МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра САПР
отчет
по лабораторной работе №2
по дисциплине «Схемотехника»
Тема: Выпрямители переменного тока
Студент гр. 8391 |
|
Гоглев А.А. |
|
|
Маликов А.А. |
|
|
Шушков Д.А. |
Преподаватель |
|
Андреев В.С. |
Санкт-Петербург
2020
Цель работы
Ознакомиться с принципами работы полупроводниковых диодов и экспериментально исследовать их основные характеристики на примере схем однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.
Задачи
1) Построить компьютерные модели однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей в среде NI Multisim;
2) Исследовать реакцию моделей при подаче на их вход синусоидального сигнала с помощью виртуального осциллографа;
3) Модифицировать схему двухполупериодного выпрямителя путем включения в цепь фильтра нижних частот, повторить пункт 2;
4) Собрать схемы однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей из реальных компонентов на макетной плате учебной станции NI ELVIS;
5) Повторить пункты 2,3 со схемами однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей, используя осциллограф учебной станции NI ELVIS;
6) Сравнить осциллограммы компьютерных моделей и сконструированных схем, проанализировать параметры выходного сигнала, сформировать рекомендации по выбору номинала конденсатора, используемого в качестве фильтра нижних частот;
7) Сделать выводы по проделанной работе.
Моделирование в среде NI Multisim
1. Однополупериодный выпрямитель
Рис.1 - Схема однополупериодного выпрямителя при частоте переменного источника питания 50 Гц
Такая цепь называется однополупериодным выпрямителем, так как использует лишь положительную половину периода тока.
Рис.2 – Осциллограмма смоделированной схемы однополупериодного выпрямителя
На выходе получается пульсирующее напряжение одной полярности, из-за односторонней проводимости диода.
2. Двухполупериодный выпрямитель
Рис.3 - Схема двухполупериодного выпрямителя
Рис.4 – Осциллограмма двухполупериодного выпрямителя.
Выходной сигнал используется полностью, но имеет пульсацию из-за диодов.
Рис.5 - Схема двухполупериодного выпрямителя с баллансирующим конденсатором
Рис.6 – Осциллограмма двухполупериодного выпрямителя с баллансирующим конденсатором.
Чем больше емкость конденсатора, тем больше выпрямление электрического тока.
Конденсатор подбирают таким образом, чтобы выполнялось следующее условие: RC>>1/f. В нашем случае R=20 кОм, C=10мкФ, f=50 Гц.
Экспериментальные результаты
Рис.7 – Осциллограмма схемы однополупериодного выпрямителя, собранного на макетной плате из реальных компонентов на учебной станции NI ELVIS.
Рис.8 – Осциллограмма схемы двухполупериодного выпрямителя, собранного на учебной станции NI ELVIS.
Рис.9 – Осциллограмма схемы двухполупериодного выпрямителя с фильтром низких частот, собранного на учебной станции NI ELVIS.
Диодный мост без стабилизирующего конденсатора на выходе дает ток положительного амплитудного значения по синусоиде.
Выпрямленные сигналы не могут быть использованы как сигналы постоянного тока из-за постоянных периодических колебаний напряжения относительно постоянного значения, которые необходимо сгладить. Для этого и нужен балансирующий конденсатор, которым мы дополнили схему во втором случае, получив нужный результат. Однако следует учитывать экспоненциальной закон заряда и разряда конденсатора.
Вывод
В данной работе мы работали с однополупериодный и выпрямители и познакомились с принципом их действия. Так же схема двухполупериодного выпрямителя была дополнена балансирующим конденсатором из-за чего мы добились почти постоянный ток. Была проведена работа в среде Multisim и на учебной станции NI ELVIS.