методические указания для лабораторных работ / изучение неуправляемых выпрямителей

Блок изучения выпрямителей

Блок

конденсаторов

Клеммы лампового реостата

Клеммы трехфазной сети

Трехфазный

трансформатор

Рис. 9. Лабораторный стенд с блоком изучения выпрямителей и блоком конденсаторов

Позиционные обозначения элементов, приведенные на схеме (рис. 9) в

кавычках, нанесены на лицевую панель блока (рис. 11). Рисунок элементов на лицевой панели и клеммы этих элементов позволяют соединять элемен-

ты внешними проводами в схему выпрямителя в соответствии с заданием.

Рис. 11. Лицевая панель блока для изучения выпрямителей

Изучение трехфазных выпрямителей допускается выполнять в двух вариантах: с питанием от понижающего трехфазного трансформатора на-

пряжением 15-20 В и с питанием от трехфазной сети 220/127, клеммы ко-

торой выведены на лицевую панель лабораторного стенда (рис. 10). Вари-

ант питания задается преподавателем.

Переключением тумблера «Т1» в положение «1» на клеммы “X1”, “X2”, “X3”, обозначенные на блоке значком “ ”, подается переменное на-

пряжение. Клемма “X2” соответствует среднему выводу трансформатора и обозначена буквами “СТ”.

К клеммам “X4”, “X5” (обозначены значком ) подключено со-

противление нагрузки. Переключение тумблера “Т2” из положения “1” в “2” соответствует изменению сопротивления нагрузки от R1 до R2.

К клеммам “X6”, “X7” (обозначены значком ) подключен конден-

сатор фильтра С. Переключение тумблера “Т3” из положения “1” в “2” со-

ответствует изменению емкости конденсатора фильтра от С1 до С2.

Диоды V1 - V6 подключены к клеммам на лицевой панели и обозна-

чены соответственно Д1-Д6.

12

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Соединяя клеммы элементов на лицевой панели блока изучения вы-

прямителей внешними проводами, собрать поочередно схемы описанных выпрямителей. Подать на выпрямитель питание от трансформатора в соот-

ветствие со схемой. Подключить к выпрямителю осциллограф и наблюдать поочередно кривые выпрямленного напряжения для всех выпрямителей.

Включить в схему одного из выпрямителей (по указанию преподава-

теля) емкостный фильтр и наблюдая форму кривой, сделать вывод о влия-

нии фильтра на параметры выпрямленного напряжения.

Выполнить варьирование нагрузки R при неизменной емкости фильт-

ра С, выполнить варьирование емкости С при неизменной нагрузке выпря-

мителя и сделать вывод о влиянии параметров R и С на параметры вы-

прямленного напряжения, в частности, на уровень напряжения пульсаций.

Включить в схему указанного выпрямителя измерительные приборы электромагнитной и магнитоэлектрической системы для измерения тока и напряжения в нагрузке. Получить соотношения для амплитудных, дейст-

вующих и средневыпрямленных значений (постоянной составляющей).

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

1. Сборку и разборку схемы выполнять только при отключенном пи-

тании оборудования и приборов.

2. Категорически запрещается одновременное подключение двух из-

мерительных кабелей двухканального осциллограф к точкам схемы вы-

прямителя, не имеющим общих точек.

3. При выполнении работы не касаться оголенных токоведущих про-

водов и деталей. На рабочем месте не размещать никакие посторонние предметы.

4. В аварийных ситуациях (зашкаливание приборов, замыкание ого -

13

ленных проводов, искрение и запах гари) незамедлительно обесточить установку.

5. Лица, не прошедшие инструктаж по технике безопасности, к работе не допускаются.

6. Категорически запрещается включение установки без ее проверки преподавателем или лаборантом.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

З а д а н и е 1. Снятие осциллограмм выпрямленных напряжений на

активной нагрузке

1. Соединить клеммы диодов Д1 – Д6 блока изучения выпрямителей

(рис. 11) друг с другом с поочередным получением следующих схем вы-

прямителей:

однополупериодный выпрямитель (рис. 2),

двухполупериодный мостовой выпрямитель (рис. 3),

двухполупериодный выпрямитель на основе трансформатора со сред-

ней точкой (рис. 4),

трехфазный однотактный выпрямитель (рис. 5),

трехфазный мостовой выпрямитель (рис. 6).

2.Выход каждого выпрямителя подключить поочередно к клеммам нагрузки R на лицевой панели блока изучения выпрямителей (положение тумблера Т2 возможно произвольное).

3.Подать питание на осциллограф, получить линию развертки луча,

найти органы перемещения луча по вертикали и горизонтали ( и ), руч-

кой частоты развертки установить (предварительно) скорость развертки 20

– 50 мc/дел и ручкой регулировки чувствительности вертикального канала

Y установить минимальную чувствительность (например, 5 В /дел.).

14

4. Выбрать измерительный кабель осциллографа с делителем или без него. Для этого определить число делений (N) на экране по вертикали от-

носительно середины, вычислить диапазон измерения осциллографа (Uос max = 5 В /дел N) и сравнить его c диапазоном напряжения трансформато-

ра выпрямителя Umax. Если Uос max > U max, то выбрать кабель без делителя (1 1), если Uос max > 0,1 U max, то кабель с делителем 1 10 и так далее.

5. Подключить клеммы трансформатора (Х1, Х2, Х3) к клеммам вы-

прямителя и к тем же клеммам измерительный кабель осциллографа.

6. Подать напряжение трансформатора на выпрямитель, переключая тумблер Т1 в положение 1. Наблюдать на экране осциллографа и зарисо-

вать кривую переменного напряжения.

