2. Экспериментальная часть

Рис 5. Схема лабораторной установки

Напряжение на входе схемы

В

В

Рис. 6. Напряжение на входе

Однофазный однополупериодный выпрямитель

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 7. Входное напряжение на однофазном однополупериодном выпрямителе

Однофазный однополупериодный выпрямитель + L фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 8. Напряжение на однофазном однополупериодном выпрямителе

+ L фильтр

Однофазный однополупериодный выпрямитель + L + C1 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 9. Напряжение на однофазном однополупериодном выпрямителе

+ L + С1 фильтр

Однофазный однополупериодный выпрямитель + L + C1 + C2 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 10. Напряжение на однофазном однополупериодном выпрямителе

+ L + С1 + С2 фильтр

Однофазный однополупериодный выпрямитель + C1 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 11. Напряжение на однофазном однополупериодном выпрямителе

+ С1 фильтр

Однофазный однополупериодный выпрямитель + C1 + C2 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 12. Напряжение на однофазном однополупериодном выпрямителе

+ С1 + С2 фильтр

Однофазный двуполупериодный выпрямитель

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 13. Напряжение на однофазном двуполупериодном выпрямителе

Однофазный двуполупериодный выпрямитель + L фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 14. Напряжение на однофазном двуполупериодном выпрямителе

+ L фильтр

Однофазный двуполупериодный выпрямитель + L +C1 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 15. Напряжение на однофазном двуполупериодном выпрямителе

+ L + C1 фильтр

Однофазный двуполупериодный выпрямитель + L + C1 + C2 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 16. Напряжение на однофазном двуполупериодном выпрямителе

+ L + C1 + C2 фильтр

Однофазный двуполупериодный выпрямитель + C1 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 17. Напряжение на однофазном двуполупериодном выпрямителе

+ C1 фильтр

Однофазный двуполупериодный выпрямитель + С1 + C2 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 18. Напряжение на однофазном двуполупериодном выпрямителе

+ C1 + C2 фильтр

Мостовой однофазный выпрямитель

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 19. Входное напряжение на однофазном мостовом выпрямителе

Мостовой однофазный выпрямитель + L фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 20. Напряжение на однофазном мостовом выпрямителе

+ L фильтр

Мостовой однофазный выпрямитель + L + С1 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 21. Напряжение на однофазном мостовом выпрямителе

+ L + C1 фильтр

Мостовой однофазный выпрямитель + L + С1 + С2 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 22. Напряжение на однофазном мостовом выпрямителе

+ L + C1 + C2 фильтр

Мостовой однофазный выпрямитель +С1 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 23. Напряжение на однофазном мостовом выпрямителе

+ C1 фильтр

Мостовой однофазный выпрямитель +С1 + С2 фильтр

В

В

Коэффициент пульсаций

Рис. 24. Напряжение на однофазном мостовом выпрямителе

+ C1 + C2 фильтр

Таблица 1. Результаты экспериментов.

№	Наименование схемы	Фильтр	Umax	Uср	Кпульс
1	На входе	-	5,0	3,53
2	Однополупериодный выпрямитель	-	2,2	0,70	3,143
		+ L	4,0	1,27	3,150
3		+ L + C1	2,2	0,70	3,143
4		+ L + C1 + C2	0,5	0,16	3,125
5		+ C1	3,6	1,14	3,160
6		+ C2 + С2	1,2	0,38	3,160
7	Двуполупериодный выпрямитель	-	2	1,27	1,575
		+ L	1,3	0,83	1,566
8		+ L + C1	0,5	0,32	1,562
9		+ L + C1 + C2	0,06	0,04	1,5
10		+ C1	1,1	0,70	1,571
11		+ C2 + С2	0,5	0,32	1,562
12	Мостовой однофазный двуполупериодный выпрямитель	-	4,2	2,67	1,573
		+ L	3,6	2,29	1,572
13		+ L + C1	1,1	0,70	1,571
14		+ L + C1 + C2	0,15	0,09	1,667
15		+ C1	2,2	1,4	1,571
16		+ C2 + С2	0,6	0,38	1,579

Вывод

В данной лабораторной работе было выполнено исследование однофазных выпрямителей, рассчитан коэффициент пульсаций для различных схем выпрямителей.

