Файл: М. А. Бончбруевича.docx

Данные определения зависимости U_он = f(I_он)

Таблица 1.1

I н , mА		U он , В
	без фильтра	с L - фильтром	с LC - фильтром
300
200
100
50
0

Экспериментальное определение коэффициента пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра
Коэффициент пульсаций по 1-й гармонике определяется как отношение амплитуды 1-й гармоники выпрямленного напряжения к его среднему значению (постоянной составляющей)

Кп (1.1)



Среднее значение выпрямленного напряжения U_он измеряется вольтметром PV 2.

Амплитуду 1-й гармоники U_м1 можно определить с помощью осциллографа по формуле
(1.2)
где U_м - максимальное значение переменной составляющей (рис.1.3)

₁- коэффициент первой гармоники, получаемый при разложении выпрямленного напряжения в ряд Фурье. ₁ = 0,404 при числе пульсаций за один период m_n = 6.

При наличии фильтра в цепи нагрузки остаются практически только колебания 1-й гармоники. Используя вольтметром PV2 , можно измерить действующее значение 1-й гармоники U₁ и определить ее амплитуду U_м1 по формуле :
U₁ (1.3)
где U₁ - действующее значение 1-й гармоники выпрямленного напряжения (показания вольтметром PV2 в положении «»).

---

Для определения коэффициента пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра необходимо:

отключить сглаживающий фильтр;

установить ток нагрузки I_он =300 mА (при работе выпрямителя без фильтра);

измерить вольтметром РV2 среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке U_он ;

определить максимальное значение переменной составляющей выпрямленного напряжения, для этого следует:

осциллографом измерить (в точках 6, 7) максимальное значение переменной составляющей U _м ;

определить значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения по формулам (1.2) и (1.1);

измерить вольтметром РV2 (в точках 6, 7) действующее значение переменной составляющей U₁ выпрямленного напряжения;

определить значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения по формулам (1.3) и (1.1).
Экспериментальное определение коэффициентов сглаживания пульсаций фильтров L и LC
Коэффициент сглаживания пульсаций определяется по формуле
(1.4)
где К_п1 - коэффициент пульсаций по 1-й гармонике выпрямленного

напряжения без фильтра (на входе фильтра);

К_п1н - коэффициент пульсаций по 1-й гармонике выпрямленного напряжения после фильтра ( на нагрузке).

Для определения коэффициента сглаживания пульсаций необходимо:

включить индуктивный сглаживающий фильтр;

установить ток нагрузки I_н =300 mА;

при помощи вольтметра РV2 (в точках 6, 7) определить амплитуду 1-й гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения U_м1 на нагрузке;

вольтметром РV2 измерить среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке U_он;

определить коэффициент сглаживания пульсаций индуктивного фильтра, используя формулы (1.1) и (1.4);

повторить эксперимент для токов I_н =200 mА и I_н =100 mА;

включить LC - фильтр и определить К_сп при токе I_н =300 mА; данные измерений и вычислений занести в табл.1.2.
Данные определения коэффициента сглаживания пульсаций фильтров L и LC

Таблица 1.2.

Фильтр	I н ,	Измерено		Вычислено
	mА	Uон , В	U м1 , В		К п1н	Ксп
	300
L	200
	100
	50
LC	300

---

Снятие осциллограмм напряжений и токов
Отключить сглаживающий фильтр. Установить ток I_н =100 mА.

Зарисовать с экрана осциллографа кривые изменения (за 2-3 периода):

напряжения вторичной обмотки трансформатора U₂;

напряжения на нагрузке U_н;

напряжения на диоде U_д;

тока вторичной обмотки трансформатора i₂.

Включить индуктивный фильтр, установить ток нагрузки I_н =100 mА и снова зарисовать кривые изменения, указанные выше.

Обобщить результаты осциллографирования в виде временных диаграмм. Осциллограммы должны иметь одинаковый масштаб по оси времени.

---

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ДВУХТАКТНОГО

ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Цель работы

Закрепить знания по принципу действия и рабочим свойствам однофазного двухтактного выпрямителя.

Практически освоить методику экспериментального определения характеристик и основных параметров однофазного двухтактного выпрямителя.

Программа работы

5. 
   Экспериментально определить внешние характеристики однофазного двухтактного выпрямителя U_он = f(I_он), коэффициент пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра К_п, коэффициент сглаживания пульсаций К_сп С фильтра, LC фильтра и CLC фильтра .
   
6. 
   Снять осциллограммы напряжений и токов.
   
7. 
   На основании экспериментальных данных построить на одном графике внешние характеристики однофазного двухтактного выпрямителя U_он = f(I_он). Для всех внешних характеристик определить процентное изменение напряжения ∆U_вых , %
   
8. 
   На основании экспериментальных данных построить на графике зависимость К_сп = f(I_он) для емкостного сглаживающего фильтра.
   

Экспериментальное исследование однофазного двухтактного выпрямителя
Экспериментальное исследование однофазного двухтактного выпрямителя проводится на учебной лабораторной установке «Электропитание устройств связи», с использованием сменного блока «Исследование схем выпрямителей».

Схема исследования макета приведена на рис. 2.1. Схема собирается студентами и предъявляется преподавателю.

