Лабораторная работа № 13 Тема: Транзисторы (стр. 4 )

Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Рн = 300 Вт, напряжение потребителя Uн = 200 В.

Решение.

1.  Выписываем из таблицы 1 «Справочные данные диодов» параметры указанных диодов:

Д218	Iдоп = 0,1А	Uобр = 1000В
Д222	Iдоп = 0,4А,	Uобр = 600В
КД202Н	Iдоп = 1А,	Uобр = 500В
Д215Б	Iдоп = 2А,	Uобр = 200В

2. Определяем ток потребителя:

Iн=Pн/Uн =300/200 = 1,5 А.

3. Определяем ток, протекающий через каждый диод:

Iд=Iн/2=1,5/2=0,75 А.

4. Находим напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя:

Uд=1,57•Uн =l,57•200=314 В.

5. Выбираем диод из условия:

Iдоп> Iд=0,75 А, Uобр>Uд=314 В.

Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н с параметрами:

Iдоп = 1,0А> Iд=0,75А;

Uобр = 500> Uд=314 В.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют условию по напряжению, так как 1000 и 600 больше 314 В, но не подходят по допустимому току, так как 0,1 и 0,4 меньше 0,75 А). Диод 215Б, наоборот, подходит по допустимому току, так как 2>0,75 А, но не подходит по обратному напряжению, так как

200В<314В.

6. Составляем схему мостового выпрямителя (рис. 1). В этой схеме используем диоды КД202Н, с параметрами:

Iдоп = 1А; Uобр = 500В.

Рис. 1 Схема однофазного мостового выпрямителя.

Пример 2.

Для питания постоянным током потребителя мощностью Рн= 250 Вт при напряжении Uн =100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав диоды типа Д243Б.

Решение.

1.  Выписываем из таблицы 1 «Справочные данные диодов» параметры заданного диода:

Iдоп = 2 А; Uобр = 200 В.

2.  Определяем ток потребителя:

Iн=Pн/Uн = 250/100 = 2,5 А.

3.  Определяем ток, протекающий через диод в двухполупериодном выпрямителе:

Iд=Iн/2= 2,5/2=1,25 А.

4.  Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

Uд=3,14•Uн = 3,14•100 = 314 В.

5.  Проверяем соответствие параметров диода условиям:

Iдоп≥Iд и Uобр≥Uд.

Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям:

Iдоп> Iд=1,25 А, Uобр>Uд=314 В.

Первое условие (Iдоп> Iд) выполняется Iдоп=2А> Iд=1,25А, второе условие (Uобр>Uд) не соблюдается Uобр=200В<Uд =314В, т. е. получается что Uобр<Uд.

6. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Uобр>Uд, необходимо соединить последовательно два диода, тогда:

Uобр∑=m•Uобр = 2•200 = 400В; 400>314 В,

где Uобр∑ - суммарное допустимое обратное напряжение включаемых последовательно диодов, m -число последовательно включаемых диодов. Схема выпрямителя приведена на рис. 2.

Рис. 2 Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя.

Пример 3.

Для питания постоянным, током потребителя мощностью Рн = 300 Вт при напряжении на нагрузке Uн = 20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д242А..

Решение.

1.  Выписываем из таблицы 1 «Справочные данные диодов» параметры заданного диода:

Iдоп = 10 А; Uобр = 100 В.

2.  Определяем ток потребителя:

Iн=Pн/Uн = 300/20 =15 А.

3. Ток через диод в однофазном однополупериодном выпрямителе равен току потребителя (нагрузки):

Iд=Iн =15А

4. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

Uд=3,14•Uн = 3,14•20 = 63 В.

5. Проверяем соответствие прараметров диода условиям:

Iдоп≥Iд и Uобр≥Uд.

Конкретно для данной схемы диод должен удовлетворять условиям:

Iдоп>Iн и Uобр>π•Uн=3,14Uн

В данном случае первое условие не соблюдается (10А<15А, т. е. Iдоп< Iд), второе условие выполняется (100>63 В, т. е. Uобр≥Uд).

6.  Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Iдоп> Iд, надо два диода соединить параллельно, тогда:

Iдоп∑ = n• Iдоп= 2•10 = = 20 А; 20 > 15 А.

(где Iдоп∑- суммарный допустимый ток включаемых параллельно диодов,

n - число параллельно включаемых диодов).

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя.

Примеp 4.

Для составления схемы трехфазного однополупериодного выпрямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать потребитель с напряжением Uн= 150 В. Определить допустимую мощность потребителя и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

Решение.

1.  Выписываем из таблицы 1 «Справочные данные диодов» параметры диода Д243:

Iдоп = 5 А; Uобр = 200 В.

2.  Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя ток через каждый диод составляет третью часть от тока нагрузки (Iд=Iн/3), следовательно, в данном случае ток нагрузки может достигать величины: Iн=3•Iд, а при подстановке Iд= Iдоп = 5А получим:

Iн=3• Iдоп = 3•5=15 А.

