Основы электротехники и электроники (стр. 6 )

Коэффициент пульсаций выпрямленного на­пряжения по первой гармонике: Кп1 = 0,667.

Максимальное значение обратного напряжения, прикладываемого к закрытым вентилям, равно амплитудному значению напряжения , так как падение напряжения на открытых вентилях близко к нулю, т. е. .

Рис. 8.6. Диаграммы напряжений и тока в мосто­вой схеме

Простейшие схемы выпрямителей имеют большой коэффициент пуль­саций выпрямленного напряжения, поэтому далее предусматривают сглаживающие фильтры.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения можно значительно снизить, если на выходе выпрямителя включить сглаживающий электрический фильтр. Простейшими сглажи­вающими фильтрами являются конденсатор, включаемый парал­лельно слаботочной нагрузке (рис. 8.7, а), и дроссель, включаемый последовательно с сильноточной нагрузкой (рис. 8.7, б).

Рис. 8.7. Схемы простейших сглажи­вающих фильтров

Другие фильтры (комбинированные), представляющие собой сочетания емкостных и индуктивных элементов, позволяют полу­чить достаточно малые значения коэффициента пульсации.

При использовании простейшего емкостного фильтра сгла­живание пульсаций выпрямленного напряжения и тока происхо­дит за счет периодической зарядки конденсатора фильтра С (когда напряжение на выходе трансформатора превышает напря­жение на нагрузке) и последующей его разрядки на сопротивле­ние нагрузки Rн.

Конденсатор, как известно, не пропускает постоянной состав­ляющей тока и обладает тем меньшим сопротивлением для переменных составляющих, чем выше их частота. Емкостные фильт­ры предпочтительно применять в схемах выпрямления с малыми значениями выпрямленного тока, так как при этом возрастает эффективность сглаживания.

Простейший индуктивный сглаживающий фильтр состоит из индуктивной катушки – дросселя, включаемого последователь­но с нагрузкой. В результате пульсаций выпрямленного тока в катушке индуктивности возникает электродвижущая сила само­индукции, которая в силу закона электромагнитной ин­дукции стремится сгладить пульсации тока в цепи нагрузки, а следовательно, и пульсации напряжения на ее зажимах. Индук­тивные фильтры обычно применяют в схемах выпрямления с большими значениями выпрямленного тока, так как в этом слу­чае увеличивается эффективность сглаживания.

Качество фильтра оценивают коэффициентом сглаживания. Ксгл = Кп. вх / Кп. вых, где Кп. вх и Кп. вых – коэффициенты пульсаций выпрямителя на входе и выходе фильтра. Чем больше Ксгл, тем эффективнее работает фильтр.

При работе выпрямителя часть выпрямленного напряжения падает на активном сопротивлении вторичной обмотки трансформатора, на прямом сопротивлении открытого вентиля, на элементах сглаживаю­щего фильтра. С увеличением выпрямленного тока I0 подобные поте­ри напряжения увеличиваются, а напряжение на нагрузке U0 умень­шается. Зависимость U0 = f (I0) называют внешней характеристикой выпрямителя (рис. 8.8). Чем меньше изменяется напряжение на на­грузке U0 при изменении тока I0, тем выше качество выпрямителя.

8.8. Внешняя характеристика выпрямителя

Задание

Собрать схему однофазного мостового выпрямителя. Снять и построить вольт-амперную характеристику.

Предварительная подготовка

1.  Изучить устройство, принцип действия и область применения однофазного мостового выпрямителя.

2.  Начертить схему установки и таблицу для снятия характеристик.

Работа в лаборатории

1.  Собрать схему согласно рис. 8.9.

Рис. 8.9. Схема опыта:

ИП1 – миллиамперметр переменного тока 300 мА; ИП2 – вольтметр переменного тока 250 V; ИП3 – вольтметр постоянного тока 450 V; ИП4 – миллиамперметр постоянного тока 300 мА; ИП5 – осциллограф электронный; Д1–Д4 – диоды КД 209А; B1, B2 – тумблеры; Л1–ЛЗ – нагрузочные лампы

2.  Установить на блоке питания переключатель ЛАТРа в положение «~ 0–250 В».

3.  Подключить схему к клеммам питания «~ 0–250 В» штатива приборного.

4.  Изменяя напряжение на входе выпрямителя от 0 до 250 В, снять и построить вольт-амперную характеристику однофазного мостового выпрямителя.

5.  Показания приборов занести в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Параметры	Однофазный выпрямитель
UП, B	0	20	50	100	120	140	160	180	200	220	250
При нагрузке с одной лампой
Uвып, В
Iвып, А
IП, А
При нагрузке с двумя лампам
Uвып, В
Iвып, А
IП, А
При нагрузке с тремя лампами
Uвып, В
Iвып, А
IП, А

Содержание отчета

1. Перечень и номинальные данные использованной аппаратуры.

2. Схема лабораторной установки однофазного мостового выпрямителя.

3. Таблицы с экспериментальными данными.

4. Выводы.

Контрольные вопросы

1.  Пояснить назначение элементов схемы выпрямителя.

2.  Изобразить вольт-амперную характеристику вентиля.

3.  Какие элементы можно использовать в качестве вентилей?

4.  Перечислить известные схемы выпрямителей.

5.  От чего зависит частота пульсаций выпрямленного напряжения?

6.  Дать определение коэффициентов пульсаций и сглаживания.

7.  Из каких соображений выбирают элементы сглаживающего фильтра?

8.  Изобразить внешнюю характеристику выпрямителя.

Список рекомендуемой литературы

1.  Данилов, электротехника с основами электроники / . – М.: ВШ, 2005. – 752 с.

2.  Гальперин, техника / . – М.: «Форум-Инфра», 2004. – 304 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие…………………………………………………………...	3
Лабораторная работа № 1 Последовательное, параллельное и смешанное соединение приемников………………………………………………………………...	6
Лабораторная работа № 2 Исследование неразветвленной цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями………………..	12
Лабораторная работа № 3 Исследование разветвленной цепи переменного тока с индуктивным и емкостным сопротивлениями…………………....……………	17
Лабораторная работа № 4 Соединение приемников трехфазного тока звездой………….……..	22
Лабораторная работа № 5 Соединение приемников трехфазного тока треугольником….…….	27
Лабораторная работа № 6 Исследование однофазного трансформатора………………….…….	32
Лабораторная работа № 7 Исследование биполярного транзистора…………………………….	37
Лабораторная работа № 8 Исследование работы мостового выпрямителя……………………..	43

Анатолий Григорьевич Сошинов

Ольга Ивановна Карпенко

Основы электротехники и электроники

(руководство к лабораторным работам)

Учебное пособие

Редактор

Компьютерная верстка

Темплан 2009 г., поз. № 10К.

Лицензия ИД № 000 от 01.01.01 г.

Подписано в печать 18.06.2009 г. Формат 60×84 1/16.

Бумага листовая. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 3,25. Усл. авт. л. 3,06.

Тираж 50 экз. Заказ №

Волгоградский государственный технический университет

400131 Волгоград, просп. им. , 28.

РПК «Политехник»

Волгоградского государственного технического университета

400131 Волгоград, ул. Советская, 35.