рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Изучения влияния различных типов сглаживающих фильтров на форму выпрямленного напряжения и на выходные характеристики выпрямительных устройств

Изучения влияния различных типов сглаживающих фильтров на форму выпрямленного напряжения и на выходные характеристики выпрямительных устройств - раздел Охрана труда, Лабораторно-Практическая Работа № «Исследов...

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №

«Исследование выпрямительных устройств»

1. Цель работы:

1. Ознакомление с методикой построения схем и моделирования работы устройств в компьютерной лаборатории электротехники и электроники. 2. Изучение принципов работы различных типов выпрямителей.

3. Изучения влияния различных типов сглаживающих фильтров на форму выпрямленного напряжения и на выходные характеристики выпрямительных устройств.

2. Краткие теоретические сведения.

2.1. Однофазныевыпрямители.

2.1.1. Однополупериодный выпрямитель.

Схема и временные диаграммы напряжений и токов приведены на

рисунках 1 и 2

Рис.1

 

Схема содержит трансформатор ТР, в цепи вторичной обмотки которого включены последовательно диодД и сопротивление нагрузки .

При принятых допущениях (идеальный трансформатор) следует, что если напряжение u1на первичной обмотке трансформатора меняется по синусоидальному закону, то напряжение на вторичной обмотке u2также синусоидально.

Ток через диод iа, следовательно, и через нагрузочный резистор iнпоявляется в те полупериоды, когда потенциал точкиавыше потенциала точки б вторичной обмотки трансформатора, так как в эти полупериоды диод Д открыт. Когда потенциал точки а отрицателен по отношению к потенциалу точки б, диод закрыт, ток в цепи равен нулю. Таким образом, ток в резисторе появляется только в одном из полупериодов напряжения u2, а схема называется однополупериодной. При принятых допущениях (идеальный диод) в положительный полупериод напряжения u2величина напряжения на нагрузочном резисторе равна величине u2, а на диоде нулю, а в отрицательный полупериод uн=0, а величина uа= u2.

 

В этой схеме Uн.ср=0,45U2и тогда

.

Рис.2

 

Недостатки этой схемы:

- малое среднее значение тока нагрузки Iн.ср;

- большое обратное напряжение Uобр.макс= U2m;

- высокий уровень пульсаций(коэффициент пульсации).

Эти недостатки устраняются в двухполупериодных схемах выпрямителей, в которых используются оба периода напряжения в сети.

2.1.2 Выпрямитель со средней точкой трансформатора.

Выпрямитель с выводом средний точки вторичной обмотки трансформатора является двухполупериодным выпрямителем, схема и временные диаграммы которого приведены на рисунках 3 и 4.

Рис.3

 

Выпрямитель состоит из трансформатора со вторичной обмоткой имеющей среднюю точку, двух диодов Д1 и Д2 и нагрузочного резистора , включенного между средней точкой трансформатора и катодами двух диодов.

Схему можно рассматривать как сочетание двух однополупериодных выпрямителей включенных на общую нагрузку.

 

Рис.4

 

Считаем, что напряжение на каждой половине вторичной обмотки трансформатора равны между собой u= u= u2.

В течение положительной половины периода напряжение uточки а схемы имеет более высокий потенциал (++), чем средняя точка (+) и еще более высокий потенциал, чем точка б. При этом диод Д1 открыт, ток в нагрузочном резисторе

= iа1, к диоду Д2 приложено напряжение равное uаб.

В течении второй половины периода напряжения точка а имеет наиболее низкий потенциал (--), средняя точка более высокий (-), а точка б самый высокий потенциал (+), диод Д2открыт, ток в нагрузочном резисторе iн= iа2и имеет тоже направление, что и в первом полупериоде.

В такой схеме величина Uн.ср = 0,9U2. и ток нагрузке определяется по формуле

,

значит Iн.сри Uн.срв два раза выше, чем в однополупериодном выпрямителе. Пульсации значительно меньше (коэффициент пульсации р » 0,67),

однако обратное напряжение на закрытых диодах вдвое больше

Uобр.макс= 2U2m

 

2.1.3 Мостовая схема выпрямителя.