Отсюда следует, что допустимая мощность потребителя:

Pн = Iн•Uн=150•15= 2250 Вт

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

Uд =2,1•Uн =2,1•150=315 В.

4. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию:

Uобр≥Uд

В данном случае это условие не выполняется, так как 200В <315B. Что бы это условие выполнялось, необходимо в каждом плече выпрямителя (в каждой фазе) соединить последовательно два диода, тогда:

Uобр∑=m•Uобр = 2•200 = 400В; 400>315 В.

(где Uобр∑ - суммарное допустимое обратное напряжение включаемых последовательно диодов,

m -число последовательно включаемых диодов). Полная схема выпрямителя приведена на рис. 4.

Рис. 4. Схема трехфазного однополупериодного выпрямителя.

Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование):

Приборы и оборудование	Тип	Кол-во	Пределы измерения	Примечание
Стенд лабораторный	БИС	1		источник переменного тока
Вольтметр		1
Амперметр		1	0…200mA
Полупроводниковые диоды		4
Лампа накаливания	Мн	1	-	нагрузка выпрямителя
*- приборы могут быть заменены аналогичными

Литература:

1.  "Основы электроники" , стр. 202-210.

2.  " Электронная техника", стр. 116-124.

3.  "Основы Электроники" , стр. 99-112.

4.  "Общая электротехника с основами электроники", стр. 525-534.

Порядок выполнения работы:

1.  Ознакомиться с техническими данными оборудования и электроизмерительных приборов и отметить их в отчете.

2.  Записать в отчет справочные данные п\п диодов, а именно:

Uобр мах, В - максимально допустимое обратное напряжение

Iпр мах, А - максимально допустимый прямой ток.

УКАЗАНИЕ.

Справочные данные п/п диодов приведены в общих сведениях по лабораторной работе. (см. Примеры решения задач на составление схем выпрямителей.)

3.  Убедиться в исправности п\п диодов с помощью авометра.

4.  Собрать схему однополупериодного выпрямителя, приведенную на рис. 1, показать собранную схему преподавателю.

рис. 1. Однофазный однополупериодный выпрямитель.

После проверки схемы преподавателем, подать на схему питание и снять показания приборов:

·  Iн, mА - ток протекающий через нагрузку, показания миллиамперметра PA,

·  Uн, В - напряжение на нагрузке, показания вольтметра PV.

По лабораторному стенду определитьU2, В – действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Вычислить:

·  Мощность выделяемая в нагрузке:

Pн = Uн*Iн

·  Значение величины средневыпрямленного напряжения для данной схемы U0, зная величину действующего напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

С помощью осциллографа пронаблюдайте форму электрического сигнала на входе и выходе выпрямителя (по возможности).

5.  Собрать схему мостового выпрямителя, приведенную на рис. 2, показать собранную схему преподавателю.

рис.2. Однофазный мостовой выпрямитель.

После проверки схемы преподавателем, подать на схему питание и снять показания приборов:

·  Iн, mА - ток протекающий через нагрузку, показания миллиамперметра PA,

·  Uн, В - напряжение на нагрузке, показания вольтметра PV.

По лабораторному стенду определитьU2, В – действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Вычислить:

·  Мощность выделяемая в нагрузке:

Pн = Uн*Iн

·  Значение величины средневыпрямленного напряжения для данной схемы U0, зная величину действующего напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

С помощью осциллографа пронаблюдайте форму электрического сигнала на входе и выходе выпрямителя (по возможности).

6.  Результаты проведенных опытов и расчетов оформите в виде таблицы. Примерный вид таблицы приведен ниже.

Таблица 1. Результаты лабораторной работы.

Выпрямитель	Iн, mA	Uн, В	Pн, Вт	U0, В
Однополупериодный
Мостовой

7.  Пользуясь общими сведениями по лабораторной работе, учебником, справочной литературой определите допустимую мощность потребителя, который может быть подключен к собираемым схемам выпрямителей (т. е. какие максимальные значения Pн, Iн, Uн можно получить используя предложенные диоды).

Задание для отчета

Отчет по л/р должен содержать:

1.  ФИО исполнителя, группу

2.  Наименование и номер работы

3.  Цель работы

4.  Схемы выпрямителей

5.  Рисунки осциллограмм (по возможности)

6.  Расчеты величин Pн и U0.

7.  Результаты измерений и расчетов в форме таблицы.

8.  Выводы по проделанной работе

Контрольные вопросы:

1.  Какая из изучаемых схем лучше и почему?

2.  Почему у одного выпрямителя лампочка, подключаемая в качестве нагрузки горит ярче чем у другого?

3.  Приведите достоинства и недостатки каждой схемы.

4.  Каким образом можно увеличить величину выпрямляемого напряжения в управляемом выпрямителе?

5.  Какие типы выпрямителей вы знаете?

6.  Как производится выбор диодов для выпрямителя?