Эксперементальная проверка работоспособности однофазная двухполупериодных выпрямителя

Цели исследований:

анализ процессов в схемах двухполупериодных выпрямителей со средней точкой трансформатора и мостовой схемы при активной нагрузки;

определение среднего значения выпрямленного напряжения (тока) в обоих схемах;

определение частоты пульсации выпрямленного напряжения;

определение формы и максимального значения обратного напряжения;

исследование работы трансформатора в схемах выпрямления.

Перечень приборов и элементов используемых в экспериментах:

Мультиметры – поле инструментов

Осциллографы – поле инструментов

Источники переменного тока – поле элементов , ,

Трансформаторы – поле элементов _, , ,

Резисторы – поле элементов

Диоды IN4003 – поле элементов

Схема исследуемого выпрямителя со средней точкой трансформатора показана на рис. 2.4.

Схема выпрямителя со средней точкой трансформатора

Рисунок 2.4

Эксперимент 1: Соберите схему выпрямителя (рис.2.4): коэффициент трансформации трансформатора Т1 (TSXFMR2 – двух обмоточный), по вторичной стороне устанавливается равным Ratio1=0,25 и Ratio2=0,25 с помощью окна настройки трансформатора TSXFMR2.

Канал А осциллографа XSC1 подключен к выходу выпрямителя (параллельно резистору ); канал В – сигнальный вход к аноду диода D1, общий к R1. Канал А отображает форму выпрямленного напряжения, а канал В – форму обратного напряжения. Скорость развертки (Timebase) устанавливается равный 10ms/Div, а цена деления для канала А (Channel) 100v/Div. Форма тока через диод определяется датчиком тока ( ). Измерения осуществляются с помощью осциллографа XSC2(канал А подключен параллельно R2, установлена скорость развертки 5 ms /Div, цена деления для канала А 500mv/Div).Мгновенное значение осциллограм можно измерить с помощью визиров 1 и 2 (визир 1 расположен слева, визир 2 – справа). Перемещение визиров осуществляется с помощью курсора «мышки». Результаты, высвечиваются в окне под экраном. Смещение лучей осциллографа с помощью Y postion. Включите схему (переведите выключатель в положение «1»).

а) Зарисуйте осциллограммы выпрямленного напряжения (осциллограф XSC1) и ток через диод (осциллограф XSC2) в разделе «Результаты эксперемента».

б) Измерьте период пульсации выпрямленного напряжения. Вычислите частоту пульсации. Занесите в раздел «Результаты эксперимента».

в) Измерьте с помощью мультиметров XMM2 и XMM3 значения среднего тока через диод D1 среднее значение выпрямленного тока на выходе выпрямителя (XMM2 и XMM3 в режиме измерения постоянного тока; нажаты кнопки и ). Результаты измерения занести в раздел «Результаты эксперимента».

г) Измерьте с помощью мультиметра XMM4 среднее значение выпрямленного напряжения (нажаты кнопки ). Переведите мультиметр XMM4 в режим измерения переменного напряжения(нажаты кнопки ) и измерьте действующее значение выходного напряжения пульсации. Все полученные результаты занесите в раздел «Результаты эксперимента».

д) Измерьте с помощью мультиметра XMM1 действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора T1 (мультиметр перевести в режим измерения переменного напряжения нажаты кнопки ) . Полученное значение занести в раздел «Результаты эксперимента».

е) Рассчитайте параметры элементов схемы выпрямления для случаев:
- среднее значение выпрямленного напряжения;

- сопротивление нагрузки;

- сетевое напряжение;

- частота сети. Полученные результаты расчета сравнить с экспериментальными. Сделайте выводы.

Расчетные параметры:

Параметры выпрямительных диодов:

Среднее значение выпрямленного тока и токов через диоды

^,

^;

^{величина обратного напряжения на диоде}

.

Параметры трансформатора: действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора

;

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

t wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>4</m:t></m:r></m:den></m:f></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> ;

Действующее значение тока первичной обмотки через коэффициент трансформации

,

где s w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>53,3</m:t></m:r></m:den></m:f><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>=4,13</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> ^;

расчетная мощность трансформатора

.

Используя значения действующего напряжения пульсации полученного в пункте г) рассчитайте амплитуду напряжения пульсации и коэффициент пульсации

,

,

И сравните его с коэффициентом пульсации полученным из выражения

^,

где - число пульсаций за период частоты.

Эксперимент 2. Соберите схему однофазного мостового выпрямителя (рис.2.5)

Схема однофазного мостового выпрямителя

Рисунок 2.5

Коэффициент трансформации трансформатора Т1(TSXFMR1) устанавливается равным Ratio1=0,25 с помощью окна настройки трансформатора TSXFMR1.Канал А осциллографа XSC1 подключен к выходу выпрямителя (параллельно резистору ); канал В – сигнальный вход к аноду диода D3, общий к узлу R1,XMM3 и XMM4. Канал А отображает форму выпрямленного напряжения, а канал В – форму обратного напряжения. Форма тока определяется с помощью датчика тока ( ). Измерения осуществяляются с помощью осциллографа XSC2 (канала А, скорость развертки 10ms/Div, цена деления 200mv/Div). Для осциллографа 1 – установки: скорость развертки 5ms/Div, цена деления – канала А 50v/Div, канал В - 50v/Div, смещение Y-postion -1. Мгновенные значения осциллограмм измеряются анологично эксперименту 1.

Для исследования однофазной мостовой схемы выпрямителя повторите пункты а), б), в), г), д) и е).

Расчетные параметры:

Среднее значение выпрямленного напряжения и тока, а так же среднее и действующее значение тока вентелей моста так же, как и в схеме с нулевым выводом; обратное напряжение на диоде

.

При сравнении этих двух схем выпрямления необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Каковы различия между входным и выходным напряжением двухполупериодных выпрямителей?

2. Одинаковы ли частоты входного и выходного напряжений выпрямителей?

3. Одинаковы ли среднее значение выходного напряжения выпрямительного моста и выпрямителя со средней точкой трансформатора?

4. Чем отличается выходные напряжения в схемах с выпрямительным мостом и со средней точкой трансформатора?

5. Сравните максимальные обратные напряжения для обеих схем выпрямления.

6. Одинаковы ли среднее значение выходного напряжения в схемах выпрямления, вычисленные и измеренные, если есть различие, то почему?