Лабораторный практикум 31 32 33 34

4.Повторить измерения по п. 3 при включенном индуктивном фильтре. Напряжение пульсаций измерять на входе и выходе фильтра.

5.Повторить измерения по п. 3 при включенном LC фильтре (Um измерять на входе и выходе фильтра ).

6.Повторить (по заданию преподавателя) измерения по п. 3 при включенном многозвенном фильтре (Um измерять с помощью осциллографа на входе и выходе фильтра).

7.Повторить (по заданию преподавателя) измерения по п. 3 при включенном многозвенном фильтре (Um измерять с помощью осциллографа на входе и выходе фильтра). При выполнении заданий по п. 3-6 ток нагрузки желательно устанавливать равным

IH 0 , IH 0,25, IH 0,5, IH 0,75IНОМ , IH IНОМ .

Номинальное значение тока нагрузки указано на стенде.

По результатам выполненной работы могут быть определены следующие, параметры выпрямителей: коэффициент пульсаций, КПД, выходное (внутреннее) сопротивление, коэффициенты сглаживания фильтров и их зависимость от тока нагрузки. Так, для построения внешней характеристики выпрямителя величину тока нагрузки I0 в выбранном масштабе откладывают по оси абсцисс, а значение U0 – по оси ординат. Соединив полученные экспериментальные точки, получим внешнюю характеристику выпрямителя (рисунок 2, в), пользуясь которой можно в соответствии с (I) определить внутреннее сопротивление выпрямителя. Такие графики следует построить для всех исследованных схем выпрямления при их работе на нагрузку активного характера и при включенных фильтрах. Коэффициенты пульсаций и

вычисляются по (3) и (4) соответственно. По результатам вычислений построить графики для всех исследованных схем выпрямления. Вычислить

где I0 Iном .

4 ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К РАБОТЕ

1.Что является объектом исследования в данной работе?

2.Из каких основных частей состоит выпрямительное устройство?

3.Какие бывают схемы выпрямления? Как определить коэффициент пульсаций?

4.Как включить (укажите положение переключателей) заданную схему фильтра?

5.Как включить (укажите положение переключателей) заданную схему выпрямления?

6.Как измерить напряжение холостого хода выпрямительного устройства?

5 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Перечень измерительных приборов с указанием наименования прибора, типа измерительного механизма, класса точности, пределов измерения.

2.Схема экспериментальной установки.

3.Таблицы с результатами измерений.

4.Осциллограммы токов и напряжений в отдельных элементах схемы с указанием амплитудных значений (по результатам измерений).

5.Графики внешних характеристик U0(I0), коэффициента пульсаций KП (I0) , Kсгл (I0 ).

6.Рассчитанные значения RB и η для всех исследованных схем.

7.Выводы и рекомендации по использованию исследованных схем выпрямителей и фильтров. Результаты анализа уровня U0 и Um для различных схем выпрямления (при активной нагрузке).

13

6 ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

1.По каким критериям оценивают выпрямительные устройства?

2.От чего и как зависит внешняя характеристика выпрямительного устройства?

3.От чего и как зависит коэффициент пульсаций выходного напряжения?

4.Объясните принцип действия однофазной схемы выпрямления.

5.Объясните принцип действия однофазной мостовой схемы выпрямления.

6.Изобразите временные диаграммы напряжения на вентиле, тока вентиля и напряжения на нагрузке дня однофазного (однополупериодного) выпрямителя с емкостным фильтром.

7.Пользуясь основными соотношениями для напряжений и токов выпрямителей без фильтров, произвести сравнительную оценку различных схем выпрямления.

8.Как отличаются средние значения напряжений на нагрузке на холостом ходу в выпрямительном устройстве с емкостным и индуктивным фильтрами и без фильтра?

9.От чего, и как зависит внутреннее сопротивление выпрямительного устройства?

10.Какие схемы выпрямления и фильтры целесообразно использовать при больших токах нагрузки, почему?

