Лабораторное задание

Часть 1. Опытное получение вах нелинейных

резисторов, используемых в работе.

Рис. 4

1. Собрать схему для измерения вольт – амперных характеристик, показанную на рис. 4, где “V1” – вольтметр постоянного тока, “мА” – миллиамперметр постоянного тока, НЭ – исследуемый нелинейный элемент. При отсутствии миллиамперметра ток можно определять, измеряя вторым вольтметром V2 напряжение на измерительном сопротивлении R_и = 10 Ом. В этом случае ВАХ нелинейного элемента включает в себя последовательное сопротивление R_и.

2. Измеряя напряжение источника Е₁ и полярность его подключения, снять ВАХ для нелинейного элемента НЭ₁ в диапазоне изменения напряжения от – U_max до +U_max. Причем регулировку напряжения в положительной области выполнять без отключения источника Е₁ сначала увеличивая напряжение до значения +12 В, затем уменьшая до нуля. Результат записать в таблицу 1.

Таблица 1

U, B		-12	…	-2	0	+2	…	+12
НЭ1		Возрастание напряжения от -12 В до +12 В
	I, мА
	Убывание напряжения от +12 В до -12 В
	I, мА
НЭ2	I, мА
НЭ3	I, мА
НЭ4	I, мА

3. Для НЭ₂, НЭ₃, НЭ₄ снять ВАХ при возрастании напряжения. Результаты записать в таблицу 1.

4. По результатам измерений построить графики ВАХ на миллиметровой бумаге.

Часть 2. Исследование неразветвленной цепи с нелинейными элементами.

5. По заданной преподавателем схеме неразветвленной цепи, содержащей один или несколько нелинейных элементов, резистор и источники напряжения рассчитать графическим методом рабочую точку и найти ток и напряжение на каждом элементе.

6. Собрать схему заданной цепи и экспериментально измерить ток и напряжение на элементах. Сравнить с результатами расчетов.

Часть 3. Исследование разветвленной цепи с тремя нелинейными элементами.

7. Собрать цепь по рис. 2а, последовательно разместив в ветвях нелинейные элементы НЭ₂, НЭ₃, НЭ₄. Тщательно записать в тетради размещение НЭ и ЭДС, а также значение Е₁ и Е₂ и их полярности.

8. Измерить и записать точки во всех ветвях, напряжение между узлами.

9. Произвести графический расчет токов в цепи методом двух узлов и сопоставить результаты опыта и расчета.

Домашнее задание

Отчет должен содержать схемы измерений, графики ВАХ нелинейных элементов, расчеты по п.5, 9, 11.

Библиографический список.

1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Гардарики, 1999. – 638 с.

2. Бессонов Л.А. Нелинейные электрические цепи. – М.: Высшая школа, 1977. – 256 с.

Лабораторная работа №12

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ,

СОДЕРЖАЩИХ ДИОДЫ.

Цель работы заключается в изучении работы одно- и двух- полупериодных схем выпрямления, анализе сглаживания пульсаций с помощью простейших фильтров, расчетов токов и напряжений в нагрузке и сопоставлении результатов расчета и эксперимента.

Теоретическое введение.

Выпрямление переменного тока.

В данной работе проводится анализ схем однополупериодного и двухполупериодного выпрямления с использованием полупроводниковых диодов. ВАХ реального неуправляемого диода (кривая 1, рис. 1) имеет ветвь прямого тока при U>0 и ветвь обратного тока при U<0. Обратный ток i_обр у качественных диодов очень невелик (единицы микроампер). Прямой ток может достигать у мощных диодов десятков ампер. При теоретическом исследовании процессов выпрямления реальный диод мы заменяем идеальным, имеющим прямоугольную ВАХ (кривая 2, рис. 1)

Рис. 1

На рис. 2а показана простейшая схема однополупериодного выпрямления, работающая на резисторную нагрузку. При входном напряжении u(t) = U_m ∙ sin ωt ток и напряжение на R_н имеют вид положительных полуволн рис. 2б. Моменты отпирания и запирания диода определяются соответственно моментами перехода напряжения и тока через нулевые значения

Рис.2а Рис.2б

В мостовой схеме двухполупериодного выпрямления, рис. 3а, при входном напряжении ток в нагрузку поступает в каждый полупериод (рис. 3б), и имеет форму двух положительных полуволн

В положительные полупериоды входного напряжения диоды D₁ и D₂ открыты, а D₃ и D₄ закрыты, в отрицательные полупериоды диоды D₁ и D₂ заперты, а D₃ и D₄ открыты.

Напряжение по нагрузке R_н равно U_н(t) = U_m ∙ |sin ωt|, и будет повторять по форме кривую тока. Функции i_н(t), U_н(t), в этих случаях состоят из суммы постоянной составляющей и гармоник.

Рис. 3а Рис 3б

В схеме однополупериодного выпрямления постоянные составляющие напряжения или средние за период значения напряжения и тока

равны: U₀ = U_m/π, I₀ = I_m/π. Первая, вторая и четвертая гармоники напряжения имеют амплитуды соответственно U_m/2, 2U_m/3π, 2U_m/15π.

В схеме двухполупериодного выпрямления постоянные составляющие напряжения и тока в два раза больше, чем в схеме однополупериодного выпрямления. Первая гармоника отсутствует. Вторая, четвертая и шестая гармоники напряжения имеют амплитуды соответственно: 4U_m/3π, 4U_m/15π, 4U_m/35π.Действующее значение переменного тока в нагрузке

Для схемы двухполупериодного выпрямления

то есть такое же, как для синусоидального тока.

Для схемы однополупериодного выпрямления действующее значение тока в раз меньше, чем в схеме двухполупериодного выпрямления.