Исследование однофазных выпрямителей
Исследование внешних характеристик и алгоритма определения основных параметров однофазных выпрямителей. Практическое построение осциллограмм токов и напряжений выпрямителя. Характеристика степени отличия их от теоретических. Схема удвоения напряжения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.02.2024 |
| Размер файла | 411,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Исследование однофазных выпрямителей
Цель работы
Исследовать внешние характеристики и определить основные параметры однофазных выпрямителей. Снять осциллограммы токов и напряжений выпрямителя, определить степень отличия их от теоретических.
Объекты исследования
1. Однополупериодная схема выпрямления.
2. Двухполупериодная схема выпрямления с нулевым выводом (основная).
3. Мостовая схема выпрямления.
4. Схема удвоения напряжения.
Оборудование и приборы
1. Стенд "Маломощный блок питания ЭС1А/1"
2. Осциллограф
Однофазные выпрямители
Для питания электронных устройств требуется энергия постоянного тока. Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется в выпрямителе. При анализе работы выпрямительных схем вентили (диоды) и трансформаторы полагают идеальными, т. е. считают что сопротивление вентиля в прямом направлении равно нулю, а в обратном бесконечно велико, потери энергии в обмотках трансформатора не происходит.
Однополупериодная схема изображена на рис. 1,а, временные диаграммы, поясняющие ее работу на активную нагрузку - на рис. 1, б. Ток и напряжение в нагрузке и имеют пульсирующий характер. Основные электрические параметры однополупериодной схемы выпрямления:
- среднее значение выпрямленного напряжения;
- среднее значение выпрямленного тока;
- максимальный прямой ток вентиля;
- максимальное обратное напряжение на вентиле;
- коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения;
- типовая мощность трансформатора.
а)
б)
Рис. 1. Однополупериодная схема выпрямления (а) и временные диаграммы при активной нагрузке (б)
Большие пульсации, низкая частота основной гармоники выпрямленного напряжения (равная частоте сети), большие размеры трансформатора, вызванные плохим использованием его обмоток и вынужденным намагничиванием сердечника постоянной составляющей выпрямленного тока, а также большое обратное напряжение на вентиле являются существенными недостатками этой схемы, ограничивающими ее использование.
а)
б)
Рис. 2. Двухполупериодные выпрямители (а) и временные диаграммы при активной нагрузке (б)
Более широкое применение получили двухполупериодные выпрямители (см. рис. 2, а, б), схема которых является сочетанием двух однополупериодных схем, работающих на общую нагрузку. Вентили открываются попеременно на половину периода, поэтому кривая напряжения на нагрузке по величине и форме повторяет положительные полуволны напряжений и вторичных полуобмоток трансформатора. Основные электрические параметры схемы:
; ; ; ; ; .
Снижение типовой мощности и лучшее использование трансформатора объясняется отсутствием вынужденного намагничивания сердечника постоянной составляющей тока вторичной обмотки.
Среднее значение выпрямленного тока и напряжения в два раза больше, а пульсации значительно меньше, чем у однополупериодных выпрямителей.
Недостаток двухполупериодной схемы заключается в трудности изготовления трансформатора с двумя симметричными полуобмотками.
Этого недостатка лишена мостовая схема выпрямления (рис. 3, а).
а)
б)
Рис. 3. Мостовая схема (а) и временные диаграммы при емкостном характере нагрузки (б).
В течение первого полупериода напряжения вентили VD1 и VD3 открыты и в нагрузочном резисторе возникает ток . В это время вентили VD2 и VD4 закрыты. В другой полупериод напряжения вентили VD1 и VD3 закрываются, а VD2 и VD4 открываются.
Ток по нагрузке протекает в том же направлении, что и в первый полупериод. Временные диаграммы работы мостового выпрямителя имеют тот же вид, что и диаграммы работы двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом. Исключение составляет зависимость , поскольку между анодом и катодом вентиля в непроводящем направлении приложено напряжение вторичной обмотки трансформатора, т. е. уменьшается в два раза:
Типовая мощность трансформатора в мостовой схеме меньше, чем в других схемах:
Величины выпрямленных напряжений и тока, а также коэффициента пульсаций имеют то же значение, что и в двухполупериодной схеме с нулевым выводом.
Ввиду того, что коэффициент пульсаций напряжения, питающего электронные устройства, не должен превышать , полученное непосредственно с выпрямителя напряжение использовать нельзя. Для уменьшения пульсаций напряжения применяют сглаживающие фильтры, состоящие из конденсаторов и катушек индуктивности.
Емкостный фильтр включается параллельно (на рис. 3 ключ К замкнут) и шунтирует нагрузку для переменной составляющей тока.
