ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЁННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Целиработы

1.Исследовать влияние изменения параметров одного из трёх однофазных приемников, соединенных звездой и включенных в четырехпроводную сеть, на ток в нейтральном проводе.

2.Исследовать влияние изменения параметров одного из трёх однофазных приёмников, соединённых звездой и включенных в трёхпроводную сеть, на напряжение между нейтралями.

Краткиетеоретическиесведения

Трёхфазные цепи являются частным случаем многофазной системы. Многофазной системой называют совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе и создаваемые общим источником электрической энергии. Отдельные электрические цепи, входящие в состав многофазной электрической цепи, называют фазами.

Систему ЭДС, вырабатываемую трёхфазным генератором, называют симметричной, если ЭДС равны по величине и сдвинуты относительно друг

бразить синусоидами или вращающимися векторами на комплексной плоскости (рис. 8.1).

Если ЭДС фазы А принять за исходную и считать её начальную фазу равной нулю, то мгновенные значения ЭДС можно записать следующим образом:

eA = Em sin ωt ; eB = Em sin ωt − 23π ;

eC = Em sin ωt + 23π = Em sin ωt − 43π .

ЛАБ. РАБОТА № 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЁННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Краткие теоретические сведения

+1

EA

+j

EC EB

Рис. 8.1

При изображении векторной диаграммы на комплексной плоскости каждому вектору можно сопоставить комплексное число. При расчёте трёх-

фазных цепей комплексную плоскость обычно поворачивает на угол π2 про-

тив часовой стрелки.

Комплексы действующих значений ЭДС фаз в показательной форме могут быть выражены уравнениями:

EA = E ; EB = Ee− j 23π = Ee− j120o ; EC = Ee j 23π = Ee j120o .

Для трёхфазной симметричной системы ЭДС справедливы равенства:

eA +eB +eC = 0 ; EA + EВ + ЕС = 0.

Обычно обмотки фаз генератора соединяют звездой. При этом концы фаз объединяют в нейтральную точку N (рис. 8.2). Начала фаз генератора обозначают буквами А, В, С.

Напряжения между началом и концом фазы (рис. 8.2) называют фазными (uA , uB , uC ), а напряжения между началами фаз генератора – линей-

ными (uAB , uBC , uCA ). Внутренним сопротивлением фаз генератора можно пренебречь. В этом случае фазные напряжения uA , uB , uC считают численно равными ЭДС фаз.

ЛАБ. РАБОТА № 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЁННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Краткие теоретические сведения

Любое линейное напряжение можно определить, рассчитав изменение потенциалов между соответствующими началами фаз генератора:

uAB = uA − uB ; uBС = uВ − uС ; uСА = uС − uА .

Для комплексных значений эти уравнения имеют вид:

UAB =UA −UB ; U BС =U B −UC ; UСA =UC −U A .

Эти уравнения дают возможность построить топографическую диаграмму фазных и линейных напряжений (рис. 8.3).

Линейное напряжение по величине больше фазного в 3 раз, т. е. Uл = 3Uф или

Uф = U3л .

Приёмники, включаемые в трёхфазную цепь, могут быть однофазными и трёхфазными. Начала и концы фаз трёхфазных приемников обозначают соответственно: a, x; b, y; c, z; нейтральная точка – n .

ЛАБ. РАБОТА № 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЁННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Краткие теоретические сведения

Трёхфазные приёмники могут быть симметричными и несимметричными. У симметричных приёмников равны между собой комплексные сопротивления фаз: Z a = Z b = Z c .

A

UAB

UA

UCA

При соединении фаз приёмников звездой фазные и линейные токи соответственно равны между собой, например, I A = Ia , где I A – линейный ток

в проводе, соединяющем начала фаз генератора (А) и приёмника (а); Ia –

фазный ток приёмника.

Если нейтральные точки генератора (N) и приёмника (п) соединяет нейтральный провод с нулевым сопротивлением или приёмник симметричный (при другой схеме соединения), фазные напряжения генератора и приёмника соответственно равны:

U A =Ua ; U B =Ub ; UC =Uc .

При несимметричном приемнике и отсутствии нейтрального провода (или наличии в нем сопротивления) между нейтральными точками генерато-

ра и приемника возникает напряжение смещения нейтрали UnN . Тогда на-

пряжение на фазах приемника можно определить, рассчитав изменение потенциалов между началом и концом каждой фазы:

Ua =U A −UnN ; Ub =U B −UnN ; Uc =UC −UnN .

Ток в нейтральном проводе вычисляют по первому закону Кирхгофа:

ЛАБ. РАБОТА № 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЁННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Краткие теоретические сведения

InN = Ia + Ib + Ic .

При симметричной нагрузке InN = 0 .

Топографическую диаграмму строят в два этапа:

Этап 1. Построение топографической диаграммы напряжений генератора (рис. 8.3).

Этап 2. Построение топографической диаграммы напряжений приёмника. Напряжение – разность потенциалов между двумя точками. Если известна картина распределения потенциалов различных точек схемы на комплексной плоскости, то, соединив две соответствующие точки, можно получить вектор нужного напряжения. Если сопротивлением линии пренебрегаем, то на схеме замещения начала фаз генератора и приёмника коротко соединяем между собой, тогда потенциалы их будут одинаковы. Точки А и а, В и b , С и с на комплексной плоскости совпадают. Между нейтральными точками генерато-

ра N и приёмника п возникает напряжение UnN . Точка п на комплексной плоскости смещена относительно точки N. Точку п получим, построив вектор UnN . Соединив точки, соответствующие началам и концам фаз приёмника, получим векторы фазных напряжений приёмника Ua , Ub и Uc .

