1.1. Основные теоретические положения

Выпрямитель – статическое устройство, служащее для преобразования переменного напряжения в постоянное и состоящее, как правило, из трансформатора, вентильной группы и сглаживающего фильтра.

Основными параметрами, характеризующими качество работы выпрямителя, являются средние значения выпрямленного напряжения , токаи коэффициент пульсаций, где– амплитуда основной гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения. Учитывая, что пульсирующее выходное напряжение выпрямителя содержит максимальную по амплитуде основную гармонику, а также высшие гармонические составляющие, поэтому в практических расчетах для однофазных схем выпрямления коэффициент пульсаций можно определить по приближенному выражению:, где– действующее значениепеременной составляющей выпрямленного напряжения.

Внешняя характеристика выпрямителя – зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока .

Работа выпрямителя (вентильной группы) основана на свойствах вентилей – нелинейных двухполюсников, пропускающих ток преимущественно в одном (прямом) направлении. Для работы в выпрямителях вентили выбирают по эксплуатационным параметрам, к которым относятся наибольший рабочий ток – предельно допустимое среднее значение выпрямленного тока, протекающего через вентиль, и наибольшее допустимое обратное напряжение (амплитуда)– обратное напряжение, которое вентиль выдерживает в течение длительного времени.

Т а б л и ц а 1

Характеристики выпрямительных однофазных схем

Схема выпрямления	Временная диаграмма
Однополупериодная
Двухполупериодная с нулевым выводом
Двухполупериодная (мостовая)

Варианты выпрямительных схем отличаются числом фаз переменного напряжения, схемой соединения вентилей, формой выпрямленного напряжения и другими особенностями. В табл. 1 приведены схемы и основные расчетные соотношения для однофазных схем выпрямления, где – средний ток, протекающий через вентиль.

Для уменьшения пульсации напряжения на нагрузке выпрямители снабжаются сглаживающими фильтрами. Их эффективность оценивают коэффициентом сглаживания фильтра , где,– соответственно коэффициенты пульсаций выпрямителя без фильтра и с фильтром. В качестве элементов сглаживающих фильтров применяют катушки индуктивности и конденсаторы, сопротивления которых зависят от частоты.

а б в

Рис. 1. Электрические схемы сглаживающих фильтров

Простейший фильтр состоит из одного конденсатора, включенного параллельно нагрузке. При высоких требованиях к качеству сглаживания применяют комбинированные RC- или LC-фильтры (рис. 1). Недостатком LC-фильтра является большая масса дросселя, поэтому их применяют при токах 0,1 А и выше. Недостатком RC-фильтра является неизбежная потеря постоянной составляющей напряжения.

1.2. Порядок выполнения работы

1) Собрать схему исследования однополупериодного выпрямителя, представленную на рис. 2, используя измерительные приборы модуля нагрузки.

Рис. 2. Электрическая схема однополупериодного выпрямителя

2) Снять зависимости и, изменяя величину сопротивления нагрузки. Результаты измерений занести в табл. 2. Зарисовать осциллограммы напряжения на нагрузке при холостом ходе и максимальном токе. Электронный вольтметрPV в режиме «~» показывает действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения U_~, а в режиме «=» – среднее значение выпрямленного напряжения U_d.

Т а б л и ц а 2

Результаты экспериментальных исследований

однополупериодного выпрямителя

Без фильтра				C-фильтр				Г-образный RC-фильтр
, мА	, В	, В		, мА	, В	, В		, мА	, В	, В

3) С помощью переключателей на лицевой панели блока подключить к выпрямителю поочередно емкостный (C-типа) и обратный Г-образный фильтр RC-типа (рис. 1, а) в разрыв точек A, B и повторить измерения.

4) Собрать схему двухполупериодного выпрямителя со средней точкой (рис. 3) и повторить п. 2. Результаты измерений занести в табл. 3.

Рис. 3. Электрическая схема выпрямителя со средней точкой

5) Подключить к двухполупериодному выпрямителю со средней точкой П-образный фильтр RC-типа (рис. 1, б) в разрыв точек A, B и повторить измерения.

Т а б л и ц а 3

Результаты экспериментальных исследований

двухполупериодного выпрямителя

Выпрямитель со средней точкой

Мостовой выпрямитель

Без фильтра

П-образный RC-фильтр

Без фильтра

П-образный LC-фильтр

, мА

, В

, В

, мА

, В

, В

, мА

, В

, В

, мА

, В

, В

6) Собрать схему для исследования двухполупериодного мостового выпрямителя, представленную на рис. 4 и провести измерения, результаты занести в табл. 3.

Рис. 4. Электрическая схема мостового однофазного выпрямителя

5) Подключить к мостовому выпрямителю П-образный фильтр LC-типа (рис. 1, в) в разрыв точек A, B и повторить измерения.