Расчеты

Пример расчетов характеристик однофазного двухполупериодного выпрямителя при C = 0 мкФ.

Рисунок 5 — Зависимость U_вых от U_вх

Рисунок 5.1 — Зависимость U_вых от I_н

Осциллограммы

Осциллограммы выходного напряжения трансформатора, исследуемых выпрямителей без фильтров и с применением заданных типов фильтров, а также с параметрическим стабилизатором напряжения.

Рисунок 5.2 — Значения осциллографа при C = 0 мкФ

Рисунок 5.3 — Значения осциллографа при C = 1 мкФ

Рисунок 5.4 — Значения осциллографа при C = 10 мкФ Рисунок 5.5 — Значения осциллографа при C = 100 мкФ

Рисунок 5.6 — Значения осциллографа при C = 0 мкФ

Рисунок 5.7 — Значения осциллографа при C = 1 мкФ

Рисунок 5.8 — Значения осциллографа при C = 10 мкФ

Рисунок 5.9 — Значения осциллографа при C = 100 мкФ

Вывод: Мы исследовали выпрямители и сглаживающие фильтры по осциллограммам, снятых с нагрузки. Рассчитали коэффициенты пульсации. Коэффициент пульсации уменьшается при установке сглаживающего фильтра в источник питания. Чем сложнее структура сглаживающего фильтра, тем меньше коэффициент пульсации. Через однополупериодную схему ток течет только тогда, когда ток на входе находится в положительной полуволне. А через мостовую схему ток протекает и в положительной, и в отрицательной полуволне, потому что в положительную полуволну ток протекает по двум диодам, а в отрицательную – по двум другим. Получили осциллограммы выпрямленного напряжения на всех этих схемах. Во втором опыте присутствует ошибка в графиках осциллограммы (волна должна быть двойной), это могло произойти из-за неисправности некоторых диодов или лабораторного стенда.

Ответы на контрольные вопросы

1. Вторичный источник питания состоит из основных элементов: силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения.

2. Выпрямитель преобразует напряжение переменного тока в пульсирующее напряжение постоянного тока.

3. Если к выходному напряжению предъявляются высокие требования по стабильности при колебаниях напряжения сети и тока нагрузки, то в источник питания вводят стабилизатор напряжения.

4. По сравнению с однополупериодным выпрямителем в двухполупериодном в два раза увеличивается постоянная составляющая выпрямленного напряжения и в два раза увеличивается частота пульсации, что облегчает задачу сглаживания пульсаций фильтрами. Из недостатков: более сложная конструкция трансформатора, нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

5. Конденсатор является аккумулятором энергии, который поддерживает постоянное напряжение на нагрузке, поэтому он подключается параллельно нагрузке.

6. При работе выпрямителя с индуктивным сглаживающим фильтром сглаживание пульсаций происходит потому, что на интервале нарастания тока нагрузки в обмотке дросселя возникает Э.Д.С. самоиндукции, препятствующая росту тока. Индуктивный фильтр включается последовательно с нагрузкой, так как он стабилизирует ток, протекающий через нагрузку. Таким образом, ток нагрузки, а, следовательно, и напряжение нагрузки будут иметь более сглаженную форму.

7. При увеличении числа звеньев фильтра, увеличивается и коэффициент сглаживания, т.е. фильтрующих звеньев становится больше и, значит, пульсация сглаживается.

8. Напряжение на стабилитрон (в отличие от диода) подают в обратной полярности (анод соединяют с минусом, а катод с плюсом источника питания – Uобр). При таком включении через стабилитрон течет обратный ток – Iобр. При увеличении напряжения обратный ток растет очень медленно (на схеме, почти параллельно осиUобр), но при некотором напряжении Uобр переход стабилитрона пробивается (но разрушение стабилитрона в этот момент не происходит) и через него начинает идти обратный ток значительно большего значения. В этот момент вольтамперная характеристика стабилитрона (ВАХ) резко идет вниз (почти параллельно оси Iобр) – наступает режим стабилизации, основные параметры которого – напряжение стабилизации минимальное (Uстmin) и ток стабилизации минимальный (Iстmin). При дальнейшем увеличении Uобр ВАХ стабилитрона опять меняет свое направление – заканчивается режим стабилизации, основные параметры которого – напряжение стабилизации максимальное (Uстmax) и ток стабилизации максимальный (Iстmax). С этого момента стабилитрон теряет свои свойства, начинает разогреваться, что может привести к тепловому пробою перехода стабилитрона и соответственно к его выходу из строя.

9. Напряжение на нагрузке остается практически постоянным, так как нагрузку включают параллельно стабилитрону. Чтобы избежать перегрузки, последовательно со стабилитроном включают балластный резистор.

10.