4. Эксперементальная проверка работоспособности однофазная двухполупериодных выпрямителя

Цели исследований:

анализ процессов в схемах двухполупериодных выпрямителей со средней точкой трансформатора и мостовой схемы при активной нагрузки;

определение среднего значения выпрямленного напряжения (тока) в обоих схемах;

определение частоты пульсации выпрямленного напряжения;

определение формы и максимального значения обратного напряжения;

исследование работы трансформатора в схемах выпрямления.

Перечень приборов и элементов используемых в экспериментах:

Мультиметры – поле инструментов

Осциллографы – поле инструментов

Источники переменного тока – поле элементов ,,

Трансформаторы – поле элементов_, ,,

Резисторы – поле элементов

Диоды IN4003 – поле элементов

Схема исследуемого выпрямителя со средней точкой трансформатора показана на рис. 2.4.

Схема выпрямителя со средней точкой трансформатора

Рисунок 2.4

Эксперимент 1: Соберите схему выпрямителя (рис.2.4): коэффициент трансформации трансформатора Т1 (TSXFMR2 – двух обмоточный), по вторичной стороне устанавливается равнымRatio1=0,25 иRatio2=0,25 с помощью окна настройки трансформатораTSXFMR2.

Канал А осциллографа XSC1 подключен к выходу выпрямителя (параллельно резистору); канал В – сигнальный вход к аноду диодаD1, общий кR1. Канал А отображает форму выпрямленного напряжения, а канал В – форму обратного напряжения. Скорость развертки (Timebase) устанавливается равный 10ms/Div, а цена деления для канала А (Channel) 100v/Div. Форма тока через диод определяется датчиком тока (). Измерения осуществляются с помощью осциллографаXSC2(канал А подключен параллельноR2, установлена скорость развертки 5ms/Div, цена деления для канала А 500mv/Div).Мгновенное значение осциллограм можно измерить с помощью визиров 1 и 2 (визир 1 расположен слева, визир 2 – справа). Перемещение визиров осуществляется с помощью курсора «мышки». Результаты, высвечиваются в окне под экраном. Смещение лучей осциллографа с помощьюYpostion. Включите схему (переведите выключатель в положение «1»).

а) Зарисуйте осциллограммы выпрямленного напряжения (осциллограф XSC1) и ток через диод (осциллографXSC2) в разделе «Результаты эксперемента».

б) Измерьте период пульсации выпрямленного напряжения. Вычислите частоту пульсации. Занесите в раздел «Результаты эксперимента».

в) Измерьте с помощью мультиметров XMM2 иXMM3 значения среднего тока через диодD1 среднее значение выпрямленного тока на выходе выпрямителя (XMM2 иXMM3 в режиме измерения постоянного тока; нажаты кнопкии). Результаты измерения занести в раздел «Результаты эксперимента».

г) Измерьте с помощью мультиметра XMM4 среднее значение выпрямленного напряжения (нажаты кнопки). Переведите мультиметрXMM4 в режим измерения переменного напряжения(нажаты кнопки) и измерьте действующее значение выходного напряжения пульсации. Все полученные результаты занесите в раздел «Результаты эксперимента».

д) Измерьте с помощью мультиметра XMM1 действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатораT1 (мультиметр перевести в режим измерения переменного напряжения нажаты кнопки) . Полученное значение занести в раздел «Результаты эксперимента».

е) Рассчитайте параметры элементов схемы выпрямления для случаев: - среднее значение выпрямленного напряжения;

- сопротивление нагрузки;

- сетевое напряжение;

- частота сети. Полученные результаты расчета сравнить с экспериментальными. Сделайте выводы.

Расчетные параметры:

Параметры выпрямительных диодов:

Среднее значение выпрямленного тока и токовчерез диоды

^,

^;

^{величина обратного напряжения на диоде}

.

Параметры трансформатора: действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора

;

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

;

Действующее значение тока первичной обмотки через коэффициент трансформации

,

где ^;

расчетная мощность трансформатора

.

Используя значения действующего напряжения пульсации полученного в пункте г) рассчитайте амплитуду напряжения пульсации и коэффициент пульсации

,

,

И сравните его с коэффициентом пульсации полученным из выражения

^,

где - число пульсаций за период частоты.

Эксперимент 2. Соберите схему однофазного мостового выпрямителя (рис.2.5)

Схема однофазного мостового выпрямителя

Рисунок 2.5

Коэффициент трансформации трансформатора Т1(TSXFMR1) устанавливается равнымRatio1=0,25 с помощью окна настройки трансформатораTSXFMR1.Канал А осциллографаXSC1 подключен к выходу выпрямителя (параллельно резистору); канал В – сигнальный вход к аноду диодаD3, общий к узлуR1,XMM3 иXMM4. Канал А отображает форму выпрямленного напряжения, а канал В – форму обратного напряжения. Форма тока определяется с помощью датчика тока (). Измерения осуществяляются с помощью осциллографаXSC2 (канала А, скорость развертки 10ms/Div, цена деления 200mv/Div). Для осциллографа 1 – установки: скорость развертки 5ms/Div, цена деления – канала А 50v/Div, канал В - 50v/Div, смещениеY-postion-1. Мгновенные значения осциллограмм измеряются анологично эксперименту 1.

Для исследования однофазной мостовой схемы выпрямителя повторите пункты а), б), в), г), д) и е).

Расчетные параметры:

Среднее значение выпрямленного напряжения и тока, а так же среднее и действующее значение тока вентелей моста так же, как и в схеме с нулевым выводом; обратное напряжение на диоде

.

При сравнении этих двух схем выпрямления необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Каковы различия между входным и выходным напряжением двухполупериодных выпрямителей?

2. Одинаковы ли частоты входного и выходного напряжений выпрямителей?

3. Одинаковы ли среднее значение выходного напряжения выпрямительного моста и выпрямителя со средней точкой трансформатора?

4. Чем отличается выходные напряжения в схемах с выпрямительным мостом и со средней точкой трансформатора?

5. Сравните максимальные обратные напряжения для обеих схем выпрямления.

6. Одинаковы ли среднее значение выходного напряжения в схемах выпрямления, вычисленные и измеренные, если есть различие, то почему?