ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Тема: Дослідження однофазних випрямлячів

1 2 3 45

1 Мета роботи: Дослідити зовнішні характеристики і визначити основні параметри однофазних випрямлячів. Зняти часові діаграми напруг випрямляча, визначити ступінь відмінності їх від теоретичних.

2 Апаратура та прилади: ПЕОМ, програма Electronics Worbench.

3 Схема дослідження:

3.1 Однонапівперіодна схема випрямлeння (рис.1)

3.2 Двонапівперіодная схема випрямлeння з нульовим виводом (основна) (рис.2)

3.3 Мостова схема випрямлення (рис.3)

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Рис.6

4 Основні теоретичні положення:

Для живлення електронних пристроїв потрібна енергія постійного струму. Перетворення змінного струму в постійний здійснюється у випрямлячах. При аналізі роботи випрямних схем вентилі (діоди) і трансформатори вважають ідеальними, тобто вважають, що опір вентиля в прямому напрямі рівний нулю, а в зворотному безмежний, втрати енергії в обмотках трансформатора не відбувається.

Однонапівперіодна схема зображена на рис.1, часові діаграми, що пояснюють її роботу на активне навантаження – на рис. 4. Струм і напруга в навантаженні і₀ (ωt) і u₀ (ωt) мають пульсуючий характер.

Основні електричні параметри однонапівперіодної схеми випрямлення:

U_m = √2 U₂- амплітудне значення напруги;

U₂= (π /√2)∙ U₀ = 2,22U₀ -діюче значення напруги вторинної обмотки трансформатора;

U₀ = U_m / π - середнє значення випрямленої напруги;

І_m = U_m / R - амплітудне значення струму на вторинній обмотці;

І₂ = π ∙ I₀ / 2 = 1,57 I₀– середнє значення випрямленого струму;

K_Т = U₁ / U₂ –коефіцієнт трансформації;

К_П = U_0.Г._max / U₀ –коефіцієнт пульсації, U_0.Г._max –амплітуда основної гармоніки. U_0.Г._max = (π / 2) ∙ U₀ = 1,57 U₀; К_П = 1,57.

І₁ = 2,21∙І₀ / k_Т- діюче значення струму в первинній обмотці;

Р₁ = І₁ ∙ U₁; Р₂ = І₂ ∙ U₂ - разрахункові потужності первинних і вторинних обмоток;

Р_Т = 1/2( Р₁ + Р₂) – типова потужність;

U_зв = U_m - зворотна напруга;

f = f_вх – частота напруги на вторинній обмотці трансформатора.

Великі пульсації, низька частота основної гармоніки випрямленої напруги (рівна частоті мережі), великі розміри трансформатора, викликані поганим використовуванням його обмоток і вимушеним намагніченням осердя постійною складовою випрямленого струму, а також велика зворотна напруга на вентилі є істотними недоліками цієї схеми, обмежуючими її використовування.

Більше застосування одержали двонапівперіодні випрямлячі з нульовим виводом (з середньою точкою) (рис.2), схема яких є поєднанням двох однонапівперіодних схем, що працюють на загальне навантаження, часові діаграми на рис.5. Вентилі відкриваються поперемінно на половину періоду, тому крива напруги на навантаженні по величині і формі повторює позитивні напівхвилі напруг u₂₁ і u₂₂ вторинних напівобмоток трансформатора.

Основні електричні параметри однотактної двонапівперіодної схеми випрямлення:

U_m₁ = π ∙ U₀ / 2 = U₂₁ ∙ 2√2/ π; U₀ = 2∙U₂₁ /π ; 0,9U₂;

І_m₁ = 2∙ І₂; І₂ = І_m /2 = І ₀ ∙ π /4; І₁ = І_m₁ / √2 k_Т = 1,11∙ І₀ / k_Т;

k_Т = U₁ / 2 ∙ U₂₁; К_П = U_0.Г._max / U₀ ; U_0.Г._max =2/3U₀ ; К_П = 0,67;

Р₁ = І₁ ∙ U₁; Р₂ = І₂ ∙ U₂₁; Р_Т = 1/2( Р₁ + Р₂);

U_зв = 2√2 U₂₁; f = 2∙f_вх.

Зниження типової потужності і краще використовування трансформатора пояснюється відсутністю вимушеного підмагнічення осердя постійною складовою струму вторинної обмотки.

