2. Задачи

1. Определить показания магнитоэлектрического, электромагнитного и электродинамического амперметров, включенных последовательно в электрическую цепь, если ток в цепи изменяется по закону .

2. Определить показания электродинамического и электромагнитного амперметров, включенных в последовательную RC-цепь, если напряжение на входе цепи изменяется по закону . Параметры цепи: = 10 Ом, = 10 Ом.

3. Определить показания электродинамического и электромагнитного амперметров, включенных в последовательную RL-цепь, если напряжение на входе цепи изменяется по закону . Параметры цепи: = 10 Ом, = 10 Ом.

4. Определить показания магнитоэлектрического амперметра ( ) (рисунок 1.1), если напряжение на входе цепи изменяется по закону . Параметры цепи: = 1000 Ом. Объяснить назначение конденсатора, включённого параллельно амперметру. (0.1 А)

Рисунок 1.1

Вопросы к практическому занятию

1. Какое значение определяет магнитоэлектрический амперметр в цепи несинусоидального тока?

2. Какое значение определяет электромагнитный амперметр в цепи несинусоидального тока?

3. Какое значение определяет электродинамический амперметр в цепи несинусоидального тока?

4. Можно ли использовать магнитоэлектрические, электромагнитные и электродинамические амперметры в цепях постоянного тока?

5. Какими амперметрами можно проводить измерения в цепях синусоидального тока?

6. Почему при использовании магнитоэлектрических приборов необходимо соблюдать правильную полярность их подключения?

7. Почему нельзя подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения

Практическое занятие 2 Тема: Расчет однополупериодного выпрямителя

Цель: Формирование у студента компетенций ПК-18, ПК-38.

1. Теоретическая часть

Однополупериодный выпрямитель. Однополупериодный выпрямитель (рисунок 2.1 а) состоит из трансформатора, ко вторичной обмотке которого последовательно присоединены диод VD и нагрузочный резистор .

Для упрощения анализа работы выпрямителей трансформатор и диод считают идеальными, т.е. принимают следующие допущения: у транс­форматора активное сопротивление обмоток, а у диода прямое сопротивление равны нулю; обратное сопротивление диода равно бесконечности; в трансформаторе отсутствуют потоки рассеяния. При таких допущениях с подключением первичной обмотки трансформатора к сети переменного синусоидального напряжения во вторичной обмотке будет наводиться синусоидальная ЭДС (рисунок 2.1 б).

а) б)

в)

Рисунок 2.1

Работу выпрямителя рассматривают с помощью временных диаграмм (рисунок 2.1 б, в). В первый полупериод, т.e. в интервале времени 0 – Т/2, диод открыт и в нем появляется ток , а в нагрузочном резисторе – ток , причем . Падение напряжения на диоде . В интервале времени Т/2 – Т диод закрыт, ток , а к запертому диоду прикладывается обратное напряжение т.е. , тогда , где – действующее значение напряжения во вторичной обмотке.

Основными электрическими параметрами однополулериодного выпрямителя являются:

– средние значения выпрямленных тока и напряжения и ;

– мощность нагрузочного устройства ;

– амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения ;

– коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения ;

– коэффициент полезного действия ,

где – мощность потерь в трансформаторе, а – мощность потерь в диодах.

В однополупериодном выпрямителе (рис. 2.1):

, (2.1)

.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

. (2.3)

Коэффициент пульсаций можно получить из разложения в ряд Фурье выходного напряжения однополупериодного выпрямителя:

,

.

Основным преимуществом однополупериодного выпрямителя является его простота. Недостатками этого выпрямителя являются: большой коэффициент пульсаций, малые значения выпрямленных тока и напряжения. Вместе с тем, следует обратить внимание еще на один недостаток однополупериодного выпрямителя. Ток имеет постоянную составляющую, которая вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, из-за чего уменьшается магнитная проницаемость сердечника, что в свою очередь снижает индуктивность обмоток трансформатора. Это приводит к росту тока холостого хода трансформатора, а следовательно, к снижению КПД всего выпрямителя.

Диод в выпрямителе является основным элементом, поэтому диоды должны соответствовать основным электрическим параметрам выпрямителей. При выборе типа диодов необходимо знать:

– среднее значение прямого тока ;

– максимальное обратное напряжение на диоде . Для надежной работы диодов в выпрямителях требуется, чтобы каталожные параметры превышали рассчитанные значения примерно на 30%. Отметим, что при выпрямлении напряжения, амплитудное значение которого превышает для одного диода, можно включать последовательно два или несколько однотипных диодов. Однако эти диоды должны быть зашунтированы сопротивлением, примерно равным .

Промышленность выпускает полупроводниковые диодные столбы (например, КЦ 106, КЦ 201). Выпрямительный столб – это группа последовательно соединенных диодов, помешенных в общий корпус. Такие столбы выдерживают напряжения свыше 15 кВ.