4. Рабочее задание

Подготовьте шаблон отчета в редакторе MS Word.

Установите ключ в разъем модуля М1 лабораторного стенда.

Загрузите и запустите программу Lab1(M1).vi. На экране появится изображение ВП, необходимого для выполнения задания 1 (рис. 1.10).

Задание 1. Исследование работы однополупериодного полупроводникового выпрямителя

4.1.1. Установите переключатель «К» модуля М1 в положение «1».

4.1.2. Получите осциллограммы напряжений на входе и выходе однополупериодного выпрямителя. Для этого на лицевой панели ВП нажмите кнопку «Измерение» и с помощью элемента управления U_ВХ.m установите амплитуду входеного сигнала U_ВХ такой величины, чтобы выходной сигнал U_ВЫХ не имел видимых искажений и был удобен для наблюдения. Скопируйте полученные осциллограммы в отчет.

4.1.3. Измерьте и запишите в отчет максимальное значение напряжения на выходе выпрямителя U_{ВЫХ.МАХ.} Для измерения используйте визирную линию, положение которой изменяется ползунковым регулятором, расположенным на передней панели ВП, и цифровой индикатор для отсчета уровня напряжения (рис. 1.16).

Рис. 2. Лицевая панель ВП при выполнении задания 3

4.1.4. Вычислите и запишите в отчет средневыпрямленное значение напряжения на выходе выпрямителя. Для вычислений используйте формулу:

U_{СР.ВЫПР.}= U_{ВЫХ.МАХ}/π.

4.1.5. Используя полученные осциллограммы, сравните периоды изменения сигналов на входе и выходе выпрямителя и измерьте максимальное обратное напряжение на диоде. Выводы и результаты запишите в отчет.

4.1.6. Выключите ВП, для чего нажмите на передней панели ВП кнопку «Завершение работы».

Задание 2. Исследование работы однофазного мостового выпрямителя с емкостным сглаживающим фильтром

4.2.1. Установите ключ в разъем модуля М2 лабораторного стенда.

Загрузите и запустите программу Lab3(M2).vi. На экране появится изображение лицевой панели ВП, необходимое для выполнения задания.

Установите переключатель «К» модуля М2 в положение «1», при котором емкостной сглаживающий фильтр С отключен от выхода выпрямителя.

4.2.2. Спомощью элементов управления на лицевой панели ВП выберите режим измерения: форма сигнала - синусоидальная , частота сигнала - 100 Гц. Амплитуду сигнала на входе установите такой величины, чтобы сигналы на осциллограмме не имели видимых искажений и были удобны для наблюдения и измерения.

4.2.3. На графическом индикаторе отображаются осциллограммы входного и выходного сигналов выпрямителя. Скопируйте полученные осциллограммы в отчет.

4.2.4. По осциллограммам сравните периоды сигналов на входе и на выходе выпрямителя. Выводы запишите в отчет.

4.2.5. Измерьте и запишите в отчет максимальное значение напряжения на выходе выпрямителя U_ВЫХ.max. Для измерения используйте визирную линию, положение которой изменяется ползунковым регулятором, расположенным на лицевой панели ВП, и цифровой индикатор для отсчета уровня напряжения.

4.2.6. Вычислите и запишите в отчет среднее значение напряжения на выходе выпрямителя. Для вычислений используйте формулу:

U_ВЫХ.СР = 2U_ВЫХ.max/π.

Сравните вычисленное значение напряжения с величиной, отображаемой на цифровом индикаторе «U_ВЫХ.СР», расположенном на лицевой панели ВП. Результаты и выводы запишите в отчет.

Задание 3.Исследование работы однофазного мостового выпрямителя с емкостным сглаживающим фильтром

4.3.1. Установите переключатель «К» модуля М2 в положение «2», при котором на выходе выпрямителя параллельно сопротивлению нагрузки (R_Н = 2 кОм) подключается емкостной сглаживающий фильтр (С_Ф = 4,7 мкФ).

4.3.2. Спомощью элементов управления на лицевой панели ВП установите режим измерения: форма сигнала - синусоидальная , частота сигнала - 100 Гц. Амплитуду сигнала на входе установите такой величины, чтобы сигналы на осциллограмме не имели видимых искажений и были удобны для наблюдения и измерения.