Векторная диаграмма токов зависит от нагрузки. Векторы токов ориентируют относительно векторов соответствующих фазных напряжений приёмника. При чисто активной нагрузке векторы фазных напряжений и токов совпадают по направлению.

Активную мощность, потребляемую трёхфазной цепью при симметричной нагрузке, определяют по формуле

P = 3Uф Iфcosφф = 3Uл Iлcosφф .

Для расчёта реактивной мощности используют выражение

Q = 3Uф Iфsinφф = 3Uл Iлsinϕф .

Полную мощность получают из треугольника мощностей:

S = P2 +Q2 = 3Uф Iф = 3Uл Iл .

Для измерения активной мощности используют ваттметры. При симметричной нагрузке достаточно измерить мощность одной фазы и утроить полученное значение.

ЛАБ. РАБОТА № 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЁННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Краткие теоретические сведения

При несимметричной нагрузке в трехпроводной цепи используют метод двух ваттметров, в четырёхпроводной – трёх ваттметров. В обоих случаях активная мощность равна сумме показаний ваттметров.

Оборудованиеиприборы

1. Три ламповых реостата или три набора керамических резисторов.

2.Четыре амперметра.

3.Вольтметр.

Подготовкакработе

1.Начертить схему замещения цепи с приёмниками, соединёнными звездой и включенными в четырехпроводную сеть. В схеме разместить амперметры для измерения фазных токов и тока в нейтральном проводе.

2.Записать формулы для вычисления параметров схемы замещения.

3.Построить векторно-топографические диаграммы токов и напряжений для трёх случаев:

при Rа = Rb = Rc ;

при Rb = Rc , Ra = 2,5Rb ;

при Rb = Rc , Ra = ∞.

4.Начертить схему замещения цепи с приёмниками, соединёнными звездой и включенными в трёхпроводную сеть.

5.Построить векторно-топографические диаграммы токов и напряжений для трех случаев:

при Ra = Rb = Rc ;

при Rc = Rb , Ra = 2,5Rb ;

при Rc = Rb , Ra = ∞.

6.Начертить схему замещения фазоуказателя и построить для этой цепи топографическую диаграмму.

7.Составить табл. 8.1 для записи результатов измерений и вычислений.

ЛАБ. РАБОТА № 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЁННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Подготовка к работе

Таблица 8.1

ЛАБ. РАБОТА № 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЁННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Порядоквыполненияработы

1.Собрать четырехпроводную цепь согласно схеме замещения. Настроить цепь на симметричный режим работы, включив все лампочки. Измерить фазные и линейные напряжения и токи в фазах и в нейтральном проводе.

2.Увеличив сопротивление одного из реостатов до бесконечности (режим хх), проследить за изменением тока в нейтральном проводе.

3.Вычислить по показаниям приборов параметры схемы замещения.

4.Построить график изменения тока в нейтральном проводе в зависимости от изменения сопротивления фазы а.

5.Отсоединить нейтральный провод. Настроить схему на симметричный режим работы. Измерить фазные и линейные напряжения, напряжение между нейтралями и фазные токи.

6.Увеличивая сопротивление одного из реостатов до бесконечности (режим хх), проследить за изменением фазных напряжений и напряжения между нейтралями.

7.Сравнить результаты экспериментов с векторно-топографическими диаграммами, построенными при подготовке к работе.

Контрольныевопросы

1.Каково соотношение между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении нагрузки звездой?

2.Когда используют трёхпроводное соединение звездой и когда четырёхпроводное ?

3.В чём заключается роль нейтрального провода? Почему в нейтральный провод не включают предохранители, разъединители?

4.В каких случаях возникает напряжение между нейтральными точками генератора и приёмника?

5.Какова топографическая диаграмма напряжений при коротком замыкании одной фазы?

6.Чем отличаются топографические диаграммы равномерного приём-

ника (R = X L = XC ) при включении его в трехпроводную и четырёхпроводную сеть?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Целиработы

1. Исследовать переходные процессы в RC-цепи.

2.Исследовать переходные процессы в RL-цепи.

3.Исследовать переходные процессы в RLC-цепи.

Краткиетеоретическиесведения

При исследовании переходных процессов используют видеоимпульсное воздействие на электрическую цепь, которое можно представить дискретной функцией:

где Т – период повторения импульсов. Руководствуясь выражением (9.1), для каждого временного интервала представим схему замещения RC-цепи

(рис. 9.1, а, б).

Во время действия импульса конденсатор начинает заряжаться током iз .

При этом половина энергии, отдаваемой источником, будет выделяться в виде тепла на резистивном элементе, а другая половина – запасаться в электрическом поле конденсатора.

ЛАБ. РАБОТА № 9 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Краткие теоретические сведения

Электрическая энергия, накопленная в конденсаторе, не зависит от величины активных потерь в RC-цепи.

Во время паузы конденсатор, заряженный от источника, разряжаясь током ið , отдает накопленную им энергию, которая полностью переходит

в тепло:

Длительность переходного процесса в RC-цепи зависит от постоянной времени:

которая является мерой инерции RC-цепи. Поскольку ток в цепи меняет направление, то и напряжение на резисторе меняет полярность и полностью повторяет форму тока.

Аналогично может быть представлена и RC-цепь (рис. 9.2, а, б).

Во время действия импульса в RL-цепи появляется ток, который, возрастая, стремится достичь установившегося значения. Скорость изменения тока определяется постоянной времени RL-цепи:

которая также является мерой инерции RL-цепи.

