Министерство образования и науки,

молодежи и спорта Украины

ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет»

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплине

«Электропитание устройств связи»

(для студентов направления подготовки 6.050903 «Телекоммуникации»)

Утверждено на заседании

методической комиссии

кафедры «Автоматика и телекоммуникации»

«___» _________ 2012 г., протокол № ___

Донецк – 2012

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине " Электропитание устройств связи ", Донецк, ДонНТУ, 2012 г. – __ с.

Приведены цель, краткие теоретические сведения, методика выполнения и указания по выполнению работы и обработке экспериментальных данных для каждой лабораторной работы, требования к содержанию и оформлению отчетов по лабораторным работам.

Составители: Ямилов В.К., старший преподаватель;

Чернышев Н.Н., доцент.

Лабораторная работа № 1 Исследование однополупериодного выпрямителя

Цель работы: исследование однополупериодного выпрямительного устройства, сравнение полученных экспериментальных данных с теоретическими, экспериментально определить влияние емкостной составляющей сопротивления нагрузки на основные параметры выпрямителя, снятие внешних характеристик.

1. Теоретические сведения

1.1 Назначение и устройство

Под выпрямлением понимается процесс преобразования переменного тока в постоянный с помощью устройств, обладающих односторонней проводимостью (вентилей). Выпрямительные устройства обычно состоят из трех основных элементов: трансформатора, вентильного блока и сглаживающего фильтра (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Структурная схема выпрямителя

Режимы работы выпрямителей в значительной степени зависят от характера его нагрузки. Различают следующие режимы работы выпрямителя: на активную нагрузку, на нагрузку емкостного характера, на противоэдс, на индуктивную нагрузку, на смешанную нагрузку.

Идеальная активная нагрузка выпрямителей относительно редка и характерна для устройств, не требующих ограничения переменной составляющей выпрямленного напряжения, например для аппаратуры электромеханических систем коммутации.

Емкостная нагрузка характерна для выпрямителей малой мощности. Емкость устанавливается на выходе выпрямителя параллельно нагрузке, для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения. Реакция нагрузки на выпрямитель будет определяться емкостью, сопротивление которой для переменной составляющей много меньше сопротивления нагрузки.

1.2 Однополупериодная схема выпрямления

Принципиальная схема выпрямителя при различном типе нагрузки (активной и активно-емкостной) изображена на рис. 1.2. В зависимости от характера нагрузки соотношение между всеми параметрами схемы выпрямления, так же как и в любой другой схеме различны.

Рисунок 1.2 – Однополупериодная схема выпрямителя

При чисто активной нагрузке (рис. 1.2 а) вентиль будет открыт в течение половины периода, когда потенциал на аноде положителен. Поэтому выпрямленное напряжение в течение этой половины периода будет равно ЭДС вторичной обмотки трансформатора. В течении другой половины периода вентиль будет закрыт и напряжение на выходе выпрямителя равно 0 (рис. 1.3 а).

Существенным недостатком данной схемы выпрямления при работе ее на активную нагрузку является большая величина пульсации выпрямленного напряжения и тока, которые обусловливаются наличием в кривых выпрямленного тока и напряжения переменных составляющих.

Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока.

Рисунок 1.3 – Однополупериодная схема выпрямителя с нагрузкой:

а) активной; б) активно-емкостной

Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения в маломощных выпрямителях параллельно нагрузке включают конденсатор (рис. 1.2 б). При работе схемы (рис. 1.2 б) вентиль открыт в интервале времени, когда напряжение вторичной обмотки превышает напряжение на емкости (рис. 1.3 б). Как только напряжение вто­ричной обмотки станет меньше напряжения на емкости, емкость разряжается на сопротивление нагрузки.

Кривая выпрямленного напряжения в этом случае состоит из двух участков:

1) отрезок синусоиды ЭДС вторичной обмотки при открытом вентиле;

2) отрезок экспоненты, когда вентиль закрыт и конденса­тор разряжается на сопротивление на­грузки.

Ток диода и вторичной обмотки трансформатора является несинусоидальным и существует в течение интервала, меньшего половины периода.

Напряжение, прикладываемое к диоду в непроводящий полупериод определяется значением напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Поэтому при выборе диода для схемы (рис. 1.2 б) необходимо принимать во внимание, что максимально допустимое обратное напряжение диода было больше или равно амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке трансформатора:U_обр.max=U_2m.

Преимуществом схемы является ее простота, минимальное число элементов и воз­можность работы без трансформатора.

К недостаткам однополупериодной схемы выпрямления следует отнести значительные пульсации выпрямленных тока и напряжения, а также недостаточно высокое использование трансформатора.