7.3. Обробка результатів досліджень

1. Обчислити вказані в таблиці потужності і порівняти отримане значення потужності трифазного кола з виміряним.

2. За даними дослідів побудувати топографічні діаграми напруг, суміщені з векторними діаграмами струмів для всіх випадків навантаження.

3. Визначити з векторних діаграм значення лінійних струмів і порівняти їх з виміряними.

4. Зробити висновки про виконану роботу.

7.4. Контрольні питання

1. Які напруги (струми) називаються лінійними (фазними)?

2. Який існує зв’язок між лінійними і фазними напругами (струмами) при сполученні фаз трикутником?

3. В яких випадках фази споживача з’єднують зіркою, а коли – трикутником?

4. До чого приводить обрив фази навантаження сполученого трикутником?

б. До чого приводить обрив лінійного проводу при сполученні фаз споживача трикутником?

6. Як визначити потужність трифазного споживача, сполученого трикутником?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

ДОСЛІДЖЕННЯ ОДНОФАЗНИХ ВИПРЯМЛЯЧІВ

Мета роботи: Вивчення принципу роботи та дослідження характеристик однофазних випрямлячів.

8.1 Основні теоретичні відомості

В ипрямлячі призначені для перетворення змінного струму в постійний. Однофазні випрямлячі застосовують для живлення електронної апаратури. Розрізняють однопівперіодні, двопівперіодні з нульовим виводом та двопівперіодні мостові однофазні випрямлячі.

Найпростіший однопівперіодний випрямляч, схема якого приведена на рисунку 8.1, містить трансформатор Т, діод VD і ємнісний фільтр (конденсатор С). Трансформатор призначений для перетворення напруги мережі U₁ до значення U₂, при якому забезпечується живлення електронних кіл номінальною напругою. Діод пропускає струм в одному напрямку, завдяки чому на навантаженні появляється пульсуюча напруга. За допомогою ємнісного фільтра здійснюється зменшення пульсацій випрямленої напруги. Випрямляч називають однопівперіодним, оскільки в ньому використовується половина вхідного сигналу (половина періоду).

На протязі першої чверті періоду напруги U₂, коли потенціал точки а додатний по відношенню до потенціалів точок с та b, діод відкритий і в навантаженні появляється струм. Одночасно відбувається заряд конденсатора. Якщо врахувати, що опір діода в прямому напрямку досить малий (спад напруги на діоді складає 0,6 B, а постійна часу заряду конденсатора – долі мілісекунди), то практично вся напруга U₂ прикладена до навантаження (рисунок 8.2). Починаючи з другої чверті періоду, потенціал точки а стає від‘ємним по відношенню до потенціалу точки c.

При такій полярності діод ввімкнений в зворотному напрямку. Так як опір закритого діода дуже великий, то розряд конденсатора відбувається практично тільки через навантаження. При цьому зменшення напруги на навантаженні залежить від постійної часу розряду конденсатора.

Ефективність роботи випрямляча характеризується коефіцієнтом пульсацій p, який визначається відношенням амплітуди основної гармоніки U_тосн до середнього значення випрямленої напруги U_cер. Початкове значення коефіцієнта пульсацій однопівперіодного випрямляча без згладжувального конденсатора становить .

Рисунок 8.2 – Часові діаграми однопівперіодного випрямляча

При живленні електронних кіл коефіцієнт пульсацій напруги повинен складати долі процента. Для його зменшення збільшують ємність конденсатора виходячи з умови, що постійна часу розряду конденсатора має бути значно більшою від періоду пульсацій . Для ще більшого зниження коефіцієнта пульсацій можуть бути застосовані RC, LC, транзисторні фільтри. Основним параметром, що характеризує згладжувальний фільтр, є коефіцієнт згладжування, який визначається відношенням коефіцієнта на вході та виході фільтра (при відсутності та наявності фільтра) .

Більш широке застосування знайшли двопівперіодні випрямлячі, в яких на відміну від однопівперіодних, випрямлена напруга U_H створюється в обидві половини періоду напруги мережі. Найбільше розповсюдження одержав мостовий двопівперіодний випрямляч (рисунок 8.3), до складу якого входять трансформатор Tp, діоди VD1-VD4, що з‘єднані за мостовою схемою, конденсатор С.

Н а протязі першої чверті періоду (рисунок 8.4) напруги U₂, коли вивід а вторинної обмотки має додатний потенціал відносно виводу b, а також і до точки c, діоди VD1, VD3 відкриті, а діоди VD2, VD4 закриті. Струм проходить по контуру: вивід а вторинної обмотки трансформатора, діод VD1, навантаження R_H і конденсатор С (конденсатор заряджається), діод VD3 і вивід b.

У другій чверті періоду, коли потенціал точки С стає більшим потенціалу точки a, діоди VD1 і VD3 закриваються і струм навантаження зумовлюється розрядом конденсатора. В третій чверті періоду, коли вивід а має від‘ємний потенціал по відношенню до виводу b, діоди VD1,VD3 закриті, а VD2, VD4 – відкриті, струм має напрямок від виводу b через діод VD2, навантаження R_H, і конденсатор C /конденсатор C знову заряджається/, діод VD4 до виводу a вторинної обмотки трансформатора.

В четвертій чверті періоду знову відбувається розряд конденсатора через навантаження.

Двопівперіодне випрямлення забезпечує також випрямляч з нульовим виводом (з виводом від середньої точки вторинної обмотки трансформатора), що зображений на рисунку 8.5.

Початкове значення коефіцієнта пульсацій обох випрямлячів без згладжувального конденсатора .

Однією з важливих характеристик випрямляча, як будь-якого джерела енергії, є його зовнішня характеристика U_H(I_H).