4.3.3. На графическом индикаторе отображаются осциллограммы входного и выходного сигналов выпрямителя. Скопируйте полученные осциллограммы в отчет.

4.3.4. По осциллограммам сравните периоды сигналов на входе и на выходе выпрямителя. Выводы запишите в отчет.

4.3.5. Измерьте и запишите в отчет максимальное U_ВЫХ.max и минимальное U_ВЫХ.min значения напряжения на входе и выходе выпрямителя. Для измерения используйте визирную линию, положение которой изменяется ползунковым регулятором, расположенным на лицевой панели ВП, и и цифровой индикатор для отсчета уровня напряжения.

4.3.6. Запишите в отчет среднее значение напряжения на выходе выпрямителя, отображаемое на цифровом индикаторе «U_ВЫХ.СР», расположенном на лицевой панели ВП.

4.3.7. Вычислите коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя с емкостным фильтром по формуле:

K = (U_ВЫХ.max - U_ВЫХ.min)/ U_ВЫХ.СР.

Сравните полученное значение с коэффициентом пульсаций двухполупериодного выпрямителя (k ≈ 0,67). Выводы и результаты запишите в отчет.

4.3.8. Повторите исследования, предусмотренные пп.4.3.2.-4.3.7. при частоте 400 Гц. Сравните работу выпрямителя при разных частотах входного напряжения. Сделайте вывод и запишите его в отчет.

4.3.9. Установите переключатель «К» модуля М2 в положение «3», при котором на выходе выпрямителя параллельно сопротивлению нагрузки (R_Н = 2 кОм) подключается емкостной сглаживающий фильтр (С_Ф = 47 мкФ).

4.3.10. Повторите исследования, предусмотренные пп.4.3.2.-4.3.7. при новом значении емкости конденсатора фильтра. Сделайте вывод о влиянии емкости конденсатора фильтра на работу выпрямителя.

4.3.11.Исследуйте работу мостового выпрямителя при других формах входного сигнала: прямоугольной, треугольной, пилообразной. Результаты внесите в отчет.

4.3.12. Выключите ВП, для чего нажмите на кнопку «Завершение работы».

U_{вых.макс}=5,45 В

U_вых.ср.=U_{вых.макс}/Pi=5,45/3,14=1,74566879

U_{обр.вых.макс}=А_{вход.сиг}=6 В или 6,06 В на графике выходных сигналов

U_{вых.макс}=1,86 В

U_вых.ср=(2*U_{вых.макс})/Pi

U_{вых.ср.практ}=0,94 B

U_{вых.ср.теор}=1,185 В

Периоды входного и выходного напряжений приблизительно одинаковы.

U_{вых.макс}=1,83

U_{вых.мин}=1,22

U_вых.ср=1,53

K= =0,39869281

Коэффициент пульсации на мостовом выпрямителе на практике оказался меньше чем в теории.

U_{вых.макс}= U_{вых.макс}=5,45

Периоды входного и выходного напряжений приблизительно одинаковы.

U_{вых.макс}=1,76

U_{вых.мин}=1,54

U_вых.ср=1,65

K= =0,1333333

Коэффициент пульсации на мостовом выпрямителе на практике оказался намного меньше, чем в теории.

Коэффициент пульсации при данных измерениях стремится к нулю, поскольку график напряжения выходного сигнала не имеет видимых колебаний.

Контрольные вопросы

• Чем отличается выходное напряжение в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей?

• Сравните максимальное обратное напряжение на диодах в однополупериодном и двухполупериодном выпрямителях.

• Одинаковы ли частоты входного и выходного напряжений двухполупериодного выпрямителя?

• Какая схема выпрямителя характеризуется наименьшей амплитудой пульсаций на выходе?

• Насколько точно определены в работе параметры полупроводниковых приборов? От чего может зависеть качество полученных результатов?

• Сравните характеристики однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

• Какие схемы двухполупериодных выпрямителей вам известны. Опишите принцип их работы?

• Для чего в выпрямителях используются фильтры. Как устроен емкостной фильтр?

• Как можно оценить степень пульсации выходного напряжения выпрямителя без фильтра и с емкостным сглаживающим фильтром?