Методика эксперимента. Как известно, выпрямление переменного тока может быть достигнуто с помощью полупроводниковых диодов

Как известно, выпрямление переменного тока может быть достигнуто с помощью полупроводниковых диодов. Рассмотрим схему, состоящую из источника переменного напряжения и последовательно включенных диода и сопротивления (рис. 6.5).

Полупроводниковый диод обладает односторонней проводимостью.

В течение одного полупериода переменного напряжения диод пропускает большой ток, а в течение второго полупериода – крайне незначительный (рис. 6.6). Таким образом, диод пропускает ток практически в одном направлении, то есть является выпрямителем.

Такое выпрямление называется однополупериодным, а получаемый при этом ток – пульсирующим.

Для получения двухполупериодного выпрямления переменного тока применяются две схемы: с выводом нулевой точки у трансформатора (рис. 6.6) и мостовая схема (рис. 6.7).

Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух секций (см. рис. 6.6). Точка 0 является средней (нулевой). В один из полупериодов выпрямление происходит одним диодом (см. рис. 6.6), в другой период – вторым диодом.

Таким образом, через сопротивление в оба полупериода, ток течет в одном и том же направлении.

Мостовая схема выпрямления переменного тока представляет собой мост постоянного тока, в котором сопротивления заменены диодами.

В одну из диагоналей моста через трансформатор (или непосредственно) включается источник переменного тока, в другую – нагрузочное сопротивление. Легко показать, что через нагрузочное сопротивление идет выпрямленный пульсирующий ток (см. рис. 6.7)

Пульсации выпрямленного напряжения могут быть значительно уменьшены введением реактивных сопротивлений (емкость C, индуктивность L). Это достигает за счет обратимых изменений энергии, накапливаемой в реактивных сопротивлениях.

При включении параллельно нагрузочному сопротивлению R конденсатора C он заряжается. Когда питающее напряжение проходит через максимум, напряжение на конденсаторе не отличается от него, то есть U_с = U_max. Затем питающее напряжение начинает падать, конденсатор разряжается через нагрузку R. Зависимость U = f(t) для этого случая изображена на рис. 6.8.

Если индуктивность соединена последовательно с сопротивлением нагрузки (дроссельная катушка) (рис. 6.8), то за счет индуктивного сопротивления катушки будут ослабляться вспомогательные колебания тока в цепи. Пульсации будут сглаживаться тем заметнее, чем выше их частота. Для более совершенного сглаживания применяются фильтры низкой частоты, представляющие собой комбинацию емкости C, включенной параллельно нагрузке R, и индуктивности L, соединенных между собой последовательно. С помощью такого фильтра можно получить практически постоянный ток.