Энергия, полученная при этом от источника, идет частично на увеличение энергии магнитного поля катушки, а частично переходит в тепло. При-

ЛАБ. РАБОТА № 9 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Краткие теоретические сведения

чем энергия катушки

зависит от тока, который, в свою очередь, зависит от сопротивления активных потерь RL-цепи. Чем больше потери, тем меньше запасенная в катушке энергия. Во время паузы энергия, накопленная в катушке, преобразуется на сопротивлении R в тепло. Направление тока в цепи остается таким же, что и во время действия импульса. Напряжение на индуктивности, определяемое свойством самоиндукции, меняет полярность в момент окончания импульса, когда ток в катушке стремится исчезнуть.

Для RLC-цепи схемы замещения представлены на рис. 9.3, а, б.

i R L i R L

Характер переходного процесса в RLC-цепи зависит от сопротивления активных потерь, которое определяет соотношение энергий в реактивных элементах. Так, при R > Rкр , где

кр C

переходный процесс носит апериодический характер и определяется энергией конденсатора. Влияние катушки здесь незначительно, так как ее энергия очень мала (9.4). С уменьшением потерь возрастает энергия катушки и возрастает ее влияние на переходной процесс.

Наиболее ярко проявляется ее участие при R < Rкр. Здесь уже энергия катушки соизмерима с энергией конденсатора. Возникает свободный (от источника) процесс обмена энергиями между катушкой и конденсатором.

Скорость обмена энергией определяется частотой свободных колеба-

ЛАБ. РАБОТА № 9 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Краткие теоретические сведения

ний:

которая определяется только параметрами RLC-цепи.

В процессе обмена участвует и резистивный элемент, поэтому при обмене часть энергии катушки и конденсатора переходит в тепло и процесс носит затухающий характер. Быстроту затухания характеризуют коэффициентом затухания

Описаниеустановки

Исследуемые схемы собирают (по очереди) на лабораторной панели стенда ЭД-1 и подключают к генератору напряжений специальной формы.

Измерения проводят с помощью двухканального осциллографа С1-118А (прил. 1).

Методикаизмерений

Все измерения нужно проводить относительно входного воздействия. Поэтому один канал осциллографа подключают к входу исследуемой цепи, а второй – параллельно элементу. Для того чтобы можно было сопоставить амплитуды исследуемых сигналов, необходимо установить одинаковую чувствительность каналов.

Постоянную времени τ апериодического процесса можно определить по осциллограмме. Для этого к кривой наблюдаемого сигнала в любой точке провести касательную (рис. 9.4, а).

ЛАБ. РАБОТА № 9 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Методика измерений

Длина отрезка ВС в масштабе времени и будет τ.

Период свободных колебаний и декремент затухания определяют по осциллограмме (рис. 9.4, б) для двух значений, отстоящих друг от друга на один период:

∆= U1 = eαT .

U2

Оборудованиеиприборы

1.Лабораторный стенд ЭД-1.

2.Осциллограф С1-118А.

3.Модуль с индуктивностью, 100 мГн.

4.Модуль с конденсатором, 0,22 мкФ.

5 Модуль с переменным резистором, 1 кОм.

6.Модуль с резистором, 100 Ом.

7.Модуль с резистором, 1 кОм.

8.Миниблок с резистором, 4,7 кОм.

Предварительныйрасчет

1.Для последовательной RC-цепи рассчитать постоянную времени (9.2), если R = 1 кОм; C = 0,22 мкФ.

2.Для последовательной RL-цепи вычислить постоянную времени

(9.3), если R = 100 Ом; L = 100 Гн.

3.Для последовательной RLC-цепи рассчитать частоту свободных колебаний (9.6), критическое сопротивление (9.5) и коэффициент затухания

(9.7).

ЛАБ. РАБОТА № 9 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Порядоквыполненияработы

1.Собрать последовательную RC-цепь (рис. 9.1, а) (R = 1 кОм; С =

=0,22 мкФ) и подключить генератор напряжений специальной формы, переведя его в режим генерации прямоугольных импульсов. Включить генератор и осциллограф С1-118А (см. прил. 1). По осциллографу установить напряжение шесть-восемь вольт и минимальную частоту.

2.Измерить осциллографом и зарисовать напряжения UR , UC .

Указание. Для проведения исследований установить одинаковую чувствительность каналов. Диаграммы рисовать относительно входного напряжения.

3.Измерить постоянную времени τ и длительность переходного про-

цесса.

4.Установить R = 4,7 кОм и повторить измерения по п. 2, п. 3.

5. Собрать последовательную RL-цепь (рис. 9.2, а) (R = 100 Ом;

L = 100 мГн).

6. Измерить осциллографом и зарисовать напряжения UR ,UL .

7. Измерить постоянную времени τ и длительность переходного процесса.

8. Собрать последовательную RLC-цепь (рис. 9.3). Резистор R составить из двух последовательно соединенных элементов: 100 Ом и 1 кОм (переме н- ный резистор).

9. Установить максимальное сопротивление (R > Rкр) и измерить осциллографом UR ,UL ,UC . Осциллограммы зарисовать.

Указание. UR измерять на резисторе 100 Ом.

10.Установить по осциллографу, наблюдая U R , предельный случай апериодического переходного процесса (R ≈ Rкр ) и повторить измерения поп. 9.

11.Установить минимальное сопротивление цепи (R < Rпр ) и повто-

рить измерения по п. 9. Кроме того, измерить частоту свободных колебаний

идекремент затухания.

12.По результатам измерений нарисовать для каждой схемы осциллограммы напряжений, разместив их друг под другом относительно входного напряжения. Сравнить эксперимент с расчетом.

13.Сделать выводы.

