Методическое пособие к лабораторной работе «Исследование выпрямителей и фильтров» по дисциплине «Электротехнические основы источников питания»

Методическое пособие к лабораторной работе № 3

Тема: Исследование выпрямителей и фильтров

Цель работы: Изучение принципа работы выпрямителей и фильтров; исследование основных характеристик выпрямителей и фильтров.

Оборудование: стенд «Электроника», осциллограф.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Выпрямителем называется устройство, преобразующее переменное напряжение, полярность которого изменяется, в пульсирующее, полярность которого остается постоянной. Для получения постоянного напряжения из пульсирующего на выходе выпрямителя ставят сглаживающие фильтры. Таким образом, выпрямитель совместно с фильтром является устройством, преобразующим переменное напряжение в постоянное.

Сглаживающий фильтр - это устройство, предназначенное для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения. Степень пульсаций выпрямленного напряжения характеризуется коэффициентом пульсаций, который равен отношению амплитуды первой (основной) гармоники пульсаций Umax к среднему значению выходного напряжения Uср.

Кп =U max/ Ucp; или

Сглаживающее действие фильтра характеризуется его коэффициентом сглаживания, который равен отношению коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсации на выходе фильтра:

Методика выполнения лабораторной работы

1.1. Собрать схему однополупериодного выпрямителя без фильтра в соответствии с рис. 1а.

1.2. Подать на схему напряжение, снять и зарисовать для номинального тока нагрузки (Iн =100mА) осциллограммы выпрямленного напряжения, напряжения на диоде, анодного тока диода, тока на выходе выпрямителя, тока вторичной и первичной обмоток трансформатора.

Осциллограммы рисовать в соответствии с их временным положением друг относительно друга для номинального значения тока нагрузки.

1.3. Снять и построить внешнюю характеристику выпрямителя, изменяя величину нагрузки сопротивлением R11.

1.4. Определить внутреннее сопротивление выпрямителя

в номинальном режиме. Rвых = ∆Uвых/∆Iвых

1.5. Собрать схему двухполупериодного выпрямителя согласно

рис. 1б и провести исследования, аналогичные (Iн = 200mA).

1.6. Собрать на стенде схему управляемого выпрямителя согласно рис. 1в

Ucp = f (Icp)

1.7. Подать на схему напряжение, снять и зарисовать для

номинального тока нагрузки (Iн =100тА) осциллограммы выпрямленного напряжения, напряжения на тиристорах, напряжения на управляющих электродах тиристоров (снимается относительно катодов тиристоров), тока на выходе выпрямителя, тока вторичной и первичной обмоток трансформатора.

Осциллограммы рисовать в соответствии с их временным положением друг относительно друга для номинального значения тока

нагрузки.

1.8. Снять и построить внешние характеристики Ucp = f(Icp)

выпрямителя для заданных преподавателем углов управления, изменяя величину нагрузки сопротивлением R2.

1.9. Снять и построить регулировочную характеристику Ucp = f(α)

управляемого выпрямителя для номинального тока нагрузки. Угол

управления изменяется резистором R3, а его величина определяется

по осциллограмме выходного напряжения с помощью осциллографа.

1.10. Определить внутреннее сопротивление выпрямителя в номинальном режиме.

Rвых = ∆Uвых/∆Iвых.

а б в

Рис. 1. Схемы выпрямителей

2.1. Собрать схемы для исследования пассивных емкостного и RC фильтров, представленных на рис. 2а

2.2. Для номинального тока (Iном = 100mA) нагрузки снять

и построить осциллограммы напряжений на нагрузке без фильтра и с

фильтром для двух схем рис. 2а

2.3. Снять и построить зависимость коэффициента сглаживания фильтра от тока нагрузки.

Амплитудное значение выпрямленного напряжения на входе и

выходе фильтра определить с помощью осциллографа.

2. 4. Собрать схему активного фильтра, представленную на

рис. 2б

2.5. Снять и построить зависимость коэффициента сглаживания фильтра от тока нагрузки

а б

Рис.2 Схемы фильтров.

Контрольные вопросы.

1. Объясните принцип работы однофазной мостовой схемы

выпрямителя и схемы со средней точкой.

2. Что такое внешняя характеристика выпрямителя? От чего

зависит ее наклон?

3. Почему максимальное значение тока вентиля выпрямителя

различно для разных видов нагрузки при одной и той же мощности в

нагрузке?

4. Сравните мостовую схему выпрямителя со схемой со

средней точкой.

5. Отчего зависит к.п.д. выпрямителя?

6. Объясните назначение и принцип работы УВ.

7. В чем преимущества и недостатки УВ?

8. Объясните принцип работы различных схем фильтров.

9. Назовите область применения индуктивных фильтров.

10. Дайте сравнительную характеристику LC- и RC фильтров.

11. Назовите основные параметры фильтров.