electro_mu1

выпрямитель и представляет собой, по существу, один диод, включенный в цепь между источником переменного напряжения U2 и нагрузкой Rн, его схема и временные диаграммы его работы показаны на Рисунке 1. Ток через нагрузку проходит только при одном полупериоде, во втором полупериоде диод находится в запертом состоянии, через него и нагрузку ток не проходит и он находится под дейсвием обратного напряжения. Ток и напряжение на нагрузке – пульсирующие, т.е. их можно представить как сумму постоянной (среднее значение) и переменной составляющих. Среднее значение напряжения на нагрузке по отношению к выпрямляемому переменному

напряжению составляет U н.ср = 2 /πU 2 ≈ 0,45U 2 , а

максимальный коэффициент пульсации kп = 1,57.

Наличие пульсации на выходе выпрямителя – явление отрицательное, и поэтому с ним борются с помощью сглаживающих фильтров, простейшими такими фильтрами являются конденсатор, подключаемый параллельно, и дроссель (катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником), подключаемый последовательно нагрузке. Наличие сглаживающего фильтра на выходе выпрямителя приводит к снижению коэффициента пульсаций.

u2

U2m

u, ia

Iam

Ia.cp

Uобр.min

63

Рисунок 2. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя(а), временные диаграммы напряжений и токов (б)

обычно из четырех диодов, включаемых в мостовую цепь; его схема и временные диаграммы его работы показаны на рисунке 2. Ток через нагрузку проходит в оба полупериода и в одном направлении, при этом, если в проводящем состоянии в одном из полупериодов находятся, например, диоды VD1 и VD3, то в другом – диоды VD2 и

Рисунок 3 Схема (а), временные диаграммы напряжений и токов (б) трехфазного выпрямителя с нейтральным проводом

65

Однако из-за сдвига фаз выпрямляемых переменных напряжений напряжение на нагрузке не падает до нуля. Каждый диод в открытом состоянии находится треть периода, когда прямое напряжение на нем больше, чем на других.

Среднее напряжение на нагрузке у данного выпрямителя определяется выражением

Uн.ср. = 3π2 U2 sin π3 ≈1,17U2 ,

а коэффициент пульсации kn= 0,25. Обратное максимальное напряжение на каждом из диодов равно амплитуде линейного

напряжение, т.е. U обр.max = 3U 2m = 6U 2 .

Трехфазный двухполупериодный выпрямитель или трехфазный мостовой выпрямитель (рисунок 4) состоит из шести диодов, в открытом состоянии из которых одновременно находится два в течение одной шестой периода.

а) uн

66

ж) трехфазный двухполупериодный выпрямитель без фильтра - соединение клемм то же, что и в опыте 5, переключатель SА1 – в положении “МОСТ”, батарея конденсаторов отключена, нагрузка – две группы ламп, включенных последовательно;

з) выпрямитель тот же, но с фильтром – батарея конденсаторов включена.

4 После проверки цепи преподавателем включить универсальный стенд и источник трехфазного напряжения. Подключить нагрузку и, постепенно увеличивая количество включенных ламп накаливания, установить ток нагрузки в пределах 0,5-1,5 А.

5 Измерить во всех опытах напряжение на входе выпрямителяU2 (клеммы А-N), среднее выпрямленное напряжение Uн ср (клеммы 1-2), напряжение пульсации Uосн (клеммы 1-3); результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

6 По результатам измерений рассчитать отношение среднего выпрямленного напряжения на нагрузке Uн.ср. к напряжению на входе выпрямителя U2 и коэффициент пульсации kп и сравнить полученные результаты с теоретическими значениями. Поскольку при опыте измеряется не амплитудное значение основной гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения Uосн. m, а действительное, то коэффициент пульсации необходимо определять по формуле: kп=

2 Uосн./Uн.ср.

Теоретические значенияUн.ср./U2 и kп установлены только для выпрямителей без фильтра.

7 По результатам проведенных опытов сделать вывод о совпадении опытных и теоретических данных, характеризующих работу выпрямителей, отметить эффективность применения сглаживающих фильтров для разных видов выпрямителей.

70