13.4. Вопросы для самоконтроля

1. В чем состоит сущность метода кусочно-линейной аппроксимации?

2. Приведите другие возможные методы расчета напряжений и токов исследуемой цепи с вентилем.

3. Нарисуйте ВАХ реального и идеального полупроводникового диода.

4. По каким параметрам выбирается полупроводниковый диод?

5. Из каких соображений определяют временные границы интервалов аппроксимации?

6. Как вычисляют действующие и средние значения несинусоидальных напряжений и токов?

7. Приборы каких систем могут быть использованы для измерений действующих и средних значений несинусоидальных токов.

Лабораторная работа 14.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Цель. Изучение однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей, содержащих ёмкостной фильтр.

14.1. Пояснения к работе

Выпрямитель - устройство, служащее для преобразования переменного тока в постоянный. Основным элементом выпрямителей является полупроводниковый диод, обладающий односторонней проводимостью. На рис. 14.1,а приведена схема однополупериодного выпрямителя, а на рис. 14.1,б - временная диаграмма тока в нагрузке, подключённой к выпрямителю. Схема двухполупериодного выпрямителя ( мостовая ) и временная диаграмма тока в резисторе показаны на рис.14.2,а,б.

Основными величинами, характеризующими работу различных схем выпрямителя, являются: среднее значение выпрямленного тока нагрузки ( нулевая гармоника ) , действующее значение тока нагрузки, среднее значение напряжения на нагрузке, действующее напряжение на нагрузке, активная мощность нулевой гармоники, активная мощность нагрузки, коэффициент эффективности выпрямителяи др.

Эти величины определяются следующими выражениями:

, ,,

, ,,

Для повышения эффективности выпрямителя и снижения пульсаций тока в нагрузке применяют сглаживающие фильтры. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя с ёмкостным фильтром представлена на рис. 14.3,а, зависимости напряжения сети и напряжения на нагрузке от времени показаны на рис. 14.3,б. Токи и напряжения в схеме (рис. 14.3,а ) определяют с помощью метода кусочно-линейной аппроксимации. При этом напряжение и ток в нагрузке описываются выражениями:

, ,

где : wt₁ и wt₂ – соответственно моменты отпирания и запирания диода.

Момент запирания диода wt₂ определяется из условия равенства нулю тока диода

,

откуда wt₂=arctg(-w r_н×C). Отпирание диода происходит в моменты времени wt₁, 2p+wt₁ и т.д. Момент отпирания диода можно найти из условия : u_д=u-u_c=0.

В момент времени 2p+wt₁:

,

или :

Для схемы двухполупериодного выпрямителя с конденсатором (рис.14.4) моменты запирания и отпирания вентиля определяются аналогично, однако отпирается вентиль в момент времени (p+wt₁): wt₂=arctg(-wr_нC),

.

14.2. Домашняя подготовка к работе

14.2.1. В соответствии с номером варианта (табл.14.1) для схемы однофазного выпрямителя с конденсатором (рис.14.3) и без конденсатора (рис.14.1) построить графики напряжения сети u(t), напряжения и тока на нагрузке u_н(t), i_н(t).

Таблица 14.1

Параметры	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
f , кГц	1	4	2	1	4	1	2	4	3	2	4	3
rн , Ом	100	400	300	200	300	400	200	100	200	300	200	400
C , мкФ	5	10	5	10	5	10	5	10	5	10	5	10
Um , В	10	20	15	15	15	20	15	10	15	15	15	20

14.2.2. Рассчитать основные величины, характеризующие работу однофазного однополупериодного выпрямителя, и занести их в табл.14.2.

14.2.3. Для мостовой схемы однофазного двухполупериодного выпрямителя с конденсатором (рис.14.4) и без конденсатора (рис.14.2) построить графики напряжения сети u(t), напряжения и тока на нагрузке u_н(t), i_н(t).

14.2.4. Рассчитать основные величины, характеризующие работу мостовой схемы однофазного выпрямителя, и занести их в табл.14.2.

Таблица 14.2.

Величины, характеризующие работу выпрямителя	Однополупериодный выпрямитель					Двухполупериодный мостовой выпрямитель
	без конденсатора		с конденсатором			без конденсатора		с конденсатором
	Рас-чет	Экс-пери-мент	Рас-чет	Экспери-мент		Рас-чет	Экс-пери-мент	Рас-чет	Экспери-мент
				5мкФ	10 мкФ				5мкФ	10 мкФ
t1 , град
t2 , град
Iн.ср. , А
Iн , А
Uн.ср. , В
Uн. , В
Р0 , Вт
Рн , Вт
 , %

i_н

2



u_н

t

2



i_н

Рис.10.4. Графики зависимостей ипри заряде и разряде цепиr, C

t₂

u

u,i_н

i_н

U_m

i

r_н

VD

i_н

r_н

u

i

u_д

u_С

C

u_н

u_C = u_н

U_m

u

t₁

2+t₁

u

lllll

i_н

u

i

r_н

VD

C

u_С

Рис.14.4

Рис.14.3

а)

а)

б)

б)

Рис.14.2

Рис.10.4. Графики зависимостей ипри заряде и разряде цепиr, C

Рис.10.4. Графики зависимостей ипри заряде и разряде цепиr, C

Рис.10.4. Графики зависимостей ипри заряде и разряде цепиr, C

2

VD

1iii

i_н

t

2

U_m

u

I_m

u,i_н

0

б)

VD

r_н

u=U_msint

u_н

а)

Рис.14.1



u