Вивчення конструкції І дослідження




Скачати 92.32 Kb.
НазваВивчення конструкції І дослідження
Дата конвертації23.09.2013
Розмір92.32 Kb.
ТипДокументы
uchni.com.ua > Фізика > Документы
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ДОСЛІДЖЕННЯ


ХАРАКТЕРИСТИК ВИПРЯМЛЯЧІВ

МЕТА РОБОТИ: Зняти зовнішні характеристики одно- і двох-напівперіодних випрямлячів з різними типами фільтрів при їх роботі на активне навантаження.З'ясувати вплив різних схем фі­льтрів на роботу випрямляча.

2.1 КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

2.1.1 Класифікація схем випрямлення

Всі схеми випрямлення можна розподілити за такими основними ознаками:

а/. За кількістю фаз первинної обмотки трансформатору - на одно­фазні, двохфазні, трьох фазні і т.д.

б/. За кількістю фаз вторинної обмотки трансформатору - на одно­фазні, двохфазні, трьох фазні, шестифазні і т.д.

в/. За кількістю імпульсів струму у вторинній обмотці трансформа­тору за період - на однотактні та двохтактні.

г/. За схемою з'єднання вентилів - на схеми з послідовним включен­ням вентиля та вторинної обмотки, на мостові і на каскадні схеми.

д/. За формою спрямленої напруги - на одно- і двох-напівперіодні.

Найбільш розповсюджені схеми випрямлення на практиці прийнято називати таким чином:

  • схеми, які живляться від однофазного джерела змінного струму - однонапівперіодна, двохнапівперіодна та однофазна мостова;

  • схеми, які живляться від трьох фазного джерела змінного струму -трьох фазна, трьох фазна мостова, шестифазна.

Властивості будь-якого спрямлюючого пристрою залежать від його схеми, характеру навантаження і схеми спрямлюючого фільтру. Аналіз ро­боти такого пристрою в цілому дуже складний. Тому для спрощення аналі­зу схем будемо вважати, що трансформатор та вентилі є ідеальними.

Розглянемо параметри, котрими характеризується робота кожного із елементів схеми випрямлення. Знання цих параметрів необхідно для пра­вильного вибору трансформатора і вентилів.

Відомими чи заданими завжди є параметри навантаження: середнє значення спрямлюючої напруги U0, і струму І0 та допустимий коефіцієнтпульсації Кп.

При відомих параметрах навантаження U0, І0 , а також напрузі UI та частоті мережі f у результаті аналізу схеми випрямлення визначаються па­раметри, необхідні для розрахунку трансформатора і вибору вентилів.

Цими параметрами є:

для трансформатора - діючі значення напруги U2, Uз... і струму І12,I3... окремих обмоток; розрахункові потужності окремих обмоток Р12, P3 і типова потужність усього трансформатору в цілому Рmin.

для вентилів - зворотна напруга и,в, яка припадає на один вентиль; середнє, діюче і амплітудне значення струму вентиля Ісз, Ід, Іmax.

Зворотною напругою, яка припадає на один вентиль при роботі останнього у схемі випрямлення, називається найбільше значення різниці потенціалів між анодом і катодом вентиля у ту частину періоду, коли вен­тиль не проводить струму.



Рисундк 2.1 - Однонапівперіодна схема випрямлення

Однонапівперіодна однофазна схема випрямлення /рис.2.1./ складає­ться з однофазного трансформатора й одного діоду. При цьому діод пропу­скає струм тільки тоді, коли на його анод поданий додатній потенціал по відношенню до катоду, тобто під час додатних напівперіодів е.р.с. джерела змінного струму /рис.2.2,а/. Під час від'ємних напівперіодів вентиль запи­рається.

Схема має велику пульсацію випрямленої напруги на частоті головної гармоніки, рівній частоті мережі fn =fM, високу зворотну напругу на ді­оді, вимушене підмагнічування сердечника трансформатора, неповне вико­ристання трансформатора за потужністю Ктр = 0,48.

Двонапівперіодне спрямлення може бути здійснене за допомогою однофазної мостової схеми випрямлення, приведеної на рис. 2.3.

Випрямляч має чотири вентилі VD1,VD2,VDЗ,VD4 і трансформа­тор Т. Ця схема є двотактною, так як у вторинній обмотці струм протікає як в додатну, так і у від'ємну частини періоду.

Розглянемо роботу схеми при живленні від мережі синусоїдальної напруги.

В перший напівперіод, коли потенціал точки а /рис.2.3./ додатній, а потенціал точки б від'ємний, струм проходить через вентиль VD1, наван­таження R і вентиль VD2 у напрямку, вказаному суцільними стрілками. Вентилі VDЗ і VD4 в цей час не пропускають струм і знаходяться під зво­ротною напругою. В наступний напівперіод, коли потенціал точки б стає додатнім, а точки а - від'ємним, струм тече через вентиль VDЗ, наванта­ження R і вентиль VD4 у напрямку, вказаному пунктирними стрілками. Вентилі УО1 і УО2 в цей час не пропускають струм і знаходяться під зво­ротною напругою. З рис. 2.3. видно, що напрямки струмів, які протікають через навантаження під час обох напівперіодів, співпадають. Тому у схемі, що розглядається, має місце двонапівперіодне випрямлення.

На рис. 2.4 приведені криві випрямленого струму i0 і напруги U0. Так як падіння напруги в обмотці трансформатора та у вентилях прийнято рів­ним нулю, то форма випрямленої напруги повторює форму напруги на за­тискачах вторинної обмотки.


а/ напруга вторинної обмотки;

б/ струм діоду, вторинної обмотки і навантаження;

в/ напруга на навантаженні;

г/ струм первинної обмотки;

д/ зворотня напруга на вентилі.

