1.2. Содержание работы и методика её выполнения

1.2.1. Собрать схему однофазного мостового выпрямителя без фильтра (рис. 1.4) и показать её преподавателю.

Указания

Перевести измерительные приборы в режим измерения средневыпрямленного тока и напряжения.

Для измерения средневыпрямленного напряжения используйте цифровой прибор В7-22А.

1.2.2. Исследовать работу схемы с помощью осциллографа.

Указания

Нажатием клавиши на передней панели осциллографа переведите его в режим открытого входа.

Перед снятием осциллограмм выставьте «нулевой уровень» (расположить луч на экране осциллографа, при отсутствии сигнала, в центре разметки экрана осциллографа), замкнув накоротко вход усилителя вертикального отклонения луча осциллографа (вход Y).

Установите развёртку скорости перемещения луча по экрану осциллографа (ось Х) 5 мc/дел.

Нажатием клавиши , расположенной на передней панели осциллографа и подключением гнезда «Вход синх». к резисторуR₇ (гнездо № 22 стенда) переведите осциллограф в режим внешней синхронизации.

Перенесите на график рис. 1.5 осциллограммы напряжений: выходного (осциллограф подключить к гнёздам №№ 14 и 19) и напряжения на резисторе R₇, подключив вход осциллографа параллельно измерительному резистору R₇ (гнёзда №№ 22 и 23). Резистор R₇ включён последовательно с диодом VD9, поэтому временные зависимости напряжения на нём и тока протекающего через диод совпадают. Измерив падение напряжения на резисторе и воспользовавшись законом Ома рассчитать величину тока протекающего в цепи диода. Так как сопротивление дополнительного резистора R₇ невелико (R₇ = 10 Ом?). то его влиянием на работу схемы можно пренебречь.

Рис.1.4. Схема исследований однофазного мостового выпрямителя.

Рис. 1.5. Осциллограммы напряжений: входного, на выходе выпрямителя и на резисторе R₇ (масштаб ).

Напряжение на входе выпрямителя (u₂) построить на графике (рис.1.5) исходя из логики работы схемы. Для определения амплитуды напряжения U_2m необходимо с помощью осциллографа измерить амплитуду импульсов напряжения на выходе выпрямителя и к полученному значению добавить два вольта (суммарное напряжение падения на двух открытых диодах выпрямителя).

1.2.3. Устанавливая поочерёдно резисторы нагрузки R₈, R₉, R₁₀ и R_Н = (резисторы нагрузки отключены – режим холостого хода) произвести измерения по аналогии с п. 1.2.2 следующих параметров:

- амплитуду напряжения на выходе выпрямителя – U_Нm;

- среднее значение напряжения на нагрузке – U_Н;

- средневыпрямленное значение тока нагрузки – I_Н;

- длительность периода импульсной последовательности на выходе выпрямителя – T_пульс;

- амплитуду напряжения на измерительном резисторе R₇ - U_R7m;

- длительность импульса тока диода .

Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

Указания

При измерении вышеуказанных параметров в режиме холостого хода для уменьшения ошибки измерения выпрямитель необходимо нагружать входным активным сопротивлением осциллографа. Для чего осциллограф переводиться в режим открытого входа, а вход «У» подключается к выходу выпрямителя.

1.2.4. Снять осциллограммы напряжений в соответствии с п. 1.2.2 при разрыве в цепи диода VD8 (имитация отказа диода) и зарисовать их на графике рис. 1.6.

Указания

Для разрыва цепи диода VD8 необходимо убрать перемычку между гнёздами №№ 24 и 25.

Рис. 1.6. Осциллограммы напряжений: входного, на выходе выпрямителя и на резисторе R₇ (масштаб ) при разрыве в цепи диодаVD8.

1.2.5. По результатам измерений выполненных в пунктах 1.2.2 и 1.2.3 построить на графике рис. 1.7 внешнюю характеристику выпрямителя при работе на чисто активную нагрузку.