Контрольныевопросы

1.Почему законы коммутации запрещают скачок тока в катушке и скачок напряжения на конденсаторе?

2.Почему наблюдаемые процессы имеют затухающий характер?

3.Какой физический смысл имеет τ?

4.Почему при R > Rкр переходный процесс в RLC-цепи носит такой же

характер, как в RC-цепи?

5. Почему напряжение на катушке меняет полярность в момент коммутации?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Целиработы

1. Исследовать ВАХ стабилитрона и тиристора.

2. Исследовать схемы параметрического стабилизатора.

Краткиетеоретическиесведения

Стабилитроны

Изготавливают стабилитроны из кремния. По структуре они являются диодами, работающими в режиме управляемого лавинного пробоя. Условно графическое обозначение стабилитрона и его статическая ВАХ показаны на рис. 10.1, а.

При прямом смещении ВАХ стабилитрона типична для кремниевого диода. Обратная ветвь имеет особенность, которая заключается в том, что при некотором значении обратного напряжения (называют напряжением прибоя) скачкообразно возрастает обратный ток. В результате обратная ветвь имеет излом и вслед за ним крутой линейный участок. Используется именно обратная ветвь, и обычно ее изображают при ином расположении осей (рис. 10.1, б). В пределах изменения тока стабилитрона от Imin до Imax рабочий участок

получается пологим. Для рабочей точки А (рис. 10.1, б) стабилитрон можно представить линейной схемой замещения (рис. 10.2, в). Параметры схемы замещения определяют графически (рис. 10.1, б):

дифференциальное (динамическое) сопротивление стабилитрона.

ЛАБ. РАБОТА № 10 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

Кремниевые стабилитроны являются основой для построения простых и надежных схем параметрических стабилизаторов напряжения. Одна из таких схем показана на рис. 10.2, а. Она представляет собой делитель напря-

жения, состоящий из гасящего резистора Rг и стабилитрона VD, параллельно которому включено сопротивление нагрузки Rн . Эффект стабилизации на-

пряжения будет проявляться тогда, когда рабочая точка находится на пологом участке ВАХ стабилитрона. Это условие может выполняться только при U >Uн . Чтобы ток стабилитрона не превышал заданного значения, избыток

напряжения (U −Uн ) гасится на резисторе Rг . Проведем анализ схемы

с помощью графических построений. Для упрощения будем полагать, что Rн = ∞. Построим нагрузочную прямую для U =U1 методом эквивалентного

генератора (рис. 10.2, б) Пересечение нагрузочной прямой с ВАХ стабили-

ЛАБ. РАБОТА № 10 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

трона определяет положение рабочей точки А, координаты которой Uст1 и Iст1. Если по какой-то причине напряжение источника уменьшится и станет равным U2 , то нагрузочная прямая переместится параллельно самой себе.

Новое положение нагрузочной прямой определит и новую рабочую точку В с координатами Uст2 и Iст2 . Из построения следует, что изменение входного

напряжения на ∆ =U1 −U2 приводит к изменению напряжения на стабилитроне на ∆ст = Uст1– Uст2 . Эти изменения тем меньше, чем круче ВАХ стаби-

литрона на линейном участке, т. е. чем меньше дифференциальное сопротивление Rд (10.1) Оценка эффективности параметрического стабилизатора на-

пряжения производится с помощью коэффициента стабилизации KU , кото-

рый показывает, во сколько раз относительное изменение входного напряжения больше относительного изменения напряжения на стабилитроне:

С помощью схемы замещения стабилитрона (рис. 10.2, в) и графических построений оценим влияние его собственных параметров и сопротивления нагрузки на напряжение нагрузки Uн . Для этого воспользуемся методом

напряжений между двумя узлами:

Как видно из выражения (10.3), все параметры схемы оказывают влияние на Uн , поэтому параметры схемы рассчитывают таким образом, чтобы их

дестабилизирующее воздействие на Uн было минимальным. Например, если Rн >> Rд , то его влиянием можно пренебречь.

билизации схемы возрастает. Однако увеличение Rã требует одновременно

повышения напряжения источника U, что приводит к снижению КПД схемы.

Тиристоры

Полупроводниковые управляемые приборы, имеющие четырехслойную структуру, применяются в современной аппаратуре в качестве управ-

ЛАБ. РАБОТА № 10 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

ляемых вентилей (диодов) при регулировании мощности в нагрузке, в схемах защиты, инверторах и т. п. Схематическое устройство и условно-графическое обозначение показаны на рис. 10.3, а, б.

Свойства прибора определяются наличием в толще полупроводниковой пластины смежных слоев с различными типами проводимости, которые образуют три р–n-перехода. Выводы делают от двух крайних областей (р и n) и от внутренней области р. Крайнюю область р структуры принято называть анодом А. К ней подключают плюс источника. Крайняя область n, к которой подключают минус источника, называют катодом К, а вывод от внутренней области р – управляющим электродом (УЭ). Такие переключающие приборы имеют два устойчивых состояния и называются тиристорами.

