1.4 Контрольные вопросы

1. Сколько диодов одновременно находится в цепи тока исследованного выпрямителя?

2 Почему напряжения на крайних выводах трансформатора должны быть одинаковыми?

3 Какова частота пульсаций на выходе выпрямителя?

4 Как влияют конденсаторы фильтра на пульсации?

5 Почему исследуемую схему применяют в сильноточных вы­прямителях?

2. Лабораторная работа № 2. Исследование мостовой схемы выпрямления

2.1. Цель работы.

Целью работы является исследование однофазной мостовой схемы выпрямления со сглаживающим RC - фильтром (рисунок 4).

Рисунок 2.1 – Схема мостового выпрямителя

2.2. Теоретическая часть.

Мостовая схема выпрямления дает точно такой же результат, как двухполупериодная, но имеет более простой трансформатор с одной вторичной обмот­кой, рассчитанной на напряжение U₂.

Рисунок 2.2 – Схема мостового выпрямителя без фильтра и диаграммы его работы

Схема мостового выпрямителя без фильтра и ее вре­менные диаграммы показаны на рисунке 2.2, а - е.

Пусть в первый полупериод (рисунок 2.2, а - в) напряжение U₂ на выводе 1 вторичной обмотки трансформатора действует положительное по отношению к выводу 2 напряжение и ток I_Н проходит по цепи: вывод 1, диод VD1, R_Н, диод VD4, вывод 2. При этом на нагрузке R_Н образуется падение напряжения U_Rн, полярность ко­торого указана на рисунке 2.2, а. Форма напряжения U_Rн - это следующие один за другим синусоидальные импульсы (рисунок 2.2, д). Диоды VD2 и VD3 в течение этого полупериода тока не проводят, так как закрыты поступающим на них через открытые диоды VD1 и VD2 напряжением U_2m (рисунок 2.2, е). Максимальное обратное напряжение за­крытых диодов равно амплитуде напряжения на обмотке, т. е. вдвое меньше, чем в двухполупериодной схеме.

В следующий полупериод, когда знаки напряжения на вторичной обмотке трансформатора изменяются на противоположные (на рисунке 2.2, а они даны в скобках), ток I₂ (рисунок 2.2, г), будет проходить по цепи (рисунок 2.2, а): вывод 2, диод VD2, резистор R_Н, диод VD3, вывод 1.

Достоинство мостовой схемы по сравнению с двухполупериодной состоит в том, что диоды могут быть рассчитаны на вдвое меньшее обратное напряжение. Однако в цепи прямого тока в любой момент выпрямительного процесса находятся два последовательно включенных диода, что снижает экономичность схемы из за падения напряжения на них при прохождении прямого тока. В выпрямителях, выпрямленное напряжение которых значительно выше прямого падения напряжения на диодах, этот недостаток незаметен. В тех же случаях, когда выпрямленное напряжение соизмеримо с прямым падением напряжения, применяют двухполупериодную схему.

В мостовой схеме, как и в двухполупериодной, частота пульсаций равна удвоенной частоте сети.

2.3. Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую схему исследуемого выпрямителя (см. рисунок 2.1), пользуясь условными графическими обозначениями, приведенными на сменной панели стенда. Переменное напряжение подвести к гнезду 1 исследуемой схемы от одного из крайних зажимов источника питания ИП стенда, а к гнезду 2 от зажима «Общ.».

При выполнении работы в качестве VD1 … VD4 используются диоды Д220, резистор R1 = 200 Ом, конденсаторы С1 = С2 емкостью 20 и 50 мкФ, резистор R2 сопротивлением 510 Ом, 1 кОм, 1,6 кОм.

При выполнении работы не следует изменять положение тумблера ИП, так как в этом случае на 15% изменится входное напряжение, что внесет погрешность в измерения.

2. Провести измерения электрических параметров схемы для набора значений R2 и C1 = С2, вычислить значения k_П и k_СГЛ и занести в таблицу 2.1. Для измерения тока нагрузки в качестве РА используют мультиметр, включенный на пределе «200 мА». Необходимо обратить внимание на подключение измерительных щупов к гнездам «СОМ» и «А» для измерения тока.

Постоянные напряжения в схеме измеряют вторым мультиметром на пределе «20 В». Переменное напряжение на входе схемы измеряют, поставив переключатель пределов в положение «≈ 20 В».

Таблица 2.1

Элементы схемы	R2, кОм	∞		1,6		1,0		0,51
	С1 = С2, мкФ	20	50	20	50	20	50	20	50
UC1 , В
ΔUC1,В
ΔUC2,В
IН, мА
UR2 = URн, B
К.П.Д.= (РВЫХ/РВХ)
kП
kСГЛ

3. Снять осциллограммы в точках Х1, Х2, Х3, Х6 схемы на рисунке 2.1, измерить величины пульсаций, графики сохранить для занесения в отчет по лабораторной работе.

4. Построить нагрузочную характеристику, пользуясь данными таблицы 2.1.

5. Сделать выводы по проделанной работе о характере влияния сопротивления нагрузки и емкостей конденсаторов фильтра на работу двухполупериодного выпрямителя и нагрузочные характеристики схемы.