Экспериментальная часть

5.1. Для проведения экспериментальных исследований собрать монтажную схему (рис. 2.17). Для этого присоединить к исследуемому модулю амперметр постоянного тока для измерения выпрямленного тока I_d нагрузки. Переключатель пределов амперметра поставить в положение «x 1000». При этом предел измерения амперметра становится равным I_ном = 100мА. Мультиметр перевести в режим измерения переменного напряжения на пределе «200 В». Включить электропитание стенда (модуль питания), включить питание модуля (выключатель SA1) и включить осциллограф для наблюдения форм напряжений.

5.2. Измерить параметры выпрямителя в режиме холостого хода (ключ SA2 разомкнут) и результаты измерения занести в таблицу 2.3.

Мультиметром измерить напряжение U₂ на вторичной обмотке трансформатора. Подключить к вторичной обмотке трансформатора вместо мультиметра осциллограф и измерить амплитудное значение выпрямляемого напряжения U_2m. Зарисовать осциллограмму напряжения U₂ с указанием масштаба по времени и напряжению.

Рис. 2.17. Монтажная схема эксперимента

Подключить осциллограф к одному из диодов (VD1 или VD2), измерить величину максимального обратного напряжения на диоде U_вmax, зарисовать в том же масштабе осциллограмму напряжения на диоде.

Перевести мультиметр в режим измерения постоянного напряжения на пределе «20 В», подключить мультиметр к выходным зажимам выпрямительного моста и измерить среднее значение выпрямленного напряжения U_d0 в режиме холостого хода выпрямителя.

5.3. Измерить параметры выпрямителя при работе под нагрузкой. Полученные данные занести в таблицу 2.3.

Замкнуть тумблер SA2, установить величину сопротивления нагрузки R_di согласно варианта. Записать значение выпрямленного тока I_d, показанное амперметром. С помощью мультиметра измерить постоянную составляющую напряжения на нагрузке U_d. По показаниям вольтметра U_d и амперметра I_d рассчитать экспериментальное значение сопротивления нагрузки R_d. Остальные параметры выпрямителя I_a, I₂, I_2m, S₂ рассчитать по известным соотношениям (п. 4.1), используя полученные ранее экспериментальные данные.

5.4. Подключить осциллограф параллельно нагрузке и зарисовать в масштабе осциллограмму выпрямленного напряжения u_d при заданной нагрузке R_di. По осциллограмме определить амплитуду пульсаций U_mп выпрямленного напряжения, период пульсаций T_п и частоту пульсаций f_п. На осциллограмме указать U_mп, T_п, U_d, написать название осциллограммы и измеренные значения: U_mп, T_п, f_п и U_d.

5.5.Исследовать работу выпрямителя при работе без сглаживающих фильтров и при их подключении.

При отключенных фильтрах установить заданное значение нагрузки R_di. Подключить мультиметр параллельно нагрузке и замерить постоянную U_d и переменную U_d~ составляющие выпрямленного напряжения. Результаты измерений занести в таблицу 2.5.

По результатам измерений определить экспериментальный коэффициент пульсаций q_э = U_d~/U_d.

Исследовать влияние на выпрямленное напряжение емкостного, индуктивного и индуктивно-емкостного сглаживающих фильтров. Для этого подключить осциллограф параллельно нагрузке и зарисовать в прежнем масштабе осциллограммы выпрямленного напряжения на нагрузке U_d при каждом включенном фильтре. С помощью мультиметра замерить на нагрузке постоянную U_d и переменную U_d~ составляющие выпрямленного напряжения для каждого фильтра. Для каждого случая рассчитать коэффициент пульсаций q_э. Эффективность работы фильтров оценить по величине коэффициента сглаживания S_э = q_вх/q_вых. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 2.5.

5.6.Определить индуктивность сглаживающего дросселя, используя выражение

,

где R_d определяется из известных U_d и I_d, , =50 Гц.

Таблица 2.6

5.7.Снять внешние характеристики U_d = f(I_d) мостового выпрямителя при отсутствии фильтра, при емкостном, индуктивном и индуктивно-емкостном фильтрах. Для этого, изменяя с помощью переключателя SA6 величину сопротивления нагрузки R_н, измерять величину выпрямленного напряжения U_d и выпрямленного тока I_d при каждом сопротивлении нагрузки. Результаты измерений занести в таблицу 2.6.

5.8. Построить графики внешних характеристик на тех же осях, что и расчетная внешняя характеристика.

Содержание отчета

6.1. Наименование и цель работы.

6.2. Принципиальная электрическая схема, технические данные элементов мостового выпрямителя.

6.3. Расчетные формулы, результаты расчетов. Временные диаграммы токов и напряжений. График внешней характеристики.

6.4. В экспериментальной части привести результаты измерений, произведенных расчетов. Осциллограммы напряжений, графики внешних характеристик.

6.5. В выводах сравнить результаты расчетов и экспериментов. Оценить эффективность работы сглаживающих фильтров. Сравнить внешние характеристики при работе без фильтров и при включении различных видов сглаживающих фильтров.

Контрольные вопросы

1.Какие функции выполняют в выпрямителях силовой трансформатор, блок диодов и сглаживающий фильтр?

2.При каких условиях полупроводниковые диоды выпрямителей работают в режиме замкнутого, при каких – разомкнутого ключа?

3.Изменится ли полярность выпрямленного напряжения при изменении полярности подключения первичных или вторичных обмоток трансформатора?

4.Почему индуктивность в фильтрах включают последовательно, а конденсатор – параллельно нагрузке?

5.Какие элементы (их параметры) определяют наклон (жесткость) внешней характеристики выпрямителя?

6.Какие элементы схемы выбираются по действующему, среднему или амплитудному значению тока (напряжения)?

7.Какой формы ток потребляется выпрямителем из сети при различных фильтрах, с чем это связано?

8. Чем объясняются различия в виде внешних характеристик выпрямителей с различными фильтрами?