0

Uпер U

Рис. 10.3

Под действием приложенного напряжения, как показано на рис. 10.3, а, р–n-переходы, прилегающие к анодной и катодной областям, смещаются в прямом направлении, а средний n–р-переход – в обратном. Закрытый средний переход препятствует протеканию тока через тиристор. Этот режим называют закрытым. На ВАХ тиристора (рис. 10.3, в) участок 0–1 представляет область закрытого состояния, которое является устойчивым. Перевести прибор в открытое состояние можно либо путем увеличения напряжения анодкатод до напряжения переключения Uпер , либо путем подачи на управляю-

щий электрод напряжения положительной (относительно катода) полярности, которое открывает n–р-переход, прилегающий к катоду. После открывания тиристора все его три перехода сами смещаются в прямом направлении, пропускают прямой ток. В открытом состоянии тиристор не управляется, и его режим определяется участком 2–3 (рис. 10.3, в). Это состояние так же устойчиво, что и закрытое, и может продолжаться до тех пор, пока ток через прибор будет больше тока удержания (Iуд ). При уменьшении тока до нуля

тиристор перейдет в закрытое состояние по траектории 2–0 и его управляющие свойства восстановятся. Закрытое и открытое состояния характеризуются положительным дифференциальным сопротивлением Rд . Участок 1–2 яв-

ЛАБ. РАБОТА № 10 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

ляется переходной областью при переключении тиристора из закрытого состояния в открытое и характеризуется лавинообразным увеличением концентрации (генерации) носителей заряда во всех его областях. Это приводит к потере управляющих свойств тиристора, и поэтому дифференциальное сопротивление на этом участке отрицательно. В остальном тиристор подобен диоду и может быть представлен такими же параметрами и схемами замещения.

Описаниеустановки

Исследуемые схемы собирают (по очереди) на наборной панели стенда ЭД-1 и подключают к регулируемому источнику постоянного напряжения. Для измерений используют мультиметры (см. прил. 3).

Методикаизмерений

При исследовании ВАХ стабилитрона нужно определить координаты перегиба характеристики. Перегиб характеристики нужно определять как при увеличении напряжения источника – по моменту резкого возрастания тока стабилитрона, так и при уменьшении напряжения – по резкому уменьшению тока. Во втором случае уменьшать напряжение нужно, начиная с максимального его значения. Измерение перегибов ВАХ тиристора осуществляют следующим образом: для определения напряжения переключения плавно увеличивают напряжение источника и по моменту резкого возрастания тока либо по уменьшению напряжения на тиристоре определяют Uпер .

Ток удержания определяют по моменту изменения тока через прибор. Для этого напряжение источника уменьшают от максимального значения до нуля.

Оборудованиеиприборы

1.Лабораторный стенд ЭД-1.

2.Модуль со стабилитроном КС175А.

3.Модуль с тиристором КУ101Е.

4.Модуль с переменным резистором, 10 кОм.

5.Модуль с резистором, 470 Ом.

6.Модуль с резистором, 680 Ом.

7.Модуль с резистором, 100 Ом.

Предварительныйрасчет

Для схемы на рис. 10.2, а рассчитать токи, если U = 15 B; U0 = 7,5 B; Rä = 20 Ом; Rí = 1 кОм.

ЛАБ. РАБОТА № 10 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Порядоквыполненияработы

1. Собрать схему на наборном поле стенда ЭД-1 согласно рис. 10.4, а для исследования ВАХ стабилитрона КС175А. Подключить измерительные приборы и источник регулируемого напряжения.

VD – KC175A; R1 = 470 Ом; R2 = 10 кОм; R3 = 680 Ом; R4 = 100 Ом;

R5 = 680 Ом; R6 = 10 кОм; VS – КУ101Е.

2. Исследовать ВАХ стабилитрона, изменив напряжение источника от нуля до максимального значения напряжения. Результаты измерений записать.

Указание. При измерениях определить координаты перегиба ВАХ. Выполнить пять-шесть измерений.

3. Исследовать внешнюю характеристику параметрического стабилизатора Uн = f (Iн). Для этого параллельно стабилитрону подключить сопротив-

ление нагрузки, как показано на рис. 10.4, а пунктиром. Установить напряжение источника 15 В. Изменив сопротивление нагрузки, снять показания приборов. Результаты измерений записать.

Указание. Выполнить четыре измерения, включая максимальное и минимальное значения сопротивления нагрузки.

4.Исследовать ВАХ тиристора. Для этого на наборном поле стенда ЭД-1 собрать схему согласно рис. 10.4, б.

5.Изменив напряжение источника, снять показания приборов и записать. Указание. Измерения провести для трех значений напряжений на

управляющем электроде, которые задаются преподавателем.

6.По результатам измерений построить отдельно ВАХ стабилитрона, ВАХ тиристора и внешнюю характеристику параметрического стабилизатора.

7.Сделать выводы по работе.

ЛАБ. РАБОТА № 10 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Контрольныевопросы

1.Чем отличается тиристор от диода?

2.Что такое напряжение переключения Uпер ?

3.Что такое ток удержания Iуд ?

4.Какой участок ВАХ стабилитрона является рабочим?

5.Как определить параметры эквивалентной схемы замещения стабилитрона?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С НЕУПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Целиработы

1. Исследовать схемы выпрямителей и экспериментально измерить их параметры.

2. Исследовать схемы ограничителей.

Краткиетеоретическиесведения

Выпрямители

Эффект выпрямления, который широко используется в электротехнике, основан на ассиметрии вольт-амперной характеристики (ВАХ) диода. Рассмотрим схему однополупериодного выпрямителя (рис. 11.1, а) и проанализируем графически ее работу.

При анализе будем полагать, что, в силу малости тока, дифференциальное сопротивление диода равно нулю. Тогда реальную характеристику диода можно представить идеализированной ВАХ с порогом U0 (рис. 11.1, б). Здесь же

строим ВАХ нагрузки, а затем и результирующую ВАХ. Если на входе выпр я- мителя действует синусоидальное напряжение амплитудой Um , то совместив

его с результирующей ВАХ, как показано на рис. 11.1, б, продолжим построение. Из построений следует, что ток в цепи появляется только при положительной полуволне питающего напряжения, причем не сразу, а когда напряжение на аноде диода превышает напряжение катода на величину U0. На нагрузке под

действием протекающего тока появится напряжение (рис. 11.1, в). Там же пунктиром показано входное напряжение. Сравнительный анализ показывает, что амплитуда напряжения на нагрузке меньше амплитуды входного напряжения на величину U0. Для любого момента времени в этой схеме в ы-

полняется второй закон Кирхгофа.