Простейшим выпрямителем является диод. Он снабжен двумя электродами, называемыми анодом и катодом, и использует свойство односторонней проводимости (или вентильности) электрического перехода. В качестве такого перехода наибольшее распространение получил p-n переход.

Вентильное свойство диода отражает его вольт-амперная характеристика. При положительном напряжении (анод находится под более высоким потенциалом, чем катод) диод открыт: под действием приложенного напряжения носители заряда преодолевают потенциальный барьер и через p-n переход протекает ток, который обусловлен переносом, главным образом, основных носителей заряда р-слоя, дырок. Падение напряжения на открытом диоде мало и обычно не превышает одного вольта.

При отрицательном напряжении (потенциал анода ниже потенциала катода) ток диода связан с переносом неосновных носителей заряда, концентрация которых мала. Величина тока на несколько порядков меньше тока открытого диода, а напряжение в сотни раз больше.

Для повышения качества напряжения на выходе выпрямителя ус­танавливаются сглаживающие фильтры, которые должны, с одной сто­роны, пропускать без ослабления постоянную составляющую выпрям­ленного напряжения в нагрузку, а с другой стороны, ослаблять гармонические составляющие. Фильтры выпол­няются на реактивных элементах (индуктивностях и конденсаторах), сопротивления которых являются функциями частоты.

В емкостном фильтре конденсатор включается параллельно соп­ротивлению нагрузки, в индуктивном – последовательно.

Сглаживающее действие емкостного фильтра определяется про­цессами заряда и разряда конденсатора С_ф.

При открытии одного из диодов происходит заряд конденсато­ра. Вследствие малых величин сопротивлений обмоток трансформато­ра и открытого диода, а также достаточно большой величины сопро­тивления нагрузки R_H можно считать, что изменение напряжения на конденсаторе при его заряде практически будет повторять измене­ние напряжения, подаваемого на анод открытого диода.

При значении фазы , превышающей величину, при которой достигается максимум напряжения на аноде диода, наступает момент выравнива­ния напряжений на аноде и катоде диода.

В момент времени, когда диоды закрыты, происходит разряд конденсатора С_ф через сопротивление нагрузки R_H с соответствую­щим уменьшением на нем напряжения. Разряд будет продолжаться до момента времени t, когда напряжение на конденсаторе станет рав­ным напряжению на аноде диода.

Диод откры­вается, а конденсатор С_ф вновь начинает заряжаться.

Качество фильтрации повышается с увеличением емкости конденсатора и сопротивления нагрузки. При бесконечно больших значениях С_ф и R_H напряжение на нагрузке имеет максимальное значение, равное амплитуде напряже­ния, подводимого к анодам диодов.

Индуктивный фильтр состоит из дросселя, включенного последовательно с нагрузкой. Под дросселем подразумевается обычная катушка, характеризующаяся определённой индуктивностью.

Сглаживающее действие такого фильтра основано на возникновении в дросселе ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению выпрямленного тока. Дроссель выбирается так, чтобы индуктивное сопротивление его обмотки было больше сопротивления нагрузки R_H. При выполнении этого условия большая часть переменной составляющей падает на обмотке дросселя. На сопротивлении нагрузки выделяется в основном постоянная составляющая выпрямленного напряжения  и переменная составляющая, величина которой намного меньше переменной составляющей напряжения, падающего на обмотке дросселя.

При использовании LC – фильтра сопротивление дросселя для переменных составляющих тока соединяется с нагрузкой последовательно, а конденсатор параллельно, и если выполняется условие Х_с << R_н << Х_L, то напряжение пульсаций на нагрузке будет малым.