7. Лабораторный практикум

7.1 Однофазные выпрямители со сглаживающими фильтрами

7.1.1. Цель работы:

Знать принцип работы однофазного выпрямителя и воздействие сглаживающих фильтров на результаты их работы; ознакомится с основными выходными параметрами выпрямителей, и научиться находить экспериментально характеристики выпрямителя.

7.1.2. Приобретаемые навыки:

- Уметь собирать требуемые схемы на стенде.

- Уметь производить необходимые коммутации и переключения в схемах.

- Уметь снимать и анализировать выходные параметры выпрямителей.

- Научиться строить графики зависимостей и анализировать характеристики выпрямителей.

- Понимать назначение сглаживающих фильтров и их влияние на результаты работы выпрямителей.

- Научиться делать выводы по результатам работы.

7.1.3. Меры безопасности:

- Работу производить в составе бригад из двух и более человек.

- Перед началом работы убедиться в надежности заземления стенда.

- Подключить заземление к осциллографу и цифровому вольтметру.

- Подачу питания на стенд после сборки схемы производить с разрешения преподавателя или лаборанта.

- Все необходимые перекоммутации в схеме производить при отключенном питании.

- Замеры начинать с максимального предела измерения измерительного прибора.

- При срабатывании защиты (перегорании предохранителя или искрении и при появлении запаха горящей изоляции) немедленно обесточить стенд и пригласить преподавателя (лаборанта).

7.1.4. Принцип работы

Принцип работы описан в § 3.2, 3.3

7.1.5. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд представлен источником переменного напряжения (трансформатор, на вторичной стороне которого имеется U = 24 В с выводом от средней точки); набором полупроводниковых диодов; набором резисторов (постоянных и переменных), которые можно использовать как нагрузочные, и R_ф - для сглаживающего фильтра; набором конденсаторов для фильтров и дросселем L. На стенде имеются гнезда, к которым можно подключить измерительные приборы. В качестве измерительных приборов используются:

- осциллограф ИС-67;

- амперметр Э-537;

- вольтметр Э-544;

- вольтметр универсальный В7-16.

7.1.6. Порядок выполнения работы

1. Изучить данные методические указания.

2. Собрать схему однополупериодного выпрямителя (рис. 7.1), подключить к нему активную нагрузку и замерить на различных нагрузочных резисторах (R₂, R₃, R₄) среднее значение выпрямленного напряжения U_d и среднее значение идеально выпрямленного напряжения U_di0 (U_di0 измеряется при отключенной нагрузке прибором магнито-электрической системы) и переменную составляющую напряжения U_q (ламповым вольтметром), зарисовать осциллограмму напряжений.

Рис. 7.1. Однополупериодная схема выпрямления на активную нагрузку.

Рис. 7.2. Мостовая схема выпрямления

Результаты измерений занести в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Результаты измерений нагрузочной характеристики схем однофазных выпрямителей

№ п/п	Выпрямитель	Нагрузка	Ud (B)	Uq (B)	Um (B)	kп	Id(mA)	Udi 0
1	Однополу- периодный	R2
		R3
		R4
2	Двухполу- периодный	R2
		R3
		R4
3	Мостовая схема	R2
		R3
		R4

U_d – среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке;

U_q - действующее значение переменного напряжения на нагрузке;

U_m - максимальное (амплитудное) напряжение на нагрузке.

k_п - коэффициент пульсации выпрямителя k_п = U_q / U_{di 0}.

I_d – среднее значение выпрямленного тока на нагрузке;

U_{di 0} - среднее значение идеально выпрямленного напряжения выпрямителя.

3. К выпрямителю подсоединить поочередно фильтры (рис. 7.1) и выполнить замеры среднего значения выпрямленного напряжения U_d и среднего значения идеально выпрямленного напряжения U_{di 0} (U_{di 0} измеряется при отключенной нагрузке)_, а также U_q – действующего значения напряжения на нагрузке. Рассчитать U_m - максимальное (амплитудное) напряжение на нагрузке и К_П1 - коэффициент пульсации выпрямителя совместно с фильтрами. Результаты занести в таблицу 7.2.

4. Собрать схему двухполупериодного выпрямителя (трансформатор со средней точкой) (рис.7) и выполнить аналогичные измерения, как и по пункту 7.1.6.2., зарисовать осциллограммы. Результаты занести в таблицу 6.1.

5. К двухполупериодному выпрямителю со средней точкой подсоединить поочередно фильтры (рис. 7.3) и выполнить замеры среднего значения выпрямленного напряжения U_d и среднего значения идеально выпрямленного напряжения U_{di 0} (U_{di 0} измеряется при отключенной нагрузке)_, а также U_q – действующего значения напряжения на нагрузке. Рассчитать U_m - максимальное (амплитудное) напряжение на нагрузке и К_П1 - коэффициент пульсации выпрямителя совместно с фильтрами. Результаты занести в таблицу 7.2.

Таблица 7.2

Результаты измерений характеристик схем однофазных выпрямителей с различными сглаживающими фильт рами

Схема	Вид фильтра	Ud(B)	Uq(B)	Um (B)	kП	kП1	S	Udi 0
Однополупериодный выпрямитель	без фильтра
	L – фильтр
	С – фильтр
	LC- фильтр (Г-образн.)
	RC- фильтр (Г-образн.)
	LC- фильтр (П-образн.)
	RC- фильтр (П-образн.)
Однополупериодный выпрямитель с V0	без фильтра
	C – фильтр
	RC- фильтр (Г-образн.)
	RC- фильтр (П-образн.)
Двухполупериодный выпрямитель	без фильтра
	L – фильтр
	С – фильтр
	LC- фильтр (Г-образн.)
	RC- фильтр (Г-образн.)
	LC- фильтр (П-образн.)
	RC- фильтр (П-образн.)
Мостовой выпрямитель	без фильтра
	L – фильтр
	С – фильтр
	LC- фильтр (Г-образн.)
	RC- фильтр (Г-образн.)
	LC- фильтр (П-образн.)
	RC- фильтр (П-образн.)

6. Собрать схему мостового выпрямителя (рис. 7.2), выполнить аналогичные замеры, зарисовать осциллограммы. Результаты занести в таблицу 7.1.

7. К схеме мостового выпрямителя подсоединить поочередно фильтры (рис. 7.3) и выполнить замеры среднего значения выпрямленного напряжения U_d и среднего значения идеально выпрямленного напряжения U_{di 0} (U_{di 0} измеряется при отключенной нагрузке)_, а также U_q – действующего напряжения на нагрузке. Рассчитать U_m - максимальное (амплитудное) напряжение на нагрузке и К_П1 - коэффициент пульсации выпрямителя совместно с фильтрами. Результаты занести в таблицу 7.2.

8. Для всех трех схем выпрямления в одних координатах построить нагрузочные характеристики U_d = f(I_d).

9. Снять осциллограммы напряжений для трех выпрямителей, работающих без фильтра при активно-индуктивной нагрузке.

10. Замеры по п.п. 3, 5, 7 выполнить на одной из активных нагрузок. Снять осциллограммы напряжений на нагрузке.

11. Рассчитать коэффициент сглаживания фильтров S = K_п / K_п1,

где К_п - коэффициент пульсации на входе фильтра, т.е. того выпрямителя, на основе которого исследуется фильтр, К_п1 - коэффициент пульсации фильтра. Результаты занести в таблицу 7.2.

Рис. 7.3. Схемы сглаживающих фильтров