Лабораторная работа № 82 исследование схем выпрямителей

Цель работы – изучение принципа работы и свойств полупроводниковых выпрямителей.

Подготовка к работе:

1. Изучить принцип работы пяти основных схем выпрямления.

2. Ознакомиться с параметрами схем выпрямления.

3. Ознакомиться с методикой измерения основных параметров схем и составить заготовку протокола испытаний.

Проведение измерений:

1. Определение основных параметров схем выпрямления.

2. Измерение нагрузочных характеристик выпрямителей.

Содержание отчета:

1. Схемы и графики, поясняющие принцип работы выпрямителей.

2. Схема измерений.

3. Таблицы с регистрацией расчета и измерения параметров и нагрузочных характеристик выпрямителей.

5. Выводы по отдельным этапам работы.

6. Протокол испытаний.

1. Общие положения

Для питания устройств автоматики и связи требуется электрическая энергия постоянного тока. Преобразование энергии переменного тока в постоянный осуществляется с помощью выпрямителей, выполненных на нелинейных элементах (вентилях), обладающих односторонней проводимостью. В качестве вентилей в настоящее время в основном используются полупроводниковые диоды (германиевые или кремниевые), а также управляемые диоды – тиристоры.

В результате преобразования переменного тока на выходе выпрямителя получается пульсирующий ток, который содержит постоянную и переменную составляющие. Переменная составляющая тока имеет несинусоидальную форму и может быть представлена в виде суммы гармонических составляющих (гармоник) с частотами, кратными основной частоте. Гармоники могут создавать помехи в питаемой аппаратуре и даже полностью нарушить ее работу. Максимальные мгновенные значения переменной составляющей выпрямленного тока в основном определяются амплитудой первой гармоники, которая по уровню значительно выше всех остальных.

Величина гармоник переменной составляющей в значительной степени зависит от схемы выпрямления. Поэтому при конструировании выпрямителей стремятся выбрать такую схему выпрямления, которая бы обеспечивала минимальную величину переменной составляющей. Дополнительное подавление переменной составляющей осуществляется сглаживающими фильтрами, включаемыми на выходе выпрямителя.

Схемы выпрямления характеризуются следующими основными параметрами:

• постоянной составлявшей напряжения U₀, которая может быть представлена как среднее значение напряжения на выходе выпрямителя;

• амплитудой напряжения первой гармоники переменной составляющей U₁;

• частотой первой гармоники ƒ₁;

• числом фаз выпрямления , где p – число фаз питающей сети, q – число выпрямленных полупериодов. Этот вспомогательный параметр, характеризующий число пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения сети, позволяет определить другие параметры;

• коэффициентом пульсаций , который характеризуется отношением напряжений амплитуды первой гармоники переменной составляющей к постоянной составляющей.

Степень подавления фильтром переменной составляющей оценивается коэффициентом фильтрации ,

где U₁ и U_1вых - амплитуды напряжений первой гармоники на входе и выходе фильтра.