Лабораторная работа № 7.

Однополупериодные и двухполупериодные выпрямители.

Мостовой выпрямитель.

Емкостной фильтр на выходе выпрямителя.

Цель

1. Анализ процессов в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

2. Сравнение форм входного и выходного напряжения для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

3. Определение среднего значения выходного напряжения (постоянной составляющей) в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

4. Определение частоты выходного сигнала в схемах однополупериодного выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.

5. Сравнение максимальных значений выходного напряжения для схем двухполупериодного и однополупериодного выпрямителей.

6. Сравнение частот выходного сигнала для схем двухполупериодного и однополупериодного выпрямителей.

7. Анализ обратного напряжения U_max на диоде в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

8. Исследование работы трансформатора в схеме выпрямителя.

9. Анализ процессов в схеме выпрямительного диодного моста.

10. Исследование осциллограмм входного и выходного напряжения для выпрямительного моста.

11. Сравнение осциллограмм выходного напряжения выпрямительного моста и двухполу-периодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.

12. Измерение среднего значения выходного напряжения (постоянная составляющая) в схеме выпрямительного моста.

13. Сравнение максимального напряжения на диодах в мостовом и двухполупериодном выпрямителях.

14. Сравнение частот выходного напряжения в мостовом и двухполупериодном выпрямителях.

15. Вычисление максимального обратного напряжения U_max на диоде выпрямительного моста.

16. Исследование влияния конденсатора на форму выходного напряжения однополупери-одных и двухполупериодных выпрямителей.

17. Измерение частоты выходного напряжения выпрямителя с емкостным фильтром.

18. Исследование влияния величины емкости конденсатора фильтра на среднее значение выходного напряжения.

19. Сравнение среднего значения выходного напряжения для однополупериодных и двухполупериодных выпрямителей с емкостным фильтром.

Приборы и элементы

Источник переменного напряжения

Трансформаторы

Кремниевые диоды 1N4001

Резисторы

Краткие сведения из теории

Однополупериодные и двухполупериодные выпрямители.

Среднее значение выходного напряжения U_d (постоянная составляющая) однополупериодого выпрямителя (рис. 7.1) вычисляется по формуле:

. (7.1.)

Значение U_d двухполупериодного выпрямителя (рис. 7.2) вдвое больше:

. (7.2.)

Частота выходного сигнала f для схемы с однополупериодным или двухполупериодным выпрямителем вычисляется как величина, обратная периоду выходного сигнала:

.

При этом период сигнала на выходе однополупериодного выпрямителя в два раза больше, чем у двухполупериодного. Максимальное обратное напряжение U_max нa диоде однополупериодного выпрямителя равно максимуму входного напряжения. Максимальное обратное напряжение U_max на каждом диоде двухполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки трансформатора равно разности удвоенного максимального значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора U_2m и прямого падения напряжения на диоде U_ПР:

Мостовой выпрямитель.

Коэффициент трансформации определяется отношением числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки трансформатора в схеме рис. 7.3 составляет 20:1.

Среднее значение выходного напряжения U_d (постоянная составляющая) мостового выпрямителя (рис. 7.3) вычисляется по формуле:

, (7.3.)

где максимум вторичного напряжения на полной обмотке трансформатора U_2m вычисляется по формуле:

, (7.4)

U_1m - максимальное значение напряжения на первичной обмотке трансформатора.

Максимальное обратное напряжение U_max на каждом диоде для схемы с выпрямительным мостом равно напряжению на вторичной обмотке U_2m.

Частота выходного напряжения f для схемы с двухполупериодным мостовым выпрямителем вычисляется по формуле:

, (7.5)

где Т - период напряжения на выходе выпрямителя.

Емкостной фильтр на выходе выпрямителя.

Если включить на выход любого из выпрямителей конденсатор, то переменная составляющая выходного напряжения будет ослаблена. Среднее значение выходного напряжения U_d выпрямителя с емкостным фильтром может быть приближенно оценено из соотношения:

, (7.6)

где U_2max и U_2min - максимум и минимум выходного напряжения,

.

Для оценки качества фильтра обычно используют коэффициент пульсаций q выходного напряжения, который вычисляется из соотношения:

(7.7)

На рисунках 7.4 и 7.5 показаны соответственно однополупериодный и двухполупериодный выпрямители с емкостным фильтром на выходе.

Порядок проведения экспериментов

!!! Резистор в цепи первичной обмотке трансформатора должен быть 0,01 Ом !!!

Эксперимент 1. Исследование входного и выходного напряжения однополупериодного выпрямителя.

а). Соберите схему (рис. 7.1). Включите схему. Зарисуйте графики в разделе "Результаты экспериментов". Измерьте и запишите максимальные входные и выходные напряжения.

б). Измерьте период Т выходного напряжения по графику и запишите результат в раздел "Результаты экспериментов". Вычислите частоту выходного сигнала.

в). Определите максимальное обратное напряжение U_max на диоде и запишите в раздел "Результаты экспериментов".

г). Вычислите коэффициент трансформации как отношение амплитуд напряжений на первичной и вторичной обмотке трансформатора в режиме, близком к холостому ходу. Запишите результат в раздел "Результаты экспериментов".

д). Вычислите среднее значение выходного напряжения U_d (постоянная составляющая). Результат запишите в раздел "Результаты экспериментов". Запишите постоянную составляющую напряжения на выходе.

Эксперимент 2. Исследование входного и выходного напряжений двухполупе-риодного выпрямителя с отводом от средней точки трансформатора.

а). Соберите схему (рис. 7.2). Зарисуйте полученные графики в разделе "Результаты экспериментов". Измерьте и запишите максимальные входные и выходные напряжения.

б). Измерьте период Т по графику выходного напряжения и запишите результат в раздел "Результаты экспериментов". Вычислите частоту выходного сигнала.

в). По осциллограмме выходного напряжения, определите максимальное обратное напряжение U_max на диоде. Запишите результат в раздел "Результаты экспериментов".

г). Вычислите среднее значение U_d выходного напряжения (постоянная составляющая) Запишите результат в раздел "Результаты экспериментов". Запишите постоянную составляющую напряжения на выходе.