Временные диаграммы, поясняющие работу мостового выпрямителя на активно-емкостную нагрузку, приведены на рис. 3, б. Ток в вентилях VD1 и VD3 протекает в интервале времени , в результате чего конденсатор заряжается до напряжения, близкого к . В течение времени напряжение , все вентили закрыты, а конденсатор разряжается через с постоянной времени . В момент времени напряжение становится меньше , вентили VD2 и VD4 открываются, конденсатор C начинает заряжаться и процессы повторяются.
Среднее значение выпрямленного напряжения увеличивается, но также возрастает обратное напряжение на вентиле до величины
Расчет выпрямителя, работающего на активно-емкостную нагрузку, является весьма сложной задачей. Однако во многих случаях ее можно решить путем принятия ряда допущений. Основным упрощающим допущением , принимаемым при анализе этих схем, является предположение бесконечно большой емкости конденсатора, включенного параллельно нагрузке, и как следствие этого - неизменность во времени выпрямленного напряжения.
Методика расчета приведена в /3, с. 118 - 119/.
Индуктивный фильтр включается последовательно с нагрузкой (на рис. 2, а ключ К разомкнут) и представляет большое сопротивление для переменной составляющей тока, в результате чего переменная составляющая выпрямленного тока значительно уменьшается и падение напряжения от этой составляющей на сопротивлении нагрузки Rн становится незначительным.
Следует иметь в виду, что напряжение действует на фильтре и нагрузке , а форма кривой напряжения на активном сопротивлении нагрузки совпадает с формой кривой тока (рис. 4, а). ЭДС самоиндукции, возникающая в фильтре, препятствует нарастанию и снижению тока, в результате чего в однополупериодной схеме протекание тока через вентиль происходит и в течение некоторой части отрицательного полупериода. Во время протекания тока через вентиль , а напряжение на вентиле . В момент прекращения протекания тока в цепи возрастает скачком до . В дальнейшем по форме повторяет . Пульсации тока в нагрузке практически не уменьшаются, поэтому в однополупериодных выпрямителях индуктивность в качестве фильтра не применяется.
Эффективнее индуктивный фильтр работает в двухполупериодных выпрямителях. Импульсы тока, проходящие поочередно через вентили VD1 и VD2, создают в непрерывный ток. Напряжение на вентиле по форме такое же, как и при чисто активной нагрузке (рис. 4, б).
Рис. 5. Схема удвоения
Схема удвоения напряжения приведена на рис. 5. Она состоит как бы из двух однополупериодных выпрямителей, соединенных между собой последовательно и работающих на общую нагрузку. Первый выпрямитель состоит из вентиля VD1 и конденсатора C1, второй - из вентиля VD2 и конденсатора C2. В течение положительного полупериода C1 заряжается через вентиль VD1 до напряжения . Так как конденсаторы C1 и C2 соединены последовательно, то напряжения на них суммируются и общее напряжение на выходе выпрямителя
однофазный выпрямитель осциллограмма токов и напряжений
Обратное напряжение на каждом из вентилей равно сумме амплитудного значения напряжения и напряжения на конденсаторе:
Так как напряжения на конденсаторах сдвинуты по фазе на половину периода, то суммарное напряжение изменяется с удвоенной частотой, т. е. частота основной гармоники выпрямленного напряжения равна удвоенной частоте сети. Конденсаторы C1 и C2 - элементы схемы выпрямления, поэтому выпрямитель всегда работает на емкостную нагрузку. Временные диаграммы токов , , напряжений и такие же, как в мостовой схеме с RC нагрузкой.
Основным преимуществом схемы удвоения перед другими схемами однополупериодного выпрямления является возможность получения большего выпрямленного напряжения, чем в схеме с нулевым выводом при одном и том же значении напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора.
К числу недостатков схемы удвоения следует отнести большое внутреннее сопротивление, обусловленное тем, что два входящих в схему выпрямителя соединены последовательно.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование различных схем выпрямителей и их работа на различные типы нагрузок. Снятие диаграмм напряжений и токов, выполнение необходимых расчетов. Схема выпрямителя однофазного однополупериодного с активной или индуктивной–емкостной нагрузкой.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 01.06.2015Структурная схема и параметры выпрямителей, вентильная группа, сглаживающие фильтры и стабилизатор напряжения. Схемы, принцип действия, параметры и характеристики однофазных выпрямителей, сравнение двухполупериодных выпрямителей с однополупериодными.
реферат [138,4 K], добавлен 25.10.2010Типичные мостовые схемы однофазных полупериодных выпрямителей, их характеристики и принцип работы. Стабилизаторы напряжения и выпрямительные устройства с простым емкостным фильтром на выходе. Расчёт однополупериодного выпрямителя с активной нагрузкой.
