Содержание отчета
Схемы исследований.
Расчет индуктивности низкочастотного дросселя для двух исследованных режимов и векторная диаграмма.
Осциллограммы токов и напряжений при исследованиях высокочастотного дросселя.
Расчеты индуктивности высокочастотного дросселя, тока в конце зарядки дросселя, запасенной в нем энергии для расчетного и экспериментального значений тока, энергии, сообщаемой конденсатору контура.
Выводы по результатам исследований.
Лабораторная работа №5. Исследование однофазных выпрямителей Цель работы
Ознакомление с принципом действия и характеристиками однофазных схем выпрямления переменного напряжения.
5.1. Основные сведения об однофазных выпрямителях
Выпрямитель – это устройство, преобразующее переменное напряжение в постоянное. Выпрямители необходимы везде, где необходимо питать радиоэлектронную аппаратуру от сети переменного напряжения. Выпрямители подразделяются на однофазные, питающиеся от однофазного напряжения, и трехфазные.
В качестве источника питания выпрямителя обычно используют трансформатор. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку цепи постоянного тока (цепи нагрузки) от сети переменного тока, а также служит преобразователем входного переменного напряженияU1в напряжениеU2 (см. рис. 5.1). Основной характеристикой трансформатора является коэффициент трансформацииn:
, (5.1)
где U1иU2– действующие напряжения на первичной и вторичной обмотках, соответственно;w1иw2– число витков первичной и вторичной обмоток, соответственно.
Если U2 > U1, то трансформатор называют повышающим, еслиU2 < U1, – понижающим.
Рис. 5.1. Трансформатор
Однофазные выпрямители делятся на однополупериодные и двухполупериодные.
5.1.1. Однофазный однополупериодный выпрямитель
В однополупериодном выпрямителе (рис. 5.2) вентиль VD(обычно полупроводниковый диод) пропускает ток только в одном направлении и, таким образом, он и осуществляет выпрямление переменного тока. При этом ток во вторичной обмотке трансформатора протекает не более половины периода фазного напряжения.
Рис. 5.2. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя
В символическом изображении вентиля направление тока указывает электрод в форме стрелки (анод). Электрод в виде вертикальной черты называется катодом. Протекание тока через вентиль возможно лишь тогда, когда между анодом и катодом действует прямое напряжение, т.е., когда анод имеет положительный потенциал по отношению к катоду. В этом случае принято говорить, что вентиль открыт. При воздействии обратного напряжения, когда анод отрицателен по отношению к катоду, вентиль заперт, т.е. ток через него не протекает.
При подключении первичной обмотки трансформатора к сети синусоидального напряжения с действующим значением U1, во вторичной обмотке индуцируется напряжениеU2=U2m sin(ωt). В те моменты времени, когда на выходе трансформатора возникает положительная полуволна напряжения, вентиль открыт и через него, а также и через сопротивление нагрузкиRH протекает токiRн, рис. 5.3.
Рис. 5.3. Временные диаграммы токов и напряжений в однополупериодной схеме выпрямления
При изменении полярности вторичного напряжения к аноду вентиля прикладывается отрицательное напряжение относительно катода и он запирается. Таким образом, за каждый период через нагрузочный резистор протекает ток только в одном направлении (выпрямленный ток) в течение одного полупериода.
Представление выпрямленного напряжения URн(t) и токаiRн(t) в виде ряда Фурье позволяет определить важнейшие параметры выпрямителя:
,
где
.
Первый член этих рядов определяет величину среднего значения (постоянную составляющую) выпрямленного напряжения и обусловленного им тока:
U0=U2m / π ;I0=IRнmax/ π (5.2)
Из полученного выражения видно, что постоянные составляющие указанных величин в π раз меньше амплитудных значений.
Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения kправен отношению амплитуды низшей гармоники (в данном случае первой) к значению постоянной составляющейU0:
kп= π/2 = 1,57 (5.3)
Максимальное значение обратного напряжения UОБРm, которое приложено в вентилю в запертом состоянии, равно амплитуде вторичного напряжения:
UОБРm =U2m (5.4)