Работа №1. Исследование однополупериодной и двухполупериодной схем выпрямителей.

Цель работы: изучение принципа работы одно- и двухполуперодной схем выпрямителя, а также назначение и работу сглаживающих фильтров.

Теоретическая часть

В схеме однополупериодного выпрямления (рис. 1, а) в течение первого полупериода (полярность напряжения вторичной обмотки трансформатора указана без скобок) ток нагрузки проходит по цепи, вывод 1 трансформатора , диод , резистор R_Н, вывод 2. При этом на нагрузке появляется синусоидальный импульс напряжения (рис. 1, в), а на диоде - прямое напряжение (рис. 1, г). В течение следующего полупериода (полярность напряжения указана в скобках) в цепи нагрузки протекает малый обратный ток диода , максимальное обратное напряжение на котором будет равно амплитуде вторичного напряжения .

Рис1. Схема однополупериодного выпрямителя (а) и ее временные диаграммы (б-г)

Так как при однополупериодном выпрямлении выходное напряжение один раз за период достигает максимального значения, частота его пульсаций равно частоте сети.

В схеме двухполупериодного выпрямления с нулевым выводом (рис. 2, а), временные диаграммы которой показаны на рис. 2, б-е, в первый полупериод в точке 1 относительно точки 2 действует положительное напряжение, а в точке 3 - отрицательное. Вторичную обмотку трансформатора выполняют так, чтобы в точках 1 и 3 были одинаковые, но противофазные относительно точки 2 напряжения и . Напряжение вызывает ток , который протекает по цепи: точка 1, диод , резистор , точка 2 (т.е. ток в нагрузку поступает с верхней половины вторичной обмотки трансформатора ). Ток создает на резисторе R_Н падение напряжения , полярность которого указана, а амплитуда равна амплитуде напряжения между точками 1 и 2. В течение этого полупериода диод закрыт напряжением, действующим между точками 1 и 3, максимальное значение которого равно амплитудному значению напряжения на всей вторичной обмотке трансформатора или двойной его амплитуде 2 на ее половине. При этом на проводящем ток в течение всего полупериода диоде образуется небольшое прямое падение напряжения .

Рис.2. Схема двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом (а) и ее временные диаграммы (б-е)

В следующий полупериод диод начинает проводить ток по цепи: точка 3, диод , резистор , точка 2. При этом на нагрузке появляется синусоидальный импульс напряжения той же полярности, что и в первый полупериод. Диод в течение второго полупериода закрыт.

Таким образом, диоды поочередно проводят ток в нагрузку.

Частота пульсаций выходного напряжения при двухполуперидном выпрямлении равна удвоенной частоте напряжения сети, так как за один период ток нагрузки достигает максимума.

Практическая часть

Оборудование.

1. Лабораторный стенд 87Л-01.

2. Осциллограф С1-83.

Задание.

Изучить принцип работы одно - и двухполупериодного выпрямителей, а также работу сглаживающего фильтра.

Порядок выполнения работы.

1. На коммутирующей плате №1 соберите схему однополупериодного выпрямителя, используя сменную панель №8 следующий набор радиоэлементов: - диод КД10З, , - 20 мкФ, - 200 Ом, - 510 Ом

2. Соедините гнезда ~15В стенда с гнездами 1 и 2 схемы.

3. Включите стенд 87Л-01.

2. Снимите осциллограммы на гнездах 1,2 и 3,4, замерьте напряжение и посчитайте коэффициент пульсаций на гнездах 4, 5.

3. Измените номинал резистора на 1 кОм и посчитайте коэффициент пульсаций на гнездах 4, 5.

4. Измените номинал резистора на 1,6 кОм и посчитайте коэффициент пульсаций на гнездах 4, 5.

5. Измените номинал резистора на 510 Ом, номинал конденсаторов , на 50 мкФ и повторите п.5.

6. Разберите схему однополупериодного выпрямителя, соберите схему двухполупериодного выпрямителя, используя те же номиналы, что для однополупериодного выпрямителя (п. 1, диод - КД103).

2. Произведите измерения согласно п.4.

3. Отчет должен содержать схему электрическую принципиальную, осциллограммы, данные по измерению напряжений и расчета пульсаций.

Внимание! все изменения номиналов производить только при выключенном стенде 87л-01!

Работа №2. Исследование мостовой схемы выпрямителя.

Цель работы: изучение принципа работы мостовой схемы выпрямителя.

Теоретическая часть

В схеме однофазного мостового выпрямителя (рис. 1, а), временные диаграммы которой показаны на рис.1, б - е, вторичная обмотка трансформатора рассчитана на тоже напряжение ,что и половина вторичной обмотки трансформатора в схеме двухполупериодного выпрямления.