курсовая работа [320,3 K], добавлен 07.10.2011Функции источников питания электронных устройств. Основные параметры однофазных выпрямителей и сглаживающих фильтров. Расчет однофазных мостовых выпрямителей, работающих на емкостных и Г- образных фильтрах RC, расчет резистивно-емкостных фильтров.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 27.12.2010Изучение работы выпрямителей. Схема однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей. Осциллограмма однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей. Схема выпрямителей с Г-образным сглаживающим и П-образным L-C фильтром и их осциллограммы.
лабораторная работа [253,9 K], добавлен 12.01.2010Схема управляемого выпрямителя. Основные параметры выпрямителя в управляемом режиме. Выбор защиты тиристоров от перегрузок по току и напряжению. Расчет стабилизатора напряжения, выпрямителей. Моделирование выпрямителя, расчет источника питания.
курсовая работа [367,6 K], добавлен 02.02.2011Сравнительная таблица формул для приближенного расчета параметров разных схем однофазных выпрямителей. Типы вентилей. принцип работы параллельно-балансного (дифференциального) каскада усилителя постоянного тока (УПТ). Полупроводниковые, пленочные ИС.
контрольная работа [348,0 K], добавлен 14.01.2008Устройство и назначение выпрямителей электрического тока, их классификация по ряду признаков, назначение и применение. Обзор характеристик устройства, сфера использования высокочастотных выпрямителей. Пример управления высокочастотным выпрямителем.
реферат [356,1 K], добавлен 16.12.2010Описание трехфазной мостовой схемы. Определения и расчет параметров тиристорного выпрямителя. Выбор допустимых нагрузок вентилей по току и параметров цепи управления. Расчет токов короткого замыкания; ограничение напряжения, защита предохранителями.
курсовая работа [307,7 K], добавлен 22.09.2014Главные достоинства и недостатки схем выпрямителей с умножением напряжения. Параметры работы схемы Миткевича на активную и активно-индуктивную нагрузку. Использование в технике электропитания фильтров, исключающих или сглаживающих остаточную пульсацию.
реферат [151,9 K], добавлен 10.02.2009Схема выпрямителя, график токов и напряжений. Фильтры, используемые в устройствах электропитания. Принципиальная схема выпрямителя. Выбор полупроводниковых диодов. Рекомендации по монтажу и модернизации схемы. Частота пульсаций выпрямленного напряжения.
реферат [437,6 K], добавлен 21.06.2015Определение, виды и назначение тиристоров. Теоретическое и практическое описание принципа действия полупроводниковых приборов и их основных параметров. Упрощённые типичные схемы силовых частей управляемых выпрямителей, их достоинства и недостатки.
реферат [367,7 K], добавлен 24.12.2011Понятие и сфера применения выпрямителя электрического однофазного. Экспериментальное исследование характеристик мостового выпрямителя переменного тока с различными видами сглаживающих фильтров. Освоение методики исследования и расчета выпрямителя.
лабораторная работа [141,3 K], добавлен 18.06.2015Современные стабилизированные источники вторичного электропитания. Схема выпрямителя и характер нагрузки. Уменьшение величины пульсации выпрямленного напряжения. Структурная схема стабилизатора. Компенсационные стабилизаторы постоянных напряжений и токов.
курсовая работа [233,8 K], добавлен 02.01.2011Расчет маломощного выпрямителя с ёмкостной нагрузкой. Расчёт усилительного каскада на биполярном транзисторе, определение его входных и выходных характеристик. Синтез цифровой комбинационной схемы. Расчёт параметрического стабилизатора напряжения.
контрольная работа [659,9 K], добавлен 18.01.2012Исследование и расчет цепей синусоидального и постоянного тока. Нахождение линейных однофазных цепей при несинусоидальном питающем напряжении. Исследование и применение методов расчета трехфазной цепи. Задача на определение параметров четырехполюсника.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.02.2013Характеристика свойств и параметров полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов и стабилитронов. Расчет стабилизаторов напряжения, выпрямителей с емкостным фильтром. Выбор стандартного трансформатора. Определение коэффициента полезного действия.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 19.02.2013Схемы трехфазных выпрямителей, анализ их достоинств и недостатков. Выбор оптимальной конструкции трехфазного выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку, расчет его основных параметров, выбор элементной базы, конструкторская сборка прибора.
курсовая работа [907,0 K], добавлен 04.12.2013Составление измерительных схем для снятия характеристик опто-электронных приборов, содержащих p-n-переходы; регистрация напряжений и токов. Значения параметров цепи, получение ВАХ p-n-перехода, определение параметров перехода, моделирование работы схемы.
лабораторная работа [459,4 K], добавлен 23.12.2011Закономерности протекания тока в p–n переходе полупроводников. Построение вольтамперных характеристик стабилитрона, определение тока насыщения диода и напряжения пробоя (напряжения стабилизации). Расчет концентрации основных носителей в базе диода.
лабораторная работа [171,4 K], добавлен 27.07.2013