ЛАБ. РАБОТА № 11 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С НЕУПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

На рисунке: 1 – ВАХ диода (идеализированная с порогом); 2 – ВАХ нагрузки Rн ; 3 – результирующая ВАХ.

Если поменять местами выводы диода, то изменится направление тока,

аследовательно, и полярность напряжения на нагрузке.

Врассматриваемой схеме выпрямителя диод, как нелинейный элемент, может быть представлен эквивалентной схемой замещения. А поскольку ВАХ диода – несимметрична, то должны быть две схемы замещения: рис. 11.2, а – для положительной полуволны, рис. 11.2, б – для отрицательной полуволны питающего напряжения.

Рис. 11.2

По приведенным схемам можно рассчитать аналитически напряжение на нагрузке. Графический метод, использованный для анализа однополупериодной схемы выпрямителя, обладает наглядностью решения. При больших

напряжениях источника (U >>U0) и малых токах ВАХ диода можно считать идеальной (U0 = 0). В этом случае напряжение на нагрузке будет иметь вид полусинусоиды, оно может быть разложено в ряд Фурье:

ЛАБ. РАБОТА № 11 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С НЕУПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

Качество выпрямленного напряжения оценивается коэффициентом пульсации q, под которым понимается отношение амплитуды первой гармоники Um1 к постоянной составляющей:

q = Um1 = π ≈1,57 .

Uср 2

Для однополупериодной схемы выпрямителя коэффициент пульсации самый большой, поскольку используется только одна полуволна питающего напряжения. Поэтому такой выпрямитель используют в маломощных устройствах.

Улучшить качество выпрямленного напряжения можно с помощью фильтра. Чаще всего в качестве фильтра применяют конденсатор, подключенный параллельно нагрузке (рис. 11.3, а). При положительной полуволне входного напряжения (рис. 11.3, б) диод открывается (в момент, когда напряжение на аноде превысит напряжение на катоде диода) и конденсатор начинает заряжаться током iз .

Процесс заряда продолжается до тех пор, пока напряжение источника будет превышать напряжение на нагрузке (следовательно, и на C0 ). В мо-

мент равенства напряжений диод закрывается и прерывает ток источника. Конденсатор начинает разряжаться, отдавая накопленную энергию в нагрузку. С появлением следующей положительной полуволны процесс повторяется. Основной эффект заключается в том, что напряжение на нагрузке не уменьшается до нуля, как это наблюдалось бы без С0 (на рис. 11.3, б показа-

но пунктиром). Среднее значение напряжения на нагрузке Uср возрастает,

что, в свою очередь, приводит к увеличению мощности, потребляемой от источника. По этой причине амплитуда тока источника может значительно превышать амплитуду тока без C0 (на рис. 11.3, б отмечено пунктиром).

ЛАБ. РАБОТА № 11 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С НЕУПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

u

б

Рис. 11.3

Расчет емкости фильтра на заданную амплитуду пульсации Uп (рис. 11.3, б) производится по известному соотношению:

iс = Cф dUс , dt

где iс и Uс – ток и напряжение конденсатора. Если перейти от дифференциала к приращениям, полагая, что dUс ≈Uп , а dt ≈T и ток разряда конденсатора равен току нагрузки, получим простое выражение для определения C0 , при которой амплитуда пульсации не будет превышать заданного значения:

где fс = T1 – частота питающей сети.

Напряжение на диоде имеет вид слегка «обрезанной» синусоиды отрицательной полярности. Напряжение на закрытом диоде близко к удвоенному значению амплитуды входного напряжения (рис. 11.3, б).

Выпрямитель, выполненный по мостовой схеме (рис. 11.4, а), использует обе полуволны питающего напряжения.

На рис. 11.4, а указаны направления токов при положительной (знак + ) полярности и отрицательной (знак –) полярности входного напряжения. На

ЛАБ. РАБОТА № 11 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С НЕУПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

Подключение емкости фильтра параллельно нагрузке (на рис. 11.4, а, б показано пунктиром) улучшает качество выпрямленного напряжения:

Отличие от формулы (11.1) заключается в том, что частота пульсаций основной гармоники в мостовой схеме в два раза выше.

Недостатком схемы является то, что в каждый полупериод входного напряжения последовательно с нагрузкой одновременно включаются два диода. А это означает, что при больших токах последовательно с нагрузкой включаются два дифференциальных сопротивления диодов, которые снижают КПД выпрямителя.

Ограничители напряжения

Схема двухстороннего ограничителя максимального напряжения (рис. 11.5, а) построена на двух встречно-параллельно включенных диодах, идеализированная ВАХ которых показана на рис. 11.5, б. Когда амплитуда входного напряжения Um <U0, то р– n -переходы диодов не открываются; ес-

ли Um >U0 , то при положительной полуволне открывается диод VD1, а при

отрицательной – диод VD2. Построение нагрузочных прямых для амплитудных значений каждой полуволны показывает, что рабочая точка будет находиться на их пересечении с ВАХ диодов. Резистор, включенный последовательно, является обязательным элементом схемы и служит для ограничения тока через диоды.

Рис. 11.5

Если в схеме на рис. 11.5, а резистор и диоды поменять местами, то получится ограничитель минимального напряжения. В этом случае напряжение на выходе ограничителя будет равно нулю, если Um ≤U0. Такие ограничите-

ли применяются для устранения помех, амплитуды которых меньше U0.