Наиболее распространенной схемой является мостовая схема двухполупериодного выпрямителя (Рис.5) соответствующие временные диаграммы которой приведены на рисунке 6.

Рис.5

В этой схеме диоды Д1-Д4 включены по мостовой схеме, к одной диагонали которой подведено переменное напряжение u2, а к другой подключен нагрузочный резистор .

В течение первой половины периода напряжения u2, когда потенциал точки аположителен, а точки б отрицателен, диоды Д1, Д3 открыты, а Д2, Д4 - заперты, ток iнтечет через диод Д1, нагрузочный резистор и диодД3. К диодам Д2, Д4 приложено напряжение вторичной обмотки трансформатора u2.

В другой полупериод напряжения u2потенциал точки аниже потенциала точки б и диоды Д2, Д4 открыты, а Д1, Д3 закрыты, при этом ток iнтечет через

Диод Д2,нагрузочный резистор и диод Д4 в том же направлении, что и в первый полупериод напряжения.

 

Рис.6

 

При этом средний ток Iн.сри среднее напряжение Uн.срна нагрузке в два раза превышают ток и напряжение однополупериодного выпрямителя, а пульсации такие же как в выпрямителе со средней точкой.

Обратное напряжение на диодах в закрытом состоянии равно соответственно Uобр.макс = U2m.

Величина Uн.ср = 0,9U2и ток нагрузке определяется по формуле

.

 

 

2.1.4 Сглаживающие фильтры.

Выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер и его нельзя непосредственно использовать для питания электронных устройств. Поэтому для уменьшения степени пульсации на выходе выпрямителя применяют сглаживающие фильтры.

 

 

Фильтры состоят из конденсаторов и катушек индуктивности. Основные виды фильтров: емкостной, индуктивный и смешанный.

Емкостной фильтр (Рис.7а) включается параллельно нагрузочному резистору и шунтирует его для составляющей тока. При этом конденсатор попеременно заряжается под действием выпрямленного напряжения uВ, а затем разряжается через резистор . Если постоянная времени разряда конденсатора t= CфRнзначительно превышает период напряжения u2,то напряжение при разряде уменьшается несущественно (Рис.7б), что приводит к значительному увеличению среднего значения напряжения на нагрузочном резисторе Uн.сри к снижению степени пульсации выпрямленного напряжения.

Емкостной фильтр используется для слабых токов и небольшой мощности, т.е. при высокоомной нагрузке.

а) б)

Рис.7

При этом основной характеристикой фильтра является коэффициент сглаживания ,

где: рвх - коэффициент пульсации на входе фильтра;

рвых- коэффициент пульсации на выходе фильтра.

Для выпрямителей большой и средней мощности применяются индуктивные фильтры которые включаются последовательно с нагрузочными резисторами (Рис.8а).

В результате переменная составляющая тока через нагрузку значительно уменьшается и снижает степень пульсации выпрямленного напряжения (Рис.8б).

а) б)

Рис.8

Чаще используются смешанные фильтры: Г-образный -фильтр (Рис.9) или П-образный CLC-фильтр (Рис.10).

 

Рис.9 Рис.10

Они обеспечивают более высокую степень сглаживания выпрямленного напряжения.

 

2.1.5 Внешние характеристики выпрямителей.

Зависимость напряжения от величины тока нагрузки Uн= f(Iн)называют внешней характеристикой выпрямителя. Она определяется формулой

где: Uн.хх- напряжение на нагрузке на холостом ходу (Iн=0);

Rтр - активное сопротивление трансформатора;

- сопротивление диода в прямом направлении.

На рисунке 11 представлены внешние характеристики некоторых типов выпрямителей с фильтрами и без них:

1 - однополупериодный выпрямитель без фильтра;

2 - двухполупериодный выпрямитель без фильтра;

3 - однополупериодный выпрямитель с С-фильтром;

4 - двухполупериодный выпрямитель с -фильтром;

Рис.11

 

 


3. Порядок выполнения работы.

