Исследование однополупериодного полупроводникового выпрямителя

Цель работы:

1. Ознакомление с принципом действия выпрямителей.

2. Ознакомление с назначением элементов принципиальной схемы.

3. Приобретения практических навыков при построении временных диаграмм и определении параметров выпрямителей.

4. Экспериментальное исследование влияния изменения номиналов элементов фильтров на выходные параметры выпрямителей.

Виртуальная лабораторная установка.

Схема виртуальной лабораторной установки приведена на рис15.1. Она включает в себя: источник синусоидального напряжения; вольтметр М1, измеряющий действующее значение входного переменного напряжения U₂; выпрямительный диод VD1; сглаживающий фильтр (конденсатор) С1; сопротивление нагрузки R_Н; вольтметр M2, измеряющий выпрямленное напряжение U₀; двухлучевой осциллограф; амперметр M3, измеряющий действующее значение тока нагрузки I_H.

VD1 М3 R_Н

М1

М2

C1

Рис. 15.1

Порядок выполнения работы

1. Собрали схему Рис. 15.1.

Напряжение источника питания установили согласно варианту задания:

2. Запустили виртуальную установку на моделирование. При этом на экране осциллографа появилась временная диаграмма выпрямителя. Чтобы зафиксировать изображение щелкнули левой кнопкой мыши на кнопке “Pause”.

3. При помощи осциллографа сняли и построили временную диаграмму выпрямителя. С помощью вертикальных визирных линеек осциллографа определили амплитуду пульсаций выходного напряжения U_mn, а по вольтметру М2 - выпрямленное напряжение (U₀). Определили коэффициент пульсаций по формуле: К_П = U_mn/U₀ и проверили соотношение U₀ = 0,45U₂. Заполнили п.1 таблицы 1.

4) Исследовали влияние сопротивления нагрузки на величину и форму выходного напряжение выпрямителя. Для этого изменяли величину сопротивления нагрузки R_Н согласно таблице 1. записывали показания приборов в соответствующие строки таблицы 1 и зарисовывали осциллограммы выходного напряжения.

5) Построили зависимости К_П = f (R_Н) и U₀= f(R_Н)

Пояснение:

В отрицательный полупериод напряжение на входе выпрямителя и напряжение на конденсаторе совпадают по знаку и мгновенная разность потенциалов на диоде резко возрастает: U_ОБР = U_2m + U₀ ≈ 3U₂. Поэтому в выпрямителе с фильтром следует использовать диод, обратное напряжение которого должно быть больше (U_2m + U₀). Коэффициентом пульсации К_П = U_mn/U₀

Таблица №1

Сделали выводы.

1) При неизменной емкости и Uвх и уменьшением сопротивления и нагрузки, ток нагр. Увеличивается, Uо падает, осцилограмма становится «ломаной»

2) При неизменной Uвх и сопротивлении нагрузки при увеличении емкости фильтра (конденсатора), эпюра Uвых выпрямляется

5. Исследовали влияние ёмкостного фильтра на параметры выпрямителя. Для этого установили величину нагрузки R_Н = 10 Ом. Изменяя величину емкости фильтра заполнили таблицу № 2, построили зависимости К_П = f (С) и U₀ = f (С);

Таблица 2

Ответы на контрольные вопросы

1. Что такое однополупериодный выпрямитель?

Напряжение с вторичной обмотки силового трансформатора подаётся на один единственный диод

2. Нарисуйте временную диаграмму выпрямителя.

Конденсатор выполняет роль емкостного фильтра

3. От чего зависит коэффициент пульсации выпрямителя?

от коэффициента сглаживания на выходе и от емкости выходного фильтра конденсатора и коэффициента стабилизации если она есть, значение измеряется в мВ

4. Как влияет величина ёмкостного фильтр на величину выпрямленного напряжения и его форму?

Чем больше ёмкость, тем меньше пульсаций, на осциллографе это хорошо видно.

5. Как влияет ёмкостной фильтр на величину обратного напряжения на диоде?