ЛАБ. РАБОТА № 11 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С НЕУПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Описаниеустановки

Лабораторная работа выполняется на стенде ЭД-1, описание которого дано в прил. 3. Для выполнения исследований используется нерегулируемый источник с напряжением 7 В, частотой 50 Гц. Элименты цепи выполнены в виде модулей, имеющих два или более выводов. Модули вставляются выводами в гнезда наборного поля стенда. Необходимые соединения выполняются с помощью гибких проводников. Кроме измерительных приборов каждое рабочее место оснащено осциллографом C1-118А.

Методикаизмерений

Для исследования схем применяется осциллограф, измерения которым в данной работе являются наиболее информативными. При проведении измерений необходимо совмещать во времени наблюдаемые напряжения на отдельных элементах схемы с входным напряжением и копировать их (либо фотографировать). В дальнейшем эти рисунки или фотографии приложить к отчету.

Всякие изменения в схеме проводить при выключенном источнике.

Оборудованиеиприборы

1. Стенд ЭД-1.

2. Осциллограф С1-118А.

3.Модуль с диодом – 4 шт.

4.Модуль с конденсатором, 100 мкФ.

5.Модуль с конденсатором, 10 мкФ.

6.Модуль с резистором, 4,7 кОм.

7.Модуль с переменным резистором, 68 Ом.

8.Модуль с резистором, 68 Ом.

9.Модуль с резистором, 22 Ом.

10.Модуль с резистором, 10 Ом

Предварительныйрасчет

1. Для схем, приведенных на рис. 11.1, а и рис. 11.4, а, рассчитать по формулам (11.1), (11.2), (11.3), (11.4):

постоянную составляющую напряжения на нагрузке; напряжение пульсации для двух значений емкости фильтра (10 мкФ

и 100 мкФ).

Параметры схемы для расчета: напряжение, действующее на входе выпрямителя, u =10sin 314t B; cопротивление нагрузки Rн = 1 кОм.

При расчетах полагать диод идеальным.

2. Для схемы, приведенной на рис. 11.5, а, рассчитать амплитудное значение тока. Параметры схемы для расчета: напряжение, действующее на

ЛАБ. РАБОТА № 11 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С НЕУПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Порядок выполнения работы

этого поочередно подключив Cф емкостью 10 мкФ, 100 мкФ, повторить измерения по п. 1.

3. Исследовать внешнюю характеристику однополупериодного выпрямителя (без Cф ). Для этого, изменив R2 , снять зависимость Uн = f (Iн). По

результатам измерений построить график.

4. Исследовать схему двухполупериодного выпрямителя (без Cф ). Для

этого собрать схему согласно рис. 11.6, б. Подключить измерительные приборы и источник. Включить питание и провести измерения согласно п. 1, п. 2, п. 3.

5. Исследовать схему ограничителя максимального напряжения. Для этого собрать схему согласно рис. 11.5, а. Сопротивление R установить равным 4,7 кОм. Подключить генератор напряжений специальной формы. Установить частоту f = 1000 Гц и, изменив синусоидальное напряжение на входе

схемы от 0 до 10 В, снять зависимость Uвых = f (Uвх) . По результатам измерений построить график.

6.Результаты измерений по п. 1 и п. 2 сравнить с расчетом.

7.Сравнить схемы одно- и двухполупериодных выпрямителей по внешним характеристикам.

Контрольныевопросы

1.На чем основан эффект выпрямления?

2.Каково значение коэффициента пульсации для исследованных схем?

3.В чем заключается достоинство каждой из схем, а в чем их недостаток?

4.Почему уменьшается коэффициент пульсаций при подключении Cф ?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

С УПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Цельработы

Изучить схемы, предназначенные для регулирования мощности в цепях переменного тока, и измерить их параметры.

Краткиетеоретическиесведения

Для изменения мощности в нагрузке применяют управляемые диоды – тиристоры, моментом включения которых можно управлять. При этом будет меняться среднее значение тока, протекающего через нагрузку, а следовательно, будет меняться мощность. Этот принцип регулирования мощности широко используется в технике. На рис. 12.1, а приведена электрическая схема, реализующая этот принцип.

u

Для анализа схемы воспользуемся графическим методом. На ВАХ тиристора построим методом эквивалентного генератора нагрузочную прямую, для амплитудных значений напряжения и тока, как показано на рис. 12.2. При анализе мы используем прямую ветвь характеристики, т. е. когда напряжение между анодом и катодом положительно, как показано на рис. 12.1, а.

ЛАБ.РАБОТА № 12 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С УПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

I

Рис. 12.2

Обратная ветвь характеризует закрытое состояние (оно неуправляемо). Нагрузочная прямая пересекает ВАХ в трех точках: точка А соответствует закрытому состоянию, точка Б – открытому состоянию. В исходном состоянии тиристор будет закрыт, потому что напряжение анод-катод меньше напряжения переключения Uпер, а поскольку на этом участке ВАХ дифферен-

циальное сопротивление Rд > 0, то это состояние будет устойчивым. Для п е-

реключения тиристора в открытое состояние на управляющий электрод подают напряжение положительной полярности относительно катода. При этом

напряжение переключения Uпер уменьшается (на рис. 12.2 показано пункти-

ром) и рабочая точка, скользя по характеристике, перемещается в точку Б, не останавливаясь на участке 1–2. Это происходит потому, что дифференциальное сопротивление этого участка отрицательно, что соответствует генераторному режиму. Рабочая точка как бы «выталкивается» из этого участка. Если напряжение на управляющем электроде достаточно, то тиристор открывается (точка Б), если нет, то тиристор возвращается в исходное закрытое состояние

(точка А). Открытое состояние устойчиво, поскольку Rд > 0, и тиристор мо-

кающий через него, будет больше тока удержания Iуд. Вернуть тиристор

в закрытое состояние с помощью управляющего напряжения невозможно, потому что это напряжение влияет только на напряжение переключения, которое не имеет отношения к открытому состоянию. Поэтому закрывание тиристора происходит по траектории 2–0 (на рис. 12.2 показано стрелкой). В цепях переменного тока выключение тиристора происходит при уменьшении напряжения анод-катод до нуля, при смене полярности.