3.1. Опыт №1. Однополупериодный выпрямитель.

3.1.1. Схема однополупериодного выпрямителя (Рис.12).

 

Рис.12

 

3.1.2. Используя в качестве нагрузки сопротивление R, снимите три внешние характеристики выпрямителя Ud = f(Id) (смотрите методику снятия внешних характеристик):

- для выпрямителя без фильтра;

- для выпрямителя c C-фильтром (фрагмент схемы представлен на Рис.14а);

- для выпрямителя c CLC-фильтром (фрагмент схемы представлен на Рис.14б).

Рис.13а Рис.13б

3.1.3. Для R=100 Ом зарисуйте три осциллограммы выходного напряжения

с учетом масштаба (смотрите методику работы с осциллографом).

 

3.2. Опыт №2.Двухполупериодный выпрямитель.

3.2.1. Схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой трансформатора (Рис.14).

Рис.14

3.2.2. Выпрямитель без фильтра. Для R=100 Ом зарисуйте осциллограмму выходного напряжения с учетом масштаба (смотрите методику работы

с осциллографом).

 

3.3. Опыт №3.Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

3.3.1. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя (Рис.15).

Рис.15

 

3.3.2. Используя в качестве нагрузки сопротивление R, снимите три внешние характеристики выпрямителя Ud = f(Id) (смотрите методику снятия внешних характеристик):

- для выпрямителя без фильтра;

- для выпрямителя c C-фильтром (фрагмент схемы представлен на Рис.13а);

- для выпрямителя c CLC-фильтром (фрагмент схемы представлен на Рис.13б).

 

 

3.3.3. Для R=100 Ом зарисуйте три осциллограммы выходного напряжения

с учетом масштаба (смотрите методику работы с осциллографом).

 

3.4. Постройте внешние характеристики выпрямительных устройств в единой системе координат и сделайте выводы по работе.

 

4. Методики проведения опытов.

4.1. Методика снятия внешних характеристик.

При снятии внешних характеристик выпрямительных устройств необходимо изменять сопротивление резистора Rн в цепи нагрузки. Для этого открываем диалоговое окно резистора при помощи правой кнопки мыши. В следующих окнах нажимаем кнопки Component Properties иValue,чеми устанавливаем необходимое сопротивление.

Нажав в правом верхнем углу клавишу , получаем показания приборов и записываем в соответствующую таблицу.

Таблица

R (Ом) :
Id (A)            
Ud (B)            

 

4.2. Методика работы с осциллографом.

Для получения формы кривых напряжения в любой точке схемы в программе EWB используется осциллограф. Открываем диалоговое окно осциллографа двойным нажатием левой кнопки мыши. При этом появляется уменьшенное изображение панели осциллографа. Осциллограф имеет четыре клеммы: Ground (Земля), Trigger (Синхронизация), Channel A (Канал А), Channel B (Канал B).

Развертка по времени (Time base) задается соответствующими клавишами.

В данном конкретном случае имеем 5,00ms/div, т.е. 5,00миллисекунд на 1деление.

 

Вертикальная развертка задается отдельно по каждому каналу.

В данном конкретном случае имеем 20V/div, т.е. 20 вольт на 1деление.

На экране осциллографа изображены две кривые отображающие входное и выходное напряжения однополупериодного выпрямителя.

Для того, чтобы производить измерения с помощью осциллографа необходимо нажать кнопку Expand и тогда появится увеличенное изображение панели осциллографа, которое имеет дополнительные элементы для измерения.

На экране осциллографа появляются две вертикальные черты, которые можно передвигать с помощью левой кнопки мыши, тем самым, устанавливая место измерения. В дополнительных окнах появляются координаты отмеченных позиций.

В данном конкретном случае имеем:

T1=12.4765s, VA1=27.2384v, VB1=25.4764vи

T2=12.5116s, VA2=14.4222v, VB2=13.1085v.