11.Какие схемы выпрямления и фильтры следует использовать при малых токах нагрузки, почему?

14

Лабораторная работа №32 РЕГУЛИРУЕМЫЙ ОДНОФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Цель работы: изучить принцип действия и устройство однофазного однополупериодного выпрямителя, экспериментально получить внешнее характеристики при различной нагрузке.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

1.1 Назначение и принцип работы регулируемого выпрямителя

Вустройствах с регулируемым электроприводом (трамвай, троллейбус, станки, краны

ит. д.) желательно использовать экономичные источники питания с регулируемым выходным напряжением. Получить источник питания с высоким КПД можно, если использовать в выпрямителе вентиль с ключевой характеристикой (включено r 0 , выключено r ).

Блок-схема регулируемого выпрямителя представлена на рисунке 1, принцип действия поясняется временными диаграммами (рисунок 2). На однополупериодный выпрямитель подается переменное напряжение U~ . Нерегулируемый выпрямитель имеет на выходе одну

положительную полуволну, Uвых пунктирная линия. В регулируемом выпрямителе использован управляемый вентиль, который даже при положительной полуволне пропускает ток только тогда, когда на него подан управляющий импульс.

Рисунок 1 – Блок-схема регулируемого выпрямителя

В схеме регулируемого однофазного выпрямителя (РОВ) использован фазовращатель, который позволяет регулировать фазовый сдвиг Yзад напряжения Uф относительно U~ (рису-

нок 2) в широких пределах.

При переходе напряжения Uф с минуса на плюс формирователь вырабатывает им-

пульс Uупр , который включает управляемый вентиль (его сопротивление r 0 ), и оставшуюся часть полупериода на выходе выпрямителя действует напряжение Uвых .

15

Рисунок 2 – Временные диаграммы напряжений

1.2 Принцип действия тиристора

В качестве управляемого вентиля в схемах регулируемых выпрямителей используется тиристор (рисунок 3), представляют собой четырехслойную структуру. Один из трех p–n– переходов ( p1 n1 , n1 p2 и p2 n2 ) при любой полярности анодного напряжения заперт, о чем говорят кривые обратного и прямого напряжения (участок 01). Таким образом, при любой полярности напряжения тиристор заперт.

Рисунок 3 – Тиристор: а – структура, б – условное изображение, в – вольт-амперная характеристика

Однако превышение допустимой величины напряжения приведет к пробою и выводу тиристора из строя, а превышение прямого напряжения Uпр вызовет включение тиристора

(рисунок 3, б) и переход его на рабочий участок 2-3.

16

Рисунок 4 – Характеристика регулируемого выпрямителя

2 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Экспериментальная установка содержит собственно регулируемый выпрямитель, ваттметр для измерения потребляемой выпрямителем мощности, вольтметр напряжения нагрузки, амперметр и осциллограф (рисунок 5). Регулируемый выпрямитель собран на тиристоре Д238 по однополупериодной схеме. Мостовой фазовращатель (два плеча – обмотки трансформатора; два других плеча – переменный резистор r и емкость C ) позволяет задавать запаздывание от 0 до 150 .

Формирователь импульсов собран на усилителе с большим коэффициентом усиления. Управляющий импульс формируется с помощью емкостной резисторной цепочки.

3 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомится с установкой, записать основные параметры приборов.

2.Включить питание стенда и, задавая по осциллографу несколько значений çàä , снять для каждого из них показания приборов при различных Ií ñð . Данные занести в табли-

цу 1.

Рисунок 5 – Схема лабораторной установки

Таблица 1

18

3. Снять с осциллографа диаграммы напряжений нагрузки (при Ií ñð 0 ) и импульсы

управляющего напряжения.

4. Устанавливая значения çàä при RH const (задается преподавателем), снять показания Uí ñð . Данные занести в таблицу 2.

4 ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К РАБОТЕ

1.Какой выпрямитель называется управляемым?

