Объект исследования – однофазный мостовой выпрямитель, собранный на четырех полупроводниковых диодах VD1-VD4.
Схема установки приведена на рисунке 2.1.
Согласование напряжения выпрямителя с напряжением источника однофазного напряжения (источника питания) осуществляется с помощью понижающего трансформатора TV.
Нагрузкой на выпрямитель служит 10-и ступенчатый реостат Rp1-Rp9, сопротивление которого уменьшается при повороте его рукоятки по часовой стрелке от Rн=∞ до ограничительного сопротивления Rн=R0.
Сглаживающий фильтр типа R-С содержит резистор R и конденсатор С. подключение фильтра к выпрямителю осуществляется переводом однополюсного выключателя SA в положение «2».
Подключение установки к источнику питания осуществляется выключателем Q1.
Постоянные составляющие тока и напряжения нагрузки измеряются амперметром РА и вольтметром РV1 соответственно. Среднее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения измеряется ламповым вольтметром РV2. ламповый вольтметр подключается к источнику питания однополюсным выключателем «Сеть», расположенным на панели прибора и требует двухминутного прогрева перед началом измерений. До подключения лампового вольтметра к источнику питания следует установить с помощью переключателя наибольший предел измерения по напряжению. Все электроизмерительные приборы - переносные.
Графики мгновенных значений токов отдельных участков установки снимаются с помощью осциллографа, для подключения которого на этих участках предусмотрены резисторы R1¸R3.
Установка, содержащая мостовой выпрямитель, согласующий трансформатор, сглаживающий фильтр и нагрузочный реостат, собрана на стенде.
2.3. Наименование электроизмерительных приборов и их характеристика
Наименование ЭИП
Тип
Система
Род тока
Класс точности
Предел измерений
Цена деления
Конструкция
3. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ.
3.1. Подготовить бланк протокола.
3.2. Изучить по конспекту лекций и учебникам теоретический материал.
3.3. Пройти собеседование и получить допуск к работе.
3.4. Подключить к установке амперметр РА и вольтметр РV1.
3.5. Рукоятку нагрузочного реостата повернуть против часовой стрелки до упора, обеспечив сопротивление нагрузки Rн=∞, т.е. режим холостого хода выпрямителя.
3.6. С помощью однополюсного выключателя SA отключить от выпрямителя сглаживающий фильтр (положение «1»).
3.7. Подключив установку к источнику питания с помощью выключателя Q1, измерить ток I и напряжение U нагрузки. Результаты измерения внести в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Без R–С фильтра
U, В
I, А
С R–С фильтром
U, В
I, А
3.8. Постепенно уменьшая сопротивление нагрузки Rн, внести результаты измерения тока I и напряжения U для 10 значений Rн в табл. 5.1.
3.9. Поворотом рукоятки нагрузочного реостата вернуть установку в режим холостого хода и включить выключателем SA сглаживающий фильтр (положение «2»). Измерить ток I и напряжение U нагрузки. Результаты измерения внести в табл. 5.1.
3.10. Повторить п. 3.8. данного лабораторного задания.
3.11. Установить нагрузочным реостатом ток нагрузки I≈ 0,5Iмакс. Подключить подготовленный к измерению ламповый вольтметр РV2 (см. п. 2.2) параллельно нагрузке. Измерить постоянную U_ и переменную U~ составляющие напряжения нагрузки. Результаты измерений внести в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Фильтр отключен
Фильтр включен
Измерено
Вычислено
Измерено
Вычислено
U_, В
U~, В
Um, В
q
U_, В
U~, В
Um, В
q
Испытание провел студент________________________________
Результаты испытаний просмотрены________________________
3.12. Выключить сглаживающий фильтр и измерить U_ и U~. Результаты измерений внести в табл. 5.2.
3.13. Отключить установку от источника питания. Отсоединить вольтметры РV1 и РV2 от установки. Отключить сглаживающий фильтр. Подключить осциллограф к источнику питания однополюсным выключателем «Сеть», расположенном на панели прибора. Вращая ручки «Яркость» и «Фокус», добиться установки на его экране хорошо видимой тонкой горизонтальной линии.
Вновь подключить установку к источнику питания и установить с помощью нагрузочного реостата ток нагрузки I≈ 0,5Iмакс.
3.14. Подключая вход «Y» осциллографа поочередно к резисторам R1¸R3, наблюдать, а затем зарисовать осциллограммы тока в первичной, вторичной обмотках трансформатора и анодного тока диода. Осциллограммы следует наблюдать и зарисовывать при одинаковом среднем значении тока нагрузки и одинаковом усилении осциллографа.
3.15. Подключить вход «Y» осциллографа к нагрузке. Наблюдать, а затем зарисовать осциллограммы напряжения на нагрузке при выключенном и включенном сглаживающем фильтре. Осциллограммы, как и в п.3.14 следует снимать при одинаковом среднем значении тока нагрузки и одинаковом усилении осциллографа.
3.16. По данным табл. 5.1. построить в одной координатной системе внешние характеристики выпрямителя U=f(I) при выключенном и включенном сглаживающем фильтре.
3.17. Рассчитать амплитуду переменной составляющей Um и коэффициент пульсаций q выпрямленного напряжения при выключенном и включенном сглаживающем фильтре. Результаты расчетов внести в табл. 5.2.
Расчетные формулы:
3.18. Нанести на осциллограммы токов и напряжений соответствующие оси координат
3.13. Сформулировать и записать выводы по работе.
4. Контрольные вопросы.
4.1. Объясните работу полупроводникового диода.
4.2. Какие существуют схемы выпрямителей однофазного тока?
4.3. Начертите мостовую схему однофазного выпрямителя и поясните ее работу.
4.4. В какой зависимости находятся переменное напряжение на входе выпрямителя и выпрямленное напряжение на нагрузке?
4.5. По каким параметрам следует подбирать тип полупроводниковых диодов?
4.6. Что называется внешней характеристикой выпрямителя? Объясните вид характеристики.