
- •Лабораторная работа №31
- •1.3 Параметры выпрямителей
- •1.4 Однофазные выпрямители
- •1.5 Сглаживающие фильтры
- •2 Описание лабораторной установки
- •3 Порядок выполнения работы
- •4 Вопросы для допуска к работе
- •5 Содержание отчета
- •6 Вопросы к защите
- •Лабораторная работа №34 исследование биполярного транзистора
- •1 Теоретические основы эксперимента
- •1.1 Принцип работы транзистора
- •1.2 Схемы включения транзисторов
- •1.3 Эквивалентная схема замещения транзистора
- •2 Описание лабораторной установки
- •3 Порядок выполнения работы
- •4 Содержание отчета
- •5 Вопросы к защите
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 нагрузке
от 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 она
имеет 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
и
соответственно. 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.