Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»

Методические указания

к лабораторным работам по курсу

«Полупроводниковые преобразователи электроэнергии»

Новочеркасск

ЮРГТУ (НПИ)

2013

УДК 621.314

Рецензент - канд. техн. наук Гринченков В. П.

Шкарупин А.Я.

Методические указания к лабораторным работам по курсу «Полупроводниковые преобразователи электроэнергии» / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2013. – 26 с.

Методические указания предназначены для подготовки студентов по курсу «Полупроводниковые преобразователи электроэнергии» по специальности 14061065 «Электроооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».

© Южно-Российский государственный технический университет, 2013

© Шкарупин А.Я., 2013

Лабораторная работа № 1– 2 час.

Исследование схем выпрямления

Цель работы.Исследование однофазных схем однополупе­риодного и двухполупериодного выпрямления.

Программа работы

1. Исследовать схему однополупериодного выпрямления (рис. 1).

1.1. Подключить к выходу выпрямителя активное сопротивление и зарисовать с экрана осциллографа форму входного и выходного напряжений.

1.2. Замерить среднее значение напряжения на нагрузке и переменную составляющую. Определить коэффициент пульсаций.

1.3. Включить емкостной фильтр на выходе схемы выпрямления и выполнить исследования по п.1.2.

1.4. Изменить параметры емкостного фильтра и выполнить исследования по п.1.2. Сравнить полученные данные.

2. Исследовать двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой (рис. 2). Провести исследования по п. 1.2 – 1.4.

3. Исследовать мостовую схему выпрямления (рис. 3). Провести исследования по п. 1.2 – 1.4.

4. Сформулировать выводы по результатам проделанной работы.

Рис. 1. Однополупериодная схема выпрямления

Рис. 2. Двухполупериодная схема выпрямления

с выводом нулевой точки трансформатора

Рис. 3. Мостовая схема выпрямления

Указания к выполнению работы

1. Выпрямленное напряжение на выходе всех схем выпрямления является пульсирующим, т.е. может быть представлено суммой постоянной составляющей и несинусоидальной переменной составляющей:

U_вых = U_п + U_пер.

Несинусоидальная переменная составляющая U_перможет быть представлена рядом гармоник, т.е. рядом синусоидальных составляющих с увеличивающейся частотойкωи убывающей амплитудойU_кm. Тогда пульсирующее напряжение может быть представлено как ряд

.

Степень пульсирования выпрямленного напряжения характеризуется коэффициентом пульсаций

K_П ≈ U_1m /U₀ ,

где U_1m – амплитуда первой гармоники.

На практике в качестве U_1mпринимают максимальную амплитуду пульсирующего напряженияU_{m max}, а в качествеU₀– среднее значениеU_d, измеренное вольтметром постоянного тока. С учётом этого

K_П = U_{m max}/ U_d.

Здесь U_d = - для однополупериодной схемы выпрямления;

U_d = - для двухполупериодной схемы выпрямления;

U₂– действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Для снижения пульсаций на выходе схем выпрямления включают, как правило, пассивные фильтры, содержащие реактивные

8

элементы – конденсаторы С и индуктивностиL. При этом основным параметром фильтра является коэффициент сглаживанияК_сгл, определяющийся как отношение коэффициентов пульсации на нагрузке без фильтра и с фильтром.

Обратное напряжение, прикладываемое к диоду в схеме со средней точкой в 2 раза больше, чем обратное напряжение на диоде в мостовой схеме, при одинаковом напряжении источника переменного напряжения. В этом необходимо убедиться при исследовании схем двухполупериодного выпрямления (рис 2 и 3).

2. Для выполнения пп. 1 и 2 программы работы необходимо установить на стенде сменную панель 87Л-01/08 со схемой двухполупериодного выпрямителя со средней точкой трансформатора (рис. 4).

Рис. 4. Схема сменной панели стенда для исследования

однополупериодного и двухполупериодного со

средней точкой выпрямителей

2.1. В качестве источника переменного напряжения используют напряжение, снимаемое с зажимов ИП стенда « ~15 В, Общ.».

2.2. При выполнении п.1 программы переменное напряжение подключить к клемме 1 от одного из крайних зажимов источника питания стенда « ~15 В », а к клемме 2 − от зажима «Общ.» (рис. 4).

3. При выполнении работы используют диоды Д220 (КД103А), резисторы: R1 = 220 Ом,R2 = 510 Ом; 1 кОм; 1,6 кОм; конденсаторы: С1 = С2 ёмкостью 20 и 50 мкФ.

4. Напряжения в схеме измеряют цифровым прибором (тестером).

5. При выполнении п.2 программы источник переменного напряжения подключить к клеммам 1 и 3 от зажимов стенда « ~15 В », а к клемме 2 - от зажима «Общ.».

6. Для выполнения п. 3 программы работы необходимо установить на стенде сменную панель 87Л-01/09, со схемой мостового выпрямителя (рис. 5).

Рис. 5. Схема для исследования мостового выпрямителя

6.1. Переменное напряжение подключить к клемме 1 от одного из крайних зажимов источника питания стенда « ~15 В », а к клемме 2 - от зажима «Общ.».