2.Где применяются регулируемые выпрямители?

3.Как снимается характеристика Uí .ñð f Ií ñð ?

4.Как снимается характеристика f Ií ñð ?

5.С какой целью в схему включен ваттметр?

6.Почему приборы, измеряющие Uí ñð и Ií ñð , магнитоэлектрической системы?

7.Как измерить амплитуду напряжения с помощью осциллографа?

5 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Перечень приборов и оборудования с указанием основных параметров.

2.Таблица с экспериментальными данными. Сравнить измеренные значения Uí ñð при

различных зад И рассчитанные по формуле (2). Рассчитать kB , kn max и Uî ámax /Uí ñð .

3.Характеристики Uí ñð f (Ií ñð ) и f (Iн.ср ) при различных значениях çàä строятся на одной координатной сетке. По ним определить приведенное (внутреннее) сопротивление выпрямителя. Характеристика Uí ñð f (R) при RH const .

4.Осциллограммы напряжений на нагрузке.

5.Схема соединений может быть представлена либо принципиальной схемой выпрямителя, либо блок-схемой установки.

6.Сделать вывод о проделанной работе.

6 ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

1.Объясните принцип действия регулируемого выпрямителя.

2.Поясните назначение элементов на блок-схеме регулируемого выпрямителя.

3.В каком случае можно получить высокий КПД выпрямителя?

4.Что такое тиристор? Объясните принцип его действия.

5.Поясните вольт-амперную характеристику тиристора.

6.Что такое коэффициент выпрямления? Как на него влияет схема выпрямления?

19

7.Что такое коэффициент пульсации? Как его величина изменяется с изменением çàä и схемы выпрямления?

8.Какую роль играет величина обратного напряжения?

9.Объясните ход внешней характеристики выпрямителя Uí .ñð f Ií ñð .

10.Объясните ход кривой f Ií ñð .

11.Что изменится в работе регулируемого выпрямителя, если поменять местами концы, идущие от фазовращателя к формирователю?

20

Лабораторная работа №33 ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы:

1.Ознакомиться с принципом действия, режимами работы и характеристиками параметрических стабилизаторов.

2.Практически ознакомиться с методами испытаний параметрических стабилизаторов, получить инженерные навыки анализа технических параметров стабилизаторов.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

1.1 Назначение параметрических стабилизаторов напряжения

Параметрические стабилизаторы нашли широкое применение в качестве источников опорного напряжения в компенсационных стабилизаторах, в измерительных преобразователях и т. д. Они характеризуются малой потребляемой мощностью.

Сущность параметрического метода стабилизации заключается в том, что при изменении входного напряжения одновременно изменяются параметры нелинейных элементов, входящих в схему стабилизатора таким образом, что относительное изменение выходного напряжения значительно меньше относительного изменения входного напряжения.

В качестве нелинейных элементов могут использоваться газоразрядные приборы, феррорезонансные устройства, а также кремниевые стабилитроны, получившие наибольшее распространение и применяемые для стабилизации напряжения от единиц до сотен вольт при работе в диапазоне токов от микроампер до единиц ампер.

Рисунок 1 – Обобщенная схема параметрического стабилизатора

21

1.2 Основные электрические параметры стабилизаторов

Рассматривая параметрический стабилизатор как четырехполюсник (рисунок 1), можно записать для него уравнения:

Из этих выражений можно установить основные электрические параметры стабилиза-

тора:

U2 – коэффициент передачи постоянного напряжения;

U1

U2I2 – коэффициент полезного действия стабилитрона;

U1I1

Указанные параметры стабилизатора могут изменяться во времени ввиду нестабильности элементов схемы (например, при их старении).

1.3 Принцип действия параметрического стабилизатора напряжения

На рисунке 2 приведена принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения, а на рисунке 3 – его основные характеристики.

Рисунок 2 – Схема параметрического стабилизатора

22