7. Подключить измерительный кабель осциллографа к клеммам на-

грузки R. Наблюдать на экране осциллографа и зарисовать кривую вы-

прямленного напряжения.

Осциллограммы снять для всех типов выпрямителей, каждый раз вы-

ключая напряжение трансформатора и соединяя клеммы элементов в соот-

ветствии с очередной схемой.

З а д а н и е 2. Проверка основных соотношений для выпрямленного

тока и напряжения

1. Получить у преподавателя задание на исследование одного из опи-

санных типов выпрямителей, собрать его схему.

2. Включить в схему выпрямителя амперметры и вольтметры магнит-

ноэлектрической (pA1 и pV1) и электромагнитной (pA2 и pV2) систем для измерения выпрямленного тока и напряжения на нагрузке выпрямите-

ля. Вариант включения приборов для мостового выпрямителя приведен на рис. 12.

15

3. Подключить параллельно нагрузке R кабель осциллографа. Подать напряжение на выпрямитель.

4. Амперметром PA1 измерить постоянную составляющую выпрям-

ленного тока I0, амперметром PA2 измерить действующее значение вып -

рямленного тока I, вольтметром PV1 измерить постоянную составляющую выпрямленного напряжения U0, вольтметром PV2 измерить действующее значение выпрямленного напряжения U, осциллографом измерить ампли-

тудное значение напряжения питания выпрямителя Umax и амплитуду на-

пряжения на нагрузке Umax н. Результаты измерений записать в табл. 1.

Рис. 12. Схема для измерения выпрямленных значений тока и напряжения

Таблица 1

Результаты измерения параметров тока и напряжения выпрямителя

З а д а н и е 3. Анализ влияния емкости конденсатора фильтра и сопро-

тивления нагрузки на величину пульсаций

1. Получить у преподавателя задание на исследование одного из опи-

санных типов выпрямителей, собрать его схему.

16

2.Подключить к выпрямителю нагрузку R, переключив тумблер Т2 в

положение (2), соответствующее большему значению сопротивления R.

3.Подключить параллельно нагрузке R конденсатор фильтра С и ка-

бель осциллографа. Подать напряжение на выпрямитель.

4. Варьируя величину емкости С переключением тумблера Т3 в поло -

жения 1 и 2 и подключением дополнительной емкости блока конденсато-

ров, наблюдать и зарисовать диаграммы выпрямленных напряжений. Для каждого значения емкости С измерить и записать в табл. 2 уровень пульса-

ций напряжения UП на нагрузке.

5. Установить фиксированное значение емкости фильтра. Выполнить варьирование величины нагрузки выпрямителя R переводом тумблера Т2

из положения 1 в 2. Наблюдать и зарисовать диаграммы выпрямленных напряжений. Измерить амплитуду пульсаций напряжения для разных зна-

чений сопротивления нагрузки. Результаты измерений занести в табл. 3.

6. Сделать вывод о влиянии емкости фильтра С и сопротивления на-

грузки R на уровень пульсаций и параметры выпрямителей.

Таблица 2

Результаты измерений амплитуды пульсаций напряжения в функции емкости фильтра выпрямителя С

С, мкФ

UП, B

Таблица 3

Результаты измерений амплитуды пульсаций напряжения в функции сопротивления нагрузки выпрямителя RH

R, Ом

UП, B

17

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

Оценка результатов измерений сводится к сравнению эксперимен-

чески для заданного выпрямителя. Результат сравнения привести в выво-

дах.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

1.Название лабораторной работы.

2.Формулировку цели работы.

3.Технические характеристики используемых приборов.

4.Электрическую схему установки.

5.Таблицы измерений и вычислений.

6.Сравнение полученных экспериментальных результатов с теоретиче-

скими значениями.

7. Выводы по результатам выполненной работы. (Выводы должны харак-

теризовать полученные результаты в соответствии с целью работы).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Дать сравнительную характеристику различных типов выпрямителей.

2.Каково назначение выпрямителей?

3.Каково назначение сглаживающих фильтров?

4.Дать определение коэффициента пульсаций.

5.Вычислить формулу постоянной составляющей выпрямленного напря-

жения для однополупериодного выпрямителя на основе ряда Фурье. Срав-

нить полученный результат с выражением ().

6. По каким параметрам выбираются диоды для выпрямителя.

18

7. Что происходит с постоянной составляющей выпрямленного напряже-

ния при включении в выпрямитель сглаживающего фильтра.

8.Может ли выпрямленное напряжение превышать амплитуду напряжения питания выпрямителя.

9.Что происходит с пульсациями напряжения при возрастании нагрузки выпрямителя при емкостном фильтре.

10. Объяснить отличие коэффициента пульсаций от напряжения пульса-

ций.

11.В чем отличие амплитуды выпрямленного напряжения и амплитуды первой гармоники.

12.Как измерить амплитудное значение тока.

13.Можно ли измерить ток нагрузки с помощью осциллографа.

Время, отведенное на выполнение лабораторной работы

Ли т е р а т у р а

1.Касаткин А.С. Электротехника: учеб. пособие для вузов / А.С. Ка-

саткин, М.В. Немцов. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 440 с.

2. Веселовский О.Н. Основы электротехники и электротехнические уст-

ройства радиоэлектронной аппаратуры: учеб. пособие для вузов / О.Н. Ве-

селовский, Л.М. Браславский.– М.: Высшая школа, 1986. – 312 с.: ил.

3. Иванов-Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства РЭС:

учеб. пособие для вузов / А.И. Иванов-Цыганов. – М.: Высшая школа,

1991. – 272 с.: ил.

19

4. Харченко В.М. Основы электроники: учеб. пособие для техникумов. -

М.: Энергоатомиздат, 1982. - 352 с.

20