На рис. 12.1, б показаны диаграммы напряжений на нагрузке при ам- плитудно-фазовом управлении. Из рисунка следует, что тиристор управляем только при положительной полуволне напряжения на аноде.

Если во время действия положительной полуволны изменять момент включения тиристора (рис. 12.1, б), то ток через прибор и нагрузку будет протекать только в течение части полупериода. Так, при большой задержке включение может быть в конце положительного полупериода, а при малень-

ЛАБ.РАБОТА № 12 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С УПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Краткие теоретические сведения

кой – в самом начале. Тем самым можно регулировать средний за период ток, протекающий через нагрузку, от нуля до максимального значения, а следовательно, и мощность в нагрузке.

Сдвиг фаз между началом положительного полупериода и началом протекания прямого тока называют углом задержки ϕ или просто задержкой

(рис. 12.1, б). А сам способ управления тиристором получил название ампли- тудно-фазового регулирования.

Недостатком рассмотренной схемы является неполное использование питающего напряжения. Более эффективной является схема, приведенная на рис. 12.3.

Здесь тиристор включен в диагональ моста анодом к плюсовому выводу. Ток в цепи нагрузки будет протекать только тогда, когда диагональ моста замкнута накоротко открытым тиристором. Благодаря выпрямителю, напряжение на аноде тиристора всегда положительно, поэтому тиристор может открываться во время действия как положительной, так и отрицательной полуволны входного напряжения (рис. 12.3, б). При малых углах задержки напряжение на нагрузке будет близко по форме к синусоиде.

u

0

t

iн Rн

Рис. 12.3

Напряжение на открытом тиристоре составляет величину 2–2,5 В, поэтому потери мощности на регулирующем элементе весьма малы. Поэтому тиристорные регуляторы мощности широко используются в различных областях техники (транспорт, цветная металлургия, электропривод станков и механизмов, в системах управления и защиты и т. д.).

Описаниеустановки

Лабораторную работу выполняют на стенде ЭД-1. Исследуемую схему собирают на наборном поле. Для измерения постоянного напряжения и тока

ЛАБ.РАБОТА № 12 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С УПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Описание установки

используют мультиметры. Питание схемы осуществляют от источника с напряжением 14 В, частотой 50 Гц. Для исследования формы напряжений используют осциллограф.

Методикаизмерений

Для исследования схем регуляторов мощности применяют осциллограф и измерительные приборы. При проведении измерений осциллографом нужно пользоваться обоими каналами для того, чтобы наблюдаемые напряжения на элементах схемы можно было совместить (во времени) с входным напряжением.

Оборудованиеиприборы

1.Стенд ЭД-1.

2.Осциллограф С1-118А.

3.Модуль с тиристором.

4.Модуль с диодом – 4 шт.

5.Модуль с конденсатором, 10 мкФ.

6.Модуль с переменным резистором, 10 кОм.

7.Модуль с резистором, 360 Ом.

8.Модуль с лампочкой, 12 В; 0,15 А.

Предварительныйрасчет

Рассчитать графическим методом режим работы тиристора в закрытом и открытом состоянии. ВАХ тиристора взять из предыдущей работы. В качестве нагрузки использовать лампочку (12 В; 0,15 А), действующее значение входного напряжения 14 В. Расчет вести для амплитудных значений.

Порядоквыполненияработы

1. Собрать схему согласно рис. 12.4, а на наборном поле стенда ЭД-1. Подключить источник переменного напряжения (U = 14 В; 50 Гц).

Включить осциллограф.

ЛАБ.РАБОТА № 12 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С УПРАВЛЯЕМЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Рис. 12.4

2. Исследовать схему однополупериодного регулятора мощности. Для этого измерить осциллографом напряжения: U,Uн,Uд . Наблюдаемые осцил-

лограммы зарисовать, совместив их во времени.

Указание. Измерения провести для двух значений угла задержек ϕ

(минимального и максимального).

3. Исследовать регулировочную характеристику Рн= f (ϕ). Для этого,

изменив угол задержки схемой управления, снять показания приборов. Указание. Угол задержки измерять осциллографом, подключив канал

Y1 параллельно тиристору. По результатам измерений построить регулировочную кривую Pн = f (ϕ).

4.Собрать схему согласно рис. 12.4, б на наборном поле (стенд ЭД-1). Подключить источник переменного напряжения.

5.Исследовать схему двухполупериодного регулятора мощности, повторив измерения по п. 2.

6.Исследовать регулировочную характеристику регулятора Pн = f (ϕ),

повторив измерения по п. 3.

7. По результатам исследований сравнить схемы регуляторов мощности по п. 3 и п. 6.

Контрольныевопросы

1.Чем отличается тиристор от диода?

2.Что такое напряжение переключения Uпер?

3.Как перевести тиристор из закрытого состояния в открытое?

4.Какими преимуществами обладает тиристор по сравнению с механическим реле?

5.Каково назначение диодного моста в схеме (рис. 12.4, б)?