Спец. главы электроники / (Выпрямители) Л.Р.№1

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный индустриальный университет

(ФГБОУ ВПО МГИУ)

Кафедра «Автоматика, информатика и системы управления»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

по дисциплине «Спец. главы электроники»

на тему «Выпрямители»

Группа 7111

Студент ______ Е. М. Щавелев

Оценка работы ______

Дата «___»____________

Преподаватель ______ А. В. Кузнецов

Москва 2012

Лабораторная работа № 1.

«Выпрямители»

Цель работы: знакомство с основными возможностями программы EWB 5.02 и схемами диодных выпрямителей напряжения.

1. Краткие теоретические сведения.

Выпрямительные устройства служат для преобразования синусоидальных напряжений и токов в постоянные. В общем случае структурная схема выпрямительного устройства содержит трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр, и стабилизатор выпрямительного напряжения. Трансформатор необходим для измерения синусоидального напряжения сети до определённого уровня, которое затем выпрямляется.

Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямительного напряжения. Стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на приёмнике при изменении напряжения сети.

По числу фаз источника выпрямительного синусоидального напряжения различают однофазные и многофазные (чаще трёхфазные) выпрямители, по схемотехническому решению  с выводом нулевой точки трансформатора и мостовые, по возможностям регулирования выпрямительного напряжения,  неуправляемые и управляемые. В неуправляемых выпрямителях для выпрямления синусоидального напряжения включаются диоды, т.е. неуправляемые вентили, а для сглаживания выпрямленного напряжения  обычно емкостные фильтры.

Для упрощения расчётов приём, что приёмник представляет собой резистивный двухполюсник с сопротивлением нагрузки, а диоды идеальные ключи, т.е. реализуют короткое замыкание цепи для тока а в прямом направлении и ёе разрыв для тока в обратном направлении.

Однофазные выпрямители. В однофазном выпрямителе с нулевым выводом трансформатора приёмник подключается к выводу от середины вторичной обмотки трансформатора. Если он работает без сглаживающего фильтра при идеальном трансформаторе постоянная составляющая тока нагрузки и его действующее значение равны значениям соответствующих величин синусоидального тока с той же амплитудой. Включение сглаживающего фильтра увеличивает постоянную составляющую нулевого напряжения и уменьшает процентное содержание гармонических составляющих в кривой выпрямительного напряжения.

Зависимость среднего значения выпрямительного напряжения от среднего значения выпрямительного тока называется внешней характеристикой выпрямителя.

Многофазные выпрямители. Он в значительной степени даёт возможность уменьшить пульсации выпрямленного напряжения. Мощность многофазных неуправляемых выпрямителей от 10 до 100 кВт и больше при токах до 100000 А. КПД неуправляемых выпрямителей достигает 98%.

Разновидность включения: однополупериодная схема выпрямления, применяемая при токах до нескольких десятков миллиампер, характеризующаяся низким коэффициентом использования мощности трансформатора. Двухполупериодный выпрямитель со средним выводом вторичной обмотки трансформатора применяется в низковольтных устройствах. Он позволяет уменьшить в двое число диодов, понизив тем самым потери, отличие от предыдущих подмагничивание. Существует так же множество разновидностей: управляемые однофазные и многофазные, с более высокими сглаживающими свойствами.

Выбор схемы выпрямителя зависит от факторов, которые должны учитываться в зависимости от требований, предъявляемых к выпрямительному устройству: выпрямленное напряжение и мощность, частота пульсации выпрямленного напряжения, число диодов, обратное напряжение на диоде, напряжение вторичной обмотки.

Однополупериодная схема выпрямления применяется при токах нагрузки до нескольких десятков миллиампер и в тех случаях, когда не требуется высокая степень сглаживания выпрямленного напряжения. Схема характеризуется низким коэффициентом использования мощности трансформатора, поскольку используется только один полупериод выпрямленного напряжения. этот недостаток устраняется в двухполярных источниках путем использования одного источника..

Второй недостаток заключается в том, что обратное напряжение выпрямительного диода должно быть примерно равным двойной амплитуде источника, поскольку при его закрытом состоянии к нему приложено напряжение на конденсаторе фильтра и напряжение обратной полуволны источника.

Двухполупериодный выпрямитель со средним выводом вторичной обмотки трансформатора применяют в низковольтных устройствах. Он позволяет уменьшить вдвое количество диодов и тем самым понизить потери. Отличие от однополупериодных схем - отсутствие подмагничивания, т.к. постоянные составляющие во вторичных обмотках трансформатора имеют разное направление и поэтому создаваемые ими магнитные поля взаимно компенсируются.

Схема№1 Однополупериодный безтрансформаторный выпрямитель.

Расчетная схема и результат осцилограммы

схема2 Однополупериодный трансформаторный выпрямитель.