Лабораторная работа №2 исследование однофазных выпрямителей.

Цель работы - ознакомиться с принципиальными схемами и исследовать работу однополупериодной, двухполупериодной со средней точкой и мостовой схем выпрямителей; изучить динамические свойства работы выпрямительного диода; оценить влияние емкостного сглаживающего фильтра на выходное напряжение.

Используемое оборудование:

- испытательный стенд со схемами выпрямителей;

- двухканальный осциллограф;

- сетевой понижающий трансформатор;

- цифровой вольтметр;

- генератор сигналов;

Программа работы

1. Изучите принципиальную схему однополупериодного выпрямителя (рис.2.1.). Присоедините к входу схемы вторичную обмотку понижающего трансформатора (~220/6 В).

С помощью осциллографа снимите и зарисуйте осциллограммы работы выпрямителя на активную нагрузку (R_н=620 Ом, конденсатор фильтра С отключен) следующих величин:

• входного напряжения U_вх;

• выходного напряжения U_н;

• напряжения на диоде U_vd;

• тока нагрузки I_н.

Рис.2.1

С помощью цифрового вольтметра измерьте следующие напряжения:

• действующее значение входного напряжения U_вх;

• среднее значение выходного напряжения U_н.

Падение напряжения на диоде в прямом направлении U и максимальное обратное напряжение U_обр.max определите по осциллограмме падения напряжения на диоде U_vd.

Средний ток нагрузки I_{н определяется расчетным путем:}

.

Проведите аналогичное осциллографирование и измерение с подключенным конденсатором фильтра С (ключ S замкнут). В дополнение к вышеприведенным величинам снимите осциллограмму тока заряда конденсатора С ( на резисторе Rш ).

По результатам измерений заполните соответствующие графы в табл.1.

Таблица 1

Схема выпрямителя	Активная нагрузка Rн=620 Ом						Активная нагрузка с емкостным фильтром С= 100 мкФ
	Uвх В	Uн В В	Iн мА мА	U В	Uоб В	Uвх В		Uн В	Iн мА	U В	Uоб В
Однополупериодная
Двухполупериодная со средней точкой трансформатора
Двухполупериодная мостовая

2.Изучите принципиальные схемы двухполупериодного со средней точкой трансформатора (рис.2.2) и мостового (рис.2.3.) выпрямителей и проведите исследования, аналогичные п.1.

Сравните одноименные осциллограммы и измеренные величины для разных схем выпрямителей между собой и оцените величины пульсаций напряжения на их выходах.

Рис.2.2

Рис.2.3

Сравните двухполупериодные схемы выпрямителей (рис.2.2 и 2.3) между собойи объясните их достоинства и недостатки с точки зрения выбора параметров диода и трансформатора, подтвердите свое объяснение результатами измерений.

3.Снимите нагрузочные характеристики U_н = f(I_н) для однополупериодной и двухполупериодной мостовой схем выпрямителей при различных значениях сопротивления нагрузки и емкости конденсатора фильтра (С=22 мкФ, С=100 мкФ). Снимите осциллограммы напряжения на нагрузке U_н и определите величину пульсаций напряжения на нагрузке:

Uп = U_{н(max) -} U_н(min) .

Ток нагрузки, как и ранее, определяется расчетным путем. Измеренные и рассчитанные значения занесите в табл. 2.

Начертите графики зависимостей U_н = f(I_н) и Uп = f(I_н) для двух вариантов емкости конденсатора фильтра, совместив на одном графике одинаковые зависимости для разных схем выпрямителей. Оцените влияния емкости конденсатора фильтра на величину выходного напряжения и его пульсаций.

Таблица 2

Схема выпрямителя	С = 22мкФ				С = 100мкФ
	RН Ом	UН В	IН мА	UП В	UН В	IН мА	UП В
Однополупериодная	
	620
	200
	155
Двухполупериодная мостовая	
	620
	200
	155

4. Исследуйте динамические (частотные) свойства диода. С этой целью на вход однополупериодной схемы выпрямителя подайте прямоугольное напряжение от генератора с амплитудой 5-10В (R_н=200 Ом). С помощью осциллографа снимите осциллограммы напряжений на входе схемы и на выводах анод - катод диода, при значениях частоты генератора:

f = 0.1; 1.0; 10 f_max,

где f_max- максимальная частота работы диодов (f_m=1 кГц для диода, установленного на стенде). Оцените время включения t_вкл и время выключения t_выкл диода при его работе на различной частоте.

Контрольные вопросы

1. Изобразите принципиальную схему выпрямителя:

• -однополупериодную;

• -двухполупериодную с средней точкой трансформатора;

• -двухполупериодную мостовую.

2. Какие достоинства и недостатки имеют каждая из вышеперечисленных схем выпрямителей?

3. Изобразите осциллограммы входного, выходного напряжений и падения напряжения на диоде для однополупериодной и двухполупериодной схем выпрямителей.

4. Объясните назначение трансформатора в схеме выпрямителя.

5. По каким параметрам подбираются диоды для различных схем выпрямителей?

6. Объясните назначение конденсатора С.

7. Как влияет на качество выпрямленного напряжения величина емкости фильтра С?

8. Какой параметр определяет качество выходного напряжения выпрямителя?

9. Как влияет на работу диода частота протекающего через него тока?

10. От чего зависит наклон внешней характеристики U_н=f(I_н) выпрямителя?

11. Какая зависимость между напряжением на нагрузке и входным напряжением для разных схем?