Исследование работы однополупериодных и двухполупериодных выпрямителей

Цель:

1. Анализ процессов в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

2. Сравнение форм входного и выходного напряжений для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

3. Определение среднего значения выходного напряжения (постоянной составляющей) в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

4. Определение частоты выходного сигнала в схемах однополупериодного выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.

5. Сравнение максимальных значений выходного напряжения для схем двухполупериодного и однополупериодного выпрямителей.

6. Сравнение частот выходного сигнала для схем двухполупериодного и однополупериодного выпрямителей.

7. Анализ обратного напряжения U_max на диоде в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

8. Исследование работы трансформатора в схеме выпрямителя.

Приборы и элементы:

• Амперметры

• Вольтметры

• Осциллограф

• Источник переменного напряжения

• Трансформатор виртуальный TS VIRTUAL

• Кремниевые диоды согласно первой таблице

• Резисторы

Среднее значение выходного напряжения U_d (постоянная составляющая) однополупериодного выпрямителя вычисляется по формуле:

U_d = U_m/π.

Значение U_d двухполупериодного выпрямителя вдвое больше:

U_d = 2U_m/π.

Частота выходного сигнала f для схемы с однополупериодным или двухполупериодным выпрямителем вычисляется как величина, обратная периоду выходного сигнала:

f=l/T.

При этом период сигнала на выходе однополупериодного выпрямителя в два раза больше, чем у двухполупериодного. Максимальное обратное напряжение U_max на диоде однополупериодного выпрямителя равно максимуму входного напряжения. Максимальное обратное напряжение U_max на каждом диоде двухполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки трансформатора равно разности удвоенного максимального значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора U_2m и прямого падения напряжения на диоде U_ПР:

U_max ⁼ U_2m - U_ПР.

Эксперимент 1. Исследование входного и выходного напряжения однополупериодного выпрямителя.

а). Включить схему.

a). На вход А осциллографа подается входной сигнал, а на вход В - выходной. Измерить амплитуду входного и выходного напряжения U_ВХmax; U_ВЫХmax.

б). Измерить период Т выходного напряжения по осциллограмме. Вычислить частоту выходного сигнала f.

в). Определить максимальное обратное напряжение U_ОБРmax на диоде.

г). Вычислить коэффициент трансформации K как отношение амплитуд напряжений на первичной и вторичной обмотке трансформатора в режиме, близком к холостому ходу. Для этого, канал A осциллографа подключить к первичной обмотке, канал B – ко вторичной, от вторичной обмотки отключить нагрузку.

д). Вычислить среднее значение выходного напряжения U_d (постоянная составляющая). Зафиксировать постоянную составляющую напряжения на выходе U_d, измеренную мультиметром. Сравните полученные данные.

Использование конденсатора в качестве фильтра позволяет значительно изменить форму выходного сигнала и его среднее значение. Изобразите полученную выходную характеристику. Опишите, как изменяется форма выходной характеристики с изменением емкости конденсатора и сопротивления нагрузки.

Эксперимент 2. Исследование входного и выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки трансформатора.

а). Включить схему.

На вход А осциллографа подается входной сигнал, а на вход В — выходной. Измерить максимальные входное U_ВХmax и выходное U_ВЫХmax напряжения.

б). Измерить период Т по осциллограмме выходного напряжения и вычислить частоту выходного сигнала f.

в). По осциллограмме выходного напряжения, определить максимальное обратное напряжение U_ОБРmax на диоде

г). Вычислить среднее значение U_d выходного напряжения (постоянная составляющая). Зафиксировать постоянную составляющую напряжения на выходе U_d, измеренную мультиметром. Сравните полученные данные.

Использование конденсатора в качестве фильтра позволяет значительно изменить форму выходного сигнала и его среднее значение. Изобразите полученную выходную характеристику. Опишите, как изменяется форма выходной характеристики с изменением емкости конденсатора и сопротивления нагрузки.