Лабораторная работа №31

НЕУПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

Цель работы: ознакомиться с назначением, принципом действия, функциональными схемами выпрямительных устройств и получить практические навыки их экспериментального исследования и определения параметров выпрямителей по полученным данным.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРЕМЕНТА

1.1 Назначение

Основной элемент устройств электропитания – выпрямительное устройство (выпрямитель), предназначенное для преобразования временного напряжения в постоянное. Выпрямители используются: для заряда аккумуляторных батарей, в технологических целях – для питания гальванических ванн, электрохимических установок. Они являются источниками питания двигателей постоянного тока, контрольно-измерительной техники, устройств автоматики и промышленной электроники.

1.2 Функциональная схема выпрямительного устройства

На рисунке 1 приведена функциональная схема выпрямительного устройства, которое помимо схемы выпрямления, состоящей из одного или нескольких вентилей, включает в себя силовой трансформатор и сглаживающий фильтр.

Рисунок 1 – Блок-схема регулируемого выпрямителя

Трансформатор служит для преобразования напряжения , первичного источника (обычно – промышленная сеть переменного тока) в (обеспечивающее заданное значение постоянного напряжения ) и гальванической развязки потребителя от сети. Габаритно-массовые показатели трансформатора зависят от частоты сети , мощности и отношения.

Схема выпрямления (система вентилей, включенных по определенной схеме) преобразует переменный ток в пульсирующий (содержащий постоянную и переменную составляющие).

Фильтр служит для уменьшения (сглаживания) пульсаций выпрямленного напряжения до величины, допустимой для нормальной работы потребителя, т.е. для преобразования пульсирующего напряжения в постоянное. Источник переменного напряжения (промышленная сеть), схема выпрямления, фильтр, потребитель (нагрузка) составляют единую систему, требования, к элементам которой должны быть взаимно согласованы. Для нормального функционирования потребителя (двигателя, устройств автоматики и т. д.) источник питания - выпрямитель должен удовлетворять совокупности полностью его характеризующих показателей, по которым он может быть выбран (или изготовлен) для питания конкретного потребителя.

1.3 Параметры выпрямителей

Выпрямители характеризуются выходными параметрами: номинальным средним значением выпрямленного напряжения , номинальным средним значением выпрямленного тока, коэффициентом пульсаций выпрямленного напряжения, частотой основной (первой) гармоники выпрямленного напряжения, выходным (внутренним) сопротивлением выпрямителя, коэффициентом полезного действия.

Номинальные – заданные значения выходного напряжения и тока выпрямителя, обеспечивающие нормальное функционирование питаемого устройства.

Выходное сопротивление выпрямителя можно определить из внешней характеристики выпрямителя , т. е. зависимости напряжения на нагрузкеот тока нагрузки:

, (1)

где – изменение напряжения на нагрузке, обусловленное изменением тока.

Коэффициентом пульсаций называется отношение амплитуды k-й гармоники выпрямленного напряжения , (несинусоидальное напряжение может быть представлено в виде гармонического ряда, где коэффициенты ряда Фурье,– постоянная составляющая и амплитудаk-й гармоники выпрямленного напряжения) к среднему значению:

, (2)

Обычно коэффициент пульсаций определяется по первой гармонике , так как онаимеет наибольшую амплитуду и наименьшую частоту, а ее фильтрация связана с большими техническими трудностями. Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения определяется схемой выпрямления. Для однофазной, двухфазной и трехфазной схем соответственно,,,a для однофазной и трехфазной мостовых схем исоответственно. Практически определяется путем измерения (с помощью осциллографа) и (магнитоэлектрическим вольтметром, показания которого раны среднему значению постоянной составляющей измеряемого напряжения) и в этом случае , а

, (3)

Помимо этих основных электрических параметров выпрямители характеризуются стоимостными, габаритно-массовыми и другими показателями.