и принцип их работы, знать назначение и расположение органов управления на стенде, изучить порядок выполнения работы, а также получить разрешение у преподавателя на проведение экспериментов.

Исследование однополупериодного выпрямителя без фильтра

Используя набор перемычек, собрать схему однофазного однополупериодного выпрямителя без фильтра (рис. 1.1). Обозначения элементов схемы соответствуют обозначениям на лицевой панели стенда.

Рис. 1.1

В качестве вольтметра V~, измеряющего переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора, рекомендуется использовать цифровой мультиметр в режиме АС. Для измерения тока нагрузки используется стрелочный миллиамперметр с пределом измерений 250 мA. Регистрацию напряжения на нагрузке необходимо проводить цифровым мультиметром V=, переведя его в режим DC измерения постоянного напряжения.

3

Задание 1. Исследовать форму напряжения на нагрузке uн(t) при фиксированном значении Rн. Для этого необходимо:

а) переменный резистор нагрузки R11 перевести в крайнее положение, вращая его против хода часовой стрелки, включить питание измерительных приборов и стенда (тумблер S1). Измерить действующее значение переменного напряжения U2 на вторичной обмотке трансформатора. Зарисовать в отчет (рис. 1.2) осциллограмму uн(t), указав на ней масштаб по осям времени и напряжения. При снятии осциллограммы использовать «открытый вход» осциллографа;

б) отобразить на рис. 1.2 напряжение пульсаций uпульс. При снятии осциллограммы пульсаций использовать «закрытый вход» осциллографа. Осцилло-

граммы выпрямленного напряжения uн(t) и пульсаций uпульс(t) расположить одну под другой, синхронизовав их по времени. На осциллограмме пульсаций указать их период Т (в миллисекундах) и разность ∆Uн максимального и минимального за период значений.

Рис. 1.2

Задание 2. Снять и построить на рис. 1.3 внешнюю характеристику выпрямителя Uн.ср = f (Iн.ср). Для этого провести пять измерений, меняя ток нагрузки в диапазоне значений 10…100 мA. Ток нагрузки изменяют с помощью переменного резистора R11.

Рис. 1.3

Результаты измерений отобразить в табл. 1.1.

4

Исследование однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром

Подключить к схеме однополупериодного выпрямителя емкостной фильтр в соответствии с рис. 1.4.

Рис. 1.4

Здесь в качестве вольтметра постоянного тока можно использовать как цифровой мультиметр, так и стрелочный вольтметр, встроенный в стенд.

Задание 3. Исследовать форму выпрямленного напряжения uн(t) и пульса-

ций uпульс(t) по методике, изложенной в задании 1. Пульсации uпульс(t) отобразить на рис. 1.5 для двух значений тока нагрузки: 25 мA и 250 мA.

Рис. 1.5

5

Снять и построить (рис. 1.6) внешнюю характеристику выпрямителя Uн.ср = f (Iн.ср) по методике, представленной в задании 2, с той лишь разницей, что ток нагрузки следует изменять в диапазоне значений 25…250 мA. Результаты измерений отобразить в табл. 1.2.

Рис. 1.6

Исследование двухполупериодного мостового выпрямителя без фильтра

Собрать схему выпрямителя в соответствии с рис. 1.7.

6

Рис. 1.7

Задание 4. Исследовать выпрямитель по методике, представленной в заданиях 1 и 2, с той лишь разницей, что ток нагрузки следует изменять в диапазоне 25…200 мA. Результаты измерений отобразить в табл. 1.3 и на рис. 1.8 и 1.6.

Рис. 1.8

7

Исследование двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром

Собрать схему выпрямителя в соответствии с рис. 1.9.

Рис. 1.9

Задание 5. Исследовать выпрямитель по методике, представленной в задании 3. Внешнюю характеристику выпрямителя отобразить в одних координатах схарактеристикой, представленнойнарис. 1.6 (см. задание3). Напряжениепульсаций (рис. 1.10) отобразить для двух значений тока нагрузки: 25 мA и 250 мA; сравнить уровень пульсаций двухполупериодного и однополупериодного выпрямителей с емкостным фильтром. Результаты измерений записать в табл. 1.4.

Рис. 1.10

8

Исследование двухполупериодного мостового выпрямителя с RC-фильтром

Собрать схему выпрямителя в соответствии с рис. 1.11.

Рис. 1.11

Задание 6. Исследовать выпрямитель по методике, представленной в задании 3. Внешнюю характеристику выпрямителя отобразить в одних координатах с характеристиками, представленными на рис. 1.6 (см. задания 3 и 5). Напряжение пульсаций (рис. 1.12) зарисовать для двух значений тока нагрузки: 25 мA и 250 мA: сравнить уровень пульсаций однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей с емкостным фильтром. Результаты измерений записать в табл. 1.5.

Рис. 1.12

9

Исследование управляемого выпрямителя

Собрать схему выпрямителя в соответствии с рис. 1.13.

Рис. 1.13

Углы включения тиристоров V1 и V2 формируются фазоинвертором (ФИ), в состав которого входит фазосдвигающая цепочка R3C2.

Задание 7. Исследовать форму напряжения на нагрузке uн(t) при фиксированном значении Rн.

Ручку переменного резистора нагрузки Rн повернуть до упора против хода часовой стрелки, установив максимальное значение тока нагрузки. Вращая переменный резистор R3, определить по экрану осциллографа диапазон изменения угла включения α для данной схемы выпрямителя. Зарисовать осциллограмму напряжения на нагрузке для максимально возможного значения угла α.

10