Середнє значення випрямленого струму і напруги в два рази більше, а пульсації значно менше, ніж у однонапівперіодних випрямлячів.

Недолік двонапівперіодной схеми з нульовою точкою полягає в труднощі виготовлення трансформатора з двома симетричними напівобмотками.

Цього недоліку позбавлена мостова схема випрямляння (рис.3), часові діаграми на рис.6.

Протягом першого напівперіоду напруги u₂ вентилі VD1 i VD3 відкриті і в резисторі навантаження виникає струм і₀ . В цей час вентилі VD2 i VD4 закриті. У інший напівперіод напруги вентилі VD1 i VD3 закриваються, а VD2 i VD4відкриваються.

Струм по навантаженню протікає в тому ж напрямі, що і в перший напівперіод.

Часові діаграми роботи мостового випрямляча мають той же вигляд, що і діаграми роботи двонапівперіодного випрямляча з нульовим виводом. Виключення складає залежність u_а (ωt), оскільки між анодом і катодом вентиля в непровідному напрямі прикладена напруга вторинної обмотки трансформатора, тобто U_зв _max зменшується в два рази:

U_зв = U _m = √2 U₂ = π / 2 U₀ ; U₀ = √2 ∙ U₂ / 2;

І₂ = І_m /√2 = І ₀ ∙ π /2√2 = 1,11 ∙ І ₀; І_m = √2 ∙ І₂ = 1,57 ∙ І ₀;

k_Т = 1,7.

Типова потужність трансформатора в мостовій схемі менше, ніж в інших схемах:

Р_Т = Р₁ = Р₂ = 1,23 Р₀ .

Величини випрямлених напруг і струму, а також коефіцієнт пульсацій мають такі ж значення, що і в двонапівперіодної схемі з нульовим виводом.

5 Послідовність виконання роботи:

5.1 Вивчити схему випрямляча на рис.1, склад елементів і їх призначення.

5.2 Подайте енергію джерела живлення змінної напруги на первинну обмотку трансформатора ТV (рис.1, а).

5.3 Заміряйте напругу на вторинній обмотці трансформатора U₂ .

5.4 Визначити: U₀; I₀ ; І_m; І₁; І₂; U_зв; f; k_Т; Р_Т .

5.5 Побудуйте часові діаграми вхідних і вихідних напруг і струмів. Порівняйте їх з часовими діаграмами на рис.1, б).

5.6 Повторити вимірювання, розрахунки параметрів і побудову часових діаграм по пп..5.1 - 5.5 для рис.2, 3 відповідно.

5.7. За результатами вимірювань і розрахунків заповніть таблицю 1.

Таблиця 1

Схема (активне навантаження )	U_m , B	U_зв , B	U₀ , B	I_m , A	I₀ , A	P_T , Вт	K_П	f,Гц
однонапівперіодна
двонапівперіодна
мостова

6 Зміст звіту:

6.1 Найменування та мета роботи.

6.2 Схема дослідження.

6.3 Перелік приладів.

6.4 Вимірювання та розрахунок основних параметрів випрямляча.

6.5 Результати вимірювань і розрахунків (таблиця).

6.6 Часові діаграми (на міліметровому папері).

6.7 Висновки.

7 Контрольні питання:

7.2 Назвіть основні параметри, що характеризують роботу некерованого випрямляча?

7.3 Які випрямні схеми Вам відомі? Які з них використовують без трансформатора?

7.4 Сформулюйте основні умови обирання випрямного діода і тиристора у випрямлячах?

7.5 Призначення згладжувальних фільтрів?

7.6 Типи стабілізаторів і для чого вони використовуються?

7.7 За рахунок чого забезпечується регулювання вихідної напруги керованого випрямляча?

8 Література:

8.1 В.І. Бойко, А.М. Гуржій, В.Я. Жуйков та ін, «Схемотехніка електронних систем: У 3 кн. Кн.1. Аналогова схемотехніка та імпульсні пристрої: Підручник – К.: Вища шк., 2004. – 366 с.

8.2 Ю.П. Колонтаєвський, А.Г. Сосков, “Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум.».- К.: «Каравела», 2003. – 368 с.

8.3 В.И. Лачин, Н.С. Савелов, „Электроника: Учеб.пособие. 4-е изд. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2004. – 576 с.

8.4 Мілих В.І., Шавьолкін О.о. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка: Підручник. За ред. В.І. Мілих. – К.: Каравела, 2007. – 688 с.

1 2 3 45