Для построения схемы выпрямления (диодного моста) используются диоды VD1,VD2 и VD7,VD8, расположенные на центральной панели лабораторной установки.

Напряжение на схему выпрямления подается от однофазной сети, расположенной на левой панели лабораторной установки. Поэтому вход диодного моста необходимо соединить с гнездами 1 и 3 вторичной обмотки однофазного трансформатора. Для возможности контролирования тока обмотки используется резистор Rш=1Ом, который следует подключить между вторичной обмоткой трансформатора (гнездо 1) и анодом диода VD7.

Напряжение с выхода схемы выпрямления следует подавать на гнезда 1 и 2 правой панели лабораторной установки, на которой расположены сглаживающие фильтры и активная нагрузка.


Рис. 2.1 Однофазная двухтактная схема выпрямления со сглаживающим фильтром.
Подключение отдельных элементов сглаживающих фильтров схемы производится соответствующими тумблерами S1,S2,S3 и S4, назначение которых ясно из схемы. Верхнее положение рычага каждого тумблера соответствует замкнутому состоянию его контактов.

Для подключения активной нагрузки между гнездами 3 и 4 блока нагрузок необходимо установить перемычку. В качестве нагрузки выпрямителя используется переменный резистор блока нагрузок. Регулирование тока, протекающего через нагрузку, производится ручками «R_н грубо» и «R_н точно»

Измерения осуществляются с помощью приборов, находящихся в верхнем ряду левой и правой панелей лабораторной установки, а также осциллографом.

Напряжения и токи в различных точках схемы выпрямления можно контролировать с помощью вольтметра PV1 и миллиамперметра PА1, которые позволяют измерять постоянную и переменную составляющие напряжений и токов. Для подключения миллиамперметра используется сопротивление шунта Rш =1 Ом. Для наблюдения формы токов (например, тока вторичной обмотки трансформатора i₂) вход осциллографа также подключается к резистору Rш.

Напряжение на резисторе нагрузки и ток, протекающий через резистор, измеряются вольтметром PV2 и миллиамперметром PА2. Вольтметр PV2 позволяет измерять как постоянную, так и переменную составляющие напряжения.

Снятие внешних характеристик выпрямителя

Для снятия внешних характеристик выпрямителя необходимо:

вольтметр PV1 установить в режим измерения переменного напряжения;

вольтметр PV2 установить в режим измерения постоянного напряжения;

отключить сглаживающий фильтр (тумблер S1, S2 - замкнут, S3 и S4 - разомкнут;

включить питание установки выключателем «СЕТЬ – ВКЛ»;

нажатием кнопки «ОДНОФАЗНАЯ СЕТЬ – ВКЛ» включить питание схемы;

изменяя величину сопротивления нагрузки, ручками «R_н грубо» и «R_н точно» установить на миллиамперметре PА2 значения тока I_н : 200, 150, 100, 50 и 0 mА, фиксируя каждый раз вольтметром PV2 среднее значение выпрямленного напряжения U_он ;

повторить измерения для работы выпрямителя с емкостным фильтром (подключив С2 тумблером S4), а также с Г-образным фильтром LС (используя тумблеры S1 и S4);

данные измерения занести в табл. 2.1.
Данные определения зависимости U_он = f(I_он)

Таблица 2.1

I н , mА		U он , В
	без фильтра	с C - фильтром	с LC - фильтром
200
150
100
50
0

---

По данным таблицы построить внешние характеристики однофазного двухтактного выпрямителя U_он = f(I_он).

Важным параметром выпрямительного устройства является процентное изменение напряжения ∆U_вых , %

(2.1)
где:

U_ох - среднее значение выпрямленного напряжения при разомкнутой цепи нагрузки (холостой ход);

U_он - среднее значение выпрямленного напряжения при номинальном токе нагрузки.

Для всех внешних характеристик определить процентное изменение напряжения ∆U_вых , % по формуле (2.1)

Экспериментальное определение коэффициента пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра
Коэффициент пульсаций по 1-й гармонике определяется как отношение амплитуды 1-й гармоники выпрямленного напряжения к его среднему значению (постоянной составляющей)
Кп (2.2)



Среднее значение выпрямленного напряжения U_он измеряется вольтметром PV2 ( показания вольтметра PV2 в реж. «=»)..

Амплитуду 1-й гармоники U_м1 можно определить с помощью осциллографа по формуле

(2.3)

где: U_м - максимальное значение переменной составляющей;

₁- коэффициент первой гармоники, получаемый при разложении выпрямленного напряжения в ряд Фурье. ₁ = 0,426 при числе пульсаций за один период m_n = 2.

При наличии соответствующего фильтра в цепи измерений, пропускающего только колебания 1-й гармоники, используя показания вольтметр PV2 в реж. «»)., можно измерить действующее значение 1-й гармоники U₁ и определить ее амплитуду U_м1 по формуле :
U₁ (2.4)
где U₁ - действующее значение 1-й гармоники выпрямленного напряжения (показания вольтметр PV2 в реж. «»).
Для определения коэффициента пульсаций напряжения выпрямителя без фильтра необходимо:

вольтметр PV2 установить в режим измерения постоянного напряжения;

отключить сглаживающий фильтр;

установить ток нагрузки I_он =200 mА (при работе выпрямителя без фильтра);

---