1.1.5 Внешние характеристики выпрямителей

Внешней (нагрузочной) характеристикой выпрямителя называется зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения тока нагрузки U.

На выходе выпрямителя без фильтра среднее значение напряжения на холостом ходу ( I_н = 0) равно

,

(1.2)

где - действующее значение напряжения на вторичных обмотках трансформатора.

При наличии тока нагрузки I_н на внутренних сопротивлениях диодов r_g и активном сопротивлении обмоток трансформатора r_тр возникают падения напряжения, которые приводят к уменьшению напряжения U_н . При этом внешняя характеристика выпрямителя без фильтра определяется по формуле

,

(1.3)

где U_но- напряжение на нагрузке при I_н=0.

Н Рисунок 1.8 - Внешние характеристики выпрямителя а рис.1.8 приведены внешние характеристики выпрямителя

.

Кривая 1 изображает внешнюю характеристику без фильтра. По ее наклону можно определить внутреннее сопротивление выпрямителя

.

Кривая 2 соответствует выпрямителю с С-фильтром. При I_н=0 напряжение , так как в отсутствии тока I_н конденсатор С_ф заряжается до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки. С ростом тока I_н кривая 2 спадает быстрее, чем кривая 1, что объясняется уменьшением постоянной времени .

Внешняя характеристика RС-фильтра (кривая 3) имеет еще более крутой наклон, чем кривая 2. Это вызвано дополнительным падением напряжения на последовательно включенном резисторе R_ф (рис.1.6,в).

1.2 Описание схемы эксперимента

В работе исследуется однофазная двухполупериодная схема выпрямителя с выводом средней точки трансформатора с фильтрами, приведенная на рис.1.9.

Такое же изображение схема выпрямителя имеет и на накладной панели стенда с указанием контрольных точек (гнезда Х1-Х5).

Ток нагрузки регулируется реостатом R_н с помощью ручки «R_н». С помощью коммутации ключей S1 и S2 можно исследовать работу выпрямителя с активной нагрузкой, С-фильтром и RC-фильтром.

Рисунок 1.9. Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом

средней точки трансформатора с фильтрами.

Шунты из резисторов r_ш=1 Ом позволяют проводить измерения токов в цепях выпрямителя. Так, при подключении осциллографа к гнезду Х3 можно наблюдать на одной оси времени поочередное протекание токов диодов VD1 и VD2. При подключении цифрового вольтметра к гнезду Х5 можно определить ток нагрузки по падению напряжения на шунте r_ш.

На гнезде Х1 можно наблюдать переменное напряжение во вторичной обмотке трансформатора, на гнезде Х2 - напряжение на выходе выпрямителя, на гнезде Х4 – напряжение на нагрузке.

1.3 Порядок выполнения работы

Перед началом экспериментов подготовьте стенд к работе в соответствии с указаниями данной инструкции. Обратите внимание на использование коммутатора стенда при снятии нескольких осциллограмм одновременно.

1.3.1 Исследование внешних характеристик выпрямителя

Снятие внешних характеристик выпрямителя производится с помощью цифрового вольтметра, который фиксирует напряжение u_н на гнезде Х4 и ток I_н по падению напряжения на гнезде Х5 (шунт r_ш= 1 Ом).

1.3.1.1 Снять внешнюю характеристику выпрямителя при активной нагрузке (ключ S1 замкнут, ключ S2 разомкнут), Ток нагрузки устанавливать ручкой «R_н» равномерно в пределах от минимального до максимального значения. Данные измерений занести в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Iн, mA
Uн, В

1.3.1.2 Снять внешнюю характеристику выпрямителя с С-фильтром (ключи S1 и S2 замкнуты). Измерения произвести аналогично п.1.3.1.1.

1.3.1.3 Снять внешнюю характеристику выпрямителя с RC-фильтром (ключ S1 разомкнут, ключ S2 замкнут). Измерения произвести аналогично п.1.3.1.1.