Физические основы электроники. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Физические основы электроники» для студентов специальности

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).

11

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Собрать схему однофазного однополупроводникового выпрямителя,

приведенную на рис. 2. Для этого необходимо тумблер S1 включить в положе-

ние 1, а тумблер S4 – в положение «выкл.». К клеммам K5 – K6 подключить вход

«Y» электронного осциллографа, к клеммам K1 – K2 – V – вольтметр, а к клем-

мам 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 транс-

форматора. 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 ос-

циллографа, 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 харак-

теристику 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 осцилло-

граммы напряжений для двух значений нагрузки.

12

K 7

S2

K8

K6

Рис. 1. Схема для изучения выпрямительных установок

13

14

11. Собрать фильтр П–типа, для чего дополнительно включить емкость Сф1. Зафиксировать осциллограммы напряжений и снять внешнюю характери-

стику 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 выпрями-

теля, снять внешние характеристики и осциллограммы напряжений без филь-

тров 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 вольт-

метр 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 точ-

кой на одном плече) U2 тока вторичной обмотки трансформатора I2:

15

17

Продолжение таблицы 3

Фильтр П-типа

18

Окончание таблицы 3

Без фильтра

Фильтр П-типа

19

где Id – действующее значение силы тока.

где Id max – амплитудное значение силы тока.

где Ud – действующее значение напряжения.

2. По экспериментальным данным вычислить отношения между средни-

ми значениями напряжения на нагрузке Ud и действующим напряжением вто-

ричной обмотки U2 (амплитудой действующего значения вторичного напряже-

ния U2m): U2m 2.

Результаты записать в таблицу 3.

3. В таблицу занести номера осциллограмм напряжений на нагрузке, ко-

торые снимать при двух крайних положениях R1.

20