2. Подготовка к работе.

   1. Изучить принцип действия, схемы замещения однофазных выпрямителей и их основные расчетные и измеряемые параметры.

   2. Рассчитать однофазный выпрямитель с выводом нулевой точки трансформатора и LC фильтром, если задано:

U_d=15 B, I_d=100 мА, q₂=0,001, U₁=220B.

Расчет выполнить на ЭВМ типа СМ-4, расположенном в ауд. 220 «Р», по программе «ДИОД».

3. Рабочее задание.

   1. Собрать схему однофазного однополупериодного выпрямителя, изображенного на рис.1.

рис.1

2. Включить общее питание стенда. При загорании сигнальной лампы. Расположено над выключателем, тумблер « » поставить в верхнее положение.

3. Снять внешнюю характеристику U_d=f(I_d) выпрямителя по схеме рис.1. зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжения U_d, выпрямленного тока и напряжения на диоде U_ак. По окончании опыта выключить напряжение .

4. Собрать схему по рисунку 2. Включить напряжение питания . Снять внешнюю характеристику U_d=f(I_d) выпрямителя по схеме рис.2 RC-фильтром. Зарисовать осциллограммы напряжений U_d, U_ак и i_d. По окончании опыта выключить напряжение .

Рис.2

5. Собрать схему по рисунку 3. Включить напряжение питания . Снять внешнюю характеристику U_d=f(I_d) выпрямителя по схеме рис.3 RC-фильтром. Зарисовать осциллограммы напряжений U_d, U_ак и i_d. По окончании опыта выключить напряжение .

Рис.3

6. Собрать схему по рисунку 4. Включить напряжение питания . Снять внешнюю характеристику U_d=f(I_d) выпрямителя по схеме рис.4 с параметрическим стабилизатором. Зарисовать осциллограммы тока i_d и напряжения U_d. По окончании опыта выключить напряжение .

Рис.4

7. Собрать схему мостового выпрямителя, изображенную на рис.5 с RC-фильтром. Включить напряжение питания и снять внешнюю характеристику U_d=f(I_d). Зарисовать осциллограммы напряжений U_d, U_ак и i_d.

8. Повторить опыт по п.3.7 с LC-фильтром.

Рис.5

3.А. Учебно-исследовательская работа.

Составить схему однофазного двухпериодного выпрямителя, собранного по мостовой схеме с LC-фильтром и параметрическим стабилизатором.

Снять внешнюю характеристику выпрямителя по п.4.1 и сравнить её с внешними характеристиками выпрямителей, исследованных в подразделе 3.

4. Обработка результатов измерений.

   1. Построить внешние характеристики выпрямителей по пп. 3.3-3.6.

   2. Рассчитать коэффициенты пульсаций на выходе схем выпрямления по пп.3.3-3.8 и на нагрузке.

   3. Рассчитать коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора по п.3.6.

5. Методические указания.

   1. При снятии внешних характеристик ток в цепи нагрузки изменять от минимального, получающегося при размыкании цепи нагрузки, до 100 мА.

   2. Все осциллограммы напряжений U_d для данной схемы снимать при одинаковом усилении осциллографа.

   3. Все напряжения в схеме измерять одним и тем же вольтметром.

   4. Осциллограммы тока снимать при одинаковом значении среднего тока.

   5. Коэффициенты пульсаций на выходе выпрямителя и входе нагрузки определяются по формулам q₁=U_n1/U_d1; q₂=U_n2/U_d2; где U_n1, U_n2, U_d1, U_d2 – соответственно амплитуды n-ой гармоники напряжения и постоянные составляющие выпрямленного напряжения на входе и выходе сглаживающего фильтра. Обычно амплитуды гармоник определяются из ряда Фурье для симметричного относительно начала отсчета участка кривой невыпрямленного напряжения. В частном случае для двухполупериодного выпрямителя:

где m – число отрезков кривой напряжения Ud, повторяющихся за период частоты сети, т.е. m=km, где k = 1,2,3… Приведенная выше формула справедлива при

Коэффициент пульсаций выпрямителя без фильтра или на выходе фильтра, начинающегося с индуктивности, определяют из уравнения:

q₁ = U_n1/U_d1 = 2/m²-1.

Отношение q₁/q₂ = S характеризует степень сглаживания пульсаций фильтром и называется коэффициентом фильтрации или коэффициентом сглаживания.

6. По неизменной нагрузке R_н = const коэффициент стабилизации определяется как отношение:

Для параметрического стабилизатора U_вых = U_ст, где U_ст – напряжение стабилизации стабилитрона, соответствующее току стабилизации, протекающего через стабилитрон I_ст. напряжение на выходе стабилизатора:

где - балластное сопротивление (в схеме рис.4 обозначено R2).

Для определения целесообразно перейти к производной или , затем выражение в соотношении для производной обозначают как дифференциальное уравнение стабилитрона R_д, значение которого обычно производится в справочниках по полупроводниковым диодам.