7
6
5
4
3
2
1
0
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Рис. 1.7. Внешние характеристики однофазного мостового выпрямителя: при работе на чисто активную нагрузку ; с ёмкостным фильтром

1.2.6. Воспользовавшись выражением (1.24) рассчитать выходное сопротивление выпрямителя при его работе на чисто активную нагрузку.

Указания

Для расчёта выходного сопротивления выпрямителя использовать измеренные значения U_Н и I_Н, полученные при двух различных величинах нагрузочных сопротивлений R₉ и R₁₀.

1.2.7. Воспользовавшись осциллограммами снятыми при выполнении работы по пункту 1.2.2 и выражением (1.6) рассчитать коэффициент пульсаций выходного напряжения выпрямителя q (q₁, q_ВХ). Сравнить значения коэффициентов пульсаций полученных по экспериментальным данным со значением q₁ для первой гармоники, полученным расчётным путём по выражению (1.6).

1.2.8. Собрать схему выпрямителя с ёмкостным фильтром, подключив параллельно сопротивлению нагрузки R_Н конденсатор сглаживающего фильтра С для чего в схеме рис. 1.4 соединить перемычкой клеммы №№ 18 и 19.

1.2.9. Исследовать работу схемы с ёмкостным фильтром по аналогии с п.п. 1.2.2…1.2.7. Зарисовать на графике рис.1.8 осциллограммы напряжений и произвести измерения следующих параметров:

- амплитуду напряжения на выходе выпрямителя – U_Нm;

- среднее значение напряжения на нагрузке – U_Н;

- средневыпрямленное значение тока нагрузки – I_Н;

- общий размах пульсаций выпрямленного напряжения ;

- длительность периода импульсной последовательности на выходе выпрямителя – T_пульс;

- амплитуду напряжения на измерительном резисторе R₇ - U_R7m;

- длительность импульса тока диода .

Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

Указания

Для измерения пульсаций перевести осциллограф в режим закрытого входа, обеспечивающий гальваническую развязку входа усилителя канала «Y» от постоянной составляющей U_Н (клавиша отжата).

Рис. 1.8. Осциллограммы напряжений: входного, на выходе выпрямителя и на резисторе R₇ (масштаб ).

Таблица 1.1

C, мкФ	0				C = CХ
RН	RН	R8	R9	R10		RН=	R8	R9	R10
UНm
U2m, В1)
, В
UН, В
UН/U2
IН, мА
RВЫХ, Ом
Uпульс= 2UН1m, В
, мс
fпульс= 1/Тпульс, Гц
Тсети, мс
fcети= 1/Тсети, Гц
m=fпульс/fcети
q= Uпульс/2UН
s=qвх/qвых
UR7m
IVD9m =UR7m/R7, мА
, мс2)

Примечания:

1) U_2m = U_Н.МАКС. + 2 В, где U_Н.МАКС. – максимальная величина выпрямленного напряжения, измеренная с помощью осциллографа, при работе выпрямителя на чисто активную нагрузку. Для анализе работы выпрямителя на активно-ёмкостную нагрузку в таблицу внести значения U_2m, полученные при работе выпрямителя на чисто активную нагрузку.

2) -длительность импульса тока диода.

1.2.10. По результатам замеров полученных при выполнении п. 1.2.9 на графике 1.7 построить внешнюю характеристику исследуемого однофазного мостового выпрямителя с ёмкостным фильтром.

1.2.11. Рассчитать коэффициенты пульсаций q и коэффициенты сглаживания s в каждой точке нагрузочных характеристик, а также выходное сопротивление выпрямителя R_ВЫХ при его работе на активно-ёмкостную нагрузку. Результаты расчёта свести в таблицу 1.1.

1.2.12. По результатам расчёта коэффициента сглаживания С – фильтра s, воспользовавшись выражением (1.22), определить величину ёмкости конденсатора фильтра С. Полученное значение сравнить с номиналом ёмкости , установленной в схеме выпрямителя стенда.