В первый полупериод в точке 1 трансформатора действует положительное по отношению к точке 2 напряжение и ток протекает по цепи: точка 1, диод , резистор , диод , точка 2. На нагрузке образуется падение напряжения Ur_н , знаки которого указаны на рисунке 1, а без скобок. В течение этого полупериода диоды и тока не проводят, так как закрыты поступающим на них через открытые диоды и напряжением , максимальное значение которого равно его амплитуде . Таким образом, в однофазной мостовой схеме максимальное напряжение закрытого диода вдвое меньше, чем в двухполупериодной.

Рис.1. Схема однофазного мостового выпрямления (а) и ее временные диаграммы (б-е)

В следующий полупериод при изменении напряжения на вторичной обмотке трансформатора на противофазное (на рис. 1, а полярность указана в скобках) ток нагрузки протекает по цепи: точка 2, диод , резистор , точка 1, т.е. в том же направлении, что и в первый полупериод.

Частота пульсаций выпрямленного напряжения в мостовой схеме, как и в двухполупериодной, равна удвоенной частоте сети.

Практическая часть

Оборудование.

1. Лабораторный стенд 87Л-01.

2. Осциллограф С1 -83.

Задание.

Изучить принцип работы однофазной мостовой схемы выпрямления.

Порядок выполнения работы.

1. На коммутирующей плате №1 на сменной панели №9 соберите схему мостового выпрямителя, используя элементы используя следующих номиналов: ... - диодКД103, , - 20мкФ, - 200 Ом, - 510 Ом

2. Соедините гнезда ~15В стенда с гнездами 1,2 схемы.

3. Снимите осциллограммы на гнездах , и 3,4 замерьте напряжение и посчитайте коэффициент пульсаций на гнездах 3,4.

4. Измените номинал резистора на 1 кОм и снимите осциллограммы согласно п.З.

5. Измените номинал резистора на 1,6 кОм и снимите осциллограммы согласно п.З.

6. Измените номинал конденсаторов , на 50 мкФ и повторите п.4.

Отчет должен содержать схему электрическую принципиальную, осциллограммы, данные по измерению напряжений и расчета пульсаций

Внимание! все изменения номиналов производить только при выключенном стенде 87л-01!

Работа №3. Исследование параметрического стабилизатора напряжения.

Цель работы: изучение принципа работы параметрического стабилизатора напряжения с помощью стабилитрона при изменении напряжения питания и нагрузки.

Теоретическая часть

В параметрических стабилизаторах напряжения (рис. 1) используется малая зависимость напряжения стабилитрона от проходящего через него тока. При этом входное напряжение

(см. рис. 1) распределяется между ограничивающим резистором и параллельно включенными стабилитроном и резистором нагрузки .

Рис.1. Схема параметрического стабилизатора напряжения

Схему стабилизатора рассчитывают так, чтобы при полных изменениях напряжения сопротивления нагрузки соответствовал рабочему участку стабилитрона. В этом случае напряжение на нагрузке изменяется не более, чем на , т.е. будет стабильным. При импульсном изменении нагрузки параллельно стабилитрону включают конденсатор (рис. 1), зарядом которого поддерживается выходное напряжение в моменты увеличения нагрузки.

Параметрический стабилизатор имеет порядка 20 - 30. Больший получают последовательным включением двух параметрических стабилизаторов, но в этом случае недопустимо мал КПД.

Параметрические стабилизаторы применяют в качестве вспомогательных опорных источников напряжения в стабилизаторах напряжения и тока других типов, а также когда ток нагрузки невелик - несколько миллиампер.

Практическая часть

Оборудование.

1. Лабораторный стенд 87Л-01.

2. Блок питания БП-47.

Задание.

Ознакомиться с параметрическим стабилизатором напряжения и его основными параметрами и характеристиками.

Порядок выполнения работы.

1. Соберите схему стабилизатора, используя сменную панель №10 и коммутирующую плату №1, не устанавливая конденсаторы , и диоды ... . Резистор номиналом 510 Ом установите на место стабилитрона , а стабилитрон Д814А на место резистора . Вместо диода установите резистор 510 Ом, вместо резистора подключите миллиамперметр.

2. На блоке питания Б5-47 установите напряжение 10 В и ограничение тока 40 мА.

3. Соедините гнезда 1 и 2 схемы соответственно с гнездами «+» и «-» блока питания Б5-47.

4. Включите стенд 87Л-01 и блок питания Б5-47.

5. Увеличивая напряжение блока питания Б5-47 (через 1 В) снимите характеристику стабилитрона и занесите данные в таблицу.

6. Измените номинал резистора на 1 кОм и повторите п.6.

7. Измените номинал резистора на 1,6 кОм и повторите п.6.

6. Отчет должен содержать схему электрическую принципиальную стабилизатора и данные согласно п. 5 - 7.