Третье окно дает разность показаний

T2-T1=35.1250ms, VA2-VA1=-12.8163v, VB2-VB1=-12.3679v.

Канал А, Y position = -1.00.

Канал В, Y position = 1.00.

– Конец работы –

Используемые теги: изучения, влияния, различных, типов, сглаживающих, фильтров, форму, выпрямленного, напряжения, Выходные, характеристики, выпрямительных, устройств0.161

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Изучения влияния различных типов сглаживающих фильтров на форму выпрямленного напряжения и на выходные характеристики выпрямительных устройств

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Форма государства (форма правления, форма государственного устройства, политический режим)
И одна из главных стоящих передо мной целей - изучить более досконально одну из тем теории государства и права - формы государства Рассматриваемый… Так что за работу Марксистка - ленинская теория считает основной причиной… Полн. собр. соч. Т.33 стр. 7. По этой причине официальная советская историография долгое время не признавала…

При построении линий влияния в стержнях 1-го типа нужно мысленно отбросить шпренгельные устройства и строить линии влияния усилий без их учета.
На сайте allrefs.net читайте: При построении линий влияния в стержнях 1-го типа нужно мысленно отбросить шпренгельные устройства и строить линии влияния усилий без их учета....

Форма государства (форма правления, форма государственного устройства, политический режим)
И одна из главных стоящих передо мной целей - изучить более досконально одну из тем теории государства и права - формы государства Рассматриваемый… Так что за работу Марксистка - ленинская теория считает основной причиной… Полн. собр. соч. Т.33 стр. 7. По этой причине официальная советская историография долгое время не признавала…

Форма правления и формы государственного устройства.
Однако они весьма существенно отличаются друг от друга по особенностям своей внутренней организации, что выражается в понятии форма государства. В своей работе я охарактеризую, в каких конкретных формах существует и… Традиционно отечественная теория государства и права в этих целях всегда выделяло форму государства в три основных,…

Сравнительный анализ и оценка эксплутационных характеристик различных терминальных устройств информации в вычислительных системах
Терминальный доступ - доступ к информационной системе ИС , организованный так, что локальная машина-терминал не выполняет вычислительной работы, а… Причем вся вычислительная работа в терминальной системе выполняется на… Вопросы обеспечения безопасности ИС, также потребовали пересмотра взглядов и возврата к терминальному доступу, как…

Применение статистических методов в изучении распространенич различных форм и систем оплаты труда
Статистика следит за тем как выполняется план по объему и составу фонда оплаты труда, изучает удельный вес различных форм и систем оплаты труда,… Отчетные данные о применении различных форм и систем оплаты труда по отраслям … Оплата труда это регулярно получаемое вознаграждение за произведенную продукцию или оказанные услуги либо за…

Лекция 5 Логические операции. Базовая конфигурация PC. Внутренние устройства. Устройства, располагаемые на материнской плате. Шинные интерфейсы. Периферийные устройства PC
Логические операции... В компьютерных программах используются операции... И пересечение или конъюнкция A B В программном коде обозначается как And а в функциональных схемах как знак...

Логические операции. Базовая конфигурация PC. Внутренние устройства. Устройства, располагаемые на материнской плате. Шинные интерфейсы. Периферийные устройства PC
Логические операции... В компьютерных программах используются операции... И пересечение или конъюнкция A B В программном коде обозначается как And а в функциональных схемах как знак...

Основные характеристики различных типов PIC микроконтроллеров
Основные характеристики различных типов PIC микроконтроллеров... Таблица А Семейство микроконтроллеров PIC CXX Таблица А...

Сравнительная характеристика дополнительных услуг в различных типах отелей
Предприятия этой группы наиболее известны как гостиницы для конгрессного обслуживания симпозиумов, съездов, собраний, конференций и так далее. В… Начало развитию концепции гостиницы делового назначения было положено в США… По мнению зарубежных экспертов, к 2020 году количество только международных деловых поездок возрастет в 3 раза и…

0.035
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам