Лабораторная работа № 1

Исследование однополупериодного и мостового однофазного выпрямителей.

Исследование мостового выпрямителя с К.С — фильтром.

Цель: Исследование схем однополупериодного и мостового выпрямителей без фильтра и с КС - фильтром.

Приборы и оборудование: лабораторный стенд, коммутационные проводники, осциллограф. Основные теоретические положения.

Классификация выпрямителей: Для выпрямления однофазного переменного напряжения широко применяют три типа выпрямителей: Однополупериодный выпрямитель. Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Рис1.

Схема однополупериодного выпрямителя приведена на рис.1.

Выпрямитель состоит из трансформатора, ко вторичной обмотке которого последовательно подключены диод Д и нагрузочный резистор R_H.

Для упрощения анализа работы выпрямителей трансформатор и диод считают идеальными, т.е. принимают допущения: у трансформатора активное сопротивление обмоток, а у диода прямое сопротивление равны нулю; обратное сопротивление диода равно бесконечности; в трансформаторе отсутствуют потоки рассеяния.

Рис2.

Работу выпрямителя удобно рассматривать при помощи временных

диаграмм.

В первый полупериод, т.е. в интервале времени ОТ/2, диод закрыт, так как потенциал точки а выше потенциала точки Ь, под действием напряжения в цепи вторичной обмотки трансформатора возникает ток 1_Н . В интервале времени t диод закрыт, ток в нагрузочном резисторе отсутствует, к запертому диоду прикладывают обратное напряжение Ui.

Таким образом через нагрузочный резистор протекает пульсирующий ток:

Рис4

Из двухлолупериодных выпрямителей наибольшее распространение полупериодный мостовой выпрямитель(рис.4). Он состоит из трансформатора и четырех диодов подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной диагоналей моста подсоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой нагрузочный резистор. Каждая пара диодов (Д|, Д₃ и Д₃, Д₄) работает поочереде. Диоды Д,, Дз открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора (интервал времени 0 - Т/2), когда потенциал точки а выше потенциала точки Ь. При этом в нагрузочном резисторе появляется ток. В интервале диоды Д2Д4 закрыты.

В следующий полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора (интервал времени Т/2 - Т) потенциал точки b выше потенциала точки а,Д₂ Д₄ открыты, а диоды Д,, ДЗ - закрыты. В оба полупериода, как видно из рисунка ток через нагрузочный резистор имеет одно и то же направление.

Рис5.

Фильтры.

Коэффициент пульсации выпрямленных напряжений имеют следующие значения:

Однополупериодный однофазный выпрямитель 1,57

Двухполупериодный однофазный выпрямитель 0,67

Трехфазный выпрямитель с нейтральным выводом 0,25

Трехфазный мостовой выпрямитель 0,057

С такими коэффициентами пульсации выпрямленное напряжение использовать нельзя так как ухудшается работа электронных устройств.

Для решения данной проблемы используются сглаживающиеся фильтры.

Сглаживающиеся фильтры - устройства, предназначенные для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения.

Основными элементами сглаживающих фильтров является конденсаторы, индуктивные катушки и резисторы, сопротивления которых различны для постоянного и переменного токов. Для постоянного тока сопротивление конденсатора равно бесконечности, а сопротивление индуктивной катушки очень мало. Сопротивление резистора постоянному току (статистическое сопротивление) на два-три порядка меньше сопротивления переменному току (динамическое сопротивление). Основным параметром, характеризующим эффективность действия сглаживающего фильтра, является коэффициент сглаживания, равный отношению коэффициентов пульсаций на входе и выходе фильтра:

Схема включения однозвенневого емкостного фильтра с однополупериодным выпрямителем (а) и диаграмма напряжения однополупериодного выпрямителя емкостным фильтром (в).

Вывод:

Изучили принципы действия и назначение работы диода в схеме.