Рисунок 2.2 - Часові діаграми струмів і напруг однонапівперіодного випрямляча

Рисунок 2.3 - Мостова схема випрямлення

На рис. 2.4,б,г приведені діаграми струмів скрізь вентилі VD1,VD2,VDЗ,VD4. Струм у вторинній обмотці трансформатора протікає під час обох напівперіодів і є синусоїдальним /рис. 2.3,а/, тому вимушене намагні­чування серцевини відсутнє. Струм у первинній обмотці також є синусої­дальним /рис. 2.3,б/.

Напруга між електродами вентилів знаходиться у противофазі з напругою вторинної обмотки трансформатору. Під час другого напівперіоду, коли працюють вентилі VDЗ і VD4, катод вентиля VD2, з'єднаний з точкою б вторинної обмотки, знаходиться під додатнім потенціалом. У цей же час анод вентиля VD2 має від'ємний потенціал, який дорівнює потенціалу точ­ки а вторинної обмотки /так як падіння напруги у вентилі VD4 при прямо­му струмі дорівнює нулю/. Таким чином, під час другого напівперіоду вен­тиль VD2 знаходиться під зворотньою напругою, яка дорівнює різниці по­тенціалів між кінцями вторинної обмотки трансформатору. Максимальне значення цієї різниці потенціалів дорівнює амплітудному значенню напруги вторинної обмотки. Нескладно бачити, що закон зміни зворотної напруги на вентилі VD1 такий же, як і на вентилі VD2.



а/ напруга на вторинній обмотці;

б/струм першого і другого діодів;

в/ струм третього і четвертого діодів;

г/ струм і напруга на навантаженні;

д/ струм первинної обмотки;

е/ зворотня напруга на вентилях.

Рисунок. 2.4 - Часові діаграми струмів і напруг мостової схеми випрямлення

Під час першого напівперіоду різниця потенціалів між електродами вентилів VD1 і VD2 дорівнює нулю, а вентилі VDЗ і VD4 знаходяться під зворотною напругою тієї ж величини, як і вентилі VD1 і VD2 у попередній напівперіод.

^ 2.1.2 Згладжуючі фільтри

На виході всіх схем, які випрямляють, отримується пульсуюча на­пруга і тому через навантаження протікає пульсуючий струм. Періодичні зміни спрямленої напруги і струму /пульсації/ значно погіршують роботу пристроїв, які вмикаються до виходу випрямляча. Величина пульсації хара­ктеризується коефіцієнтом пульсації



де Umax - амплітудне значення головної гармоніки змінної складової спрямленої напруги;

U0 - середнє значення спрямленої напруги.

Для зменшення пульсації, тобто змінної складової спрямленої напру­ги, застосовують фільтри, які згладжують. Вони вмикаються між випрям­лячем і навантаженням.

Фільтрація змінної складової заснована на тому, що послідовно з на­вантаженням вмикаються елементи, які мають великий опір для змінної складової спрямленого струму і малий - для постійної, а паралельно наван­таженню - елементи, що мають малий опір для змінної складової і великий - для постійної складової. Послідовними елементами можуть бути котушки індуктивності з феромагнітними серцевинами; паралельний контур, налаш­тований в резонанс на частоту пульсації. Елементом, який вмикають пара­лельно навантаженню, може бути конденсатор великої ємності чи послідо­вний контур, налаштований у резонанс на частоту пульсації.

Головним параметром, за яким оцінюється дія фільтру, який згла­джує, є його коефіцієнт фільтрації - відношення коефіцієнта пульсації на вході фільтру Кn до коефіцієнта пульсації на виході Kn:



Цей коефіцієнт показує, у скільки разів фільтр зменшує величину ко­ефіцієнта пульсації на виході випрямляча.

Простішими фільтрами, які згладжують, є фільтри, що складаються чи з одної індуктивності, включеної послідовно з навантаженням /рис. 2.5.,а/, чи з однієї ємності, включеної паралельно навантаженню /рис.2.5,б/.

В обмотці дроселю, включеного послідовно з навантаженням, проті­кає пульсуючий струм. Змінна складова цього струму створює у серцевині дроселя змінний магнітний потік, який індуктує в його обмотці супротив -е.р.с. /е.р.с. самоіндукції/, перешкоджаючу змінам струму у колі. Зменшен­ня відносних змін змінної складової струму у колі викликає зменшення від­носних змін /пульсацій/ напруги на затискачах навантаження. В цьому і по­лягає дія дроселя, що згладжує, включеного послідовно з навантаженням.



Рисунок 2.5 - Схеми L і С фільтрів

Для кращого згладжування пульсації необхідно, щоб індуктивний опір дроселя для головної гармоніки змінної складової був значно більший, ніж опір навантаження, тобто щоб виконувалась умова:

XL = ЩголL>>RН

де Щгол=2πfгол, - колова частота напруги головної гармоніки; L - ін­дуктивність дроселя. Індуктивний фільтр забезпечує добре згладжування пульсації при малих опорах навантаження, тобто при великих струмах, то­му його застосовують головним чином в потужному спрямлюючому устат­куванні.

Як відомо, конденсатор, включений паралельно навантаженню, пе­ріодично заряджається в ті миті часу, коли напруга на виході випрямляча перевищує напругу на затискачах конденсатору У ті ж періодично повтор­ні проміжки часу, коли напруга на виході випрямляча менша, ніж затискачах конденсатора, останній розряджається крізь опір навантаження. Тому напруга на затискачах зарядженого конденсатора змінюється у відносно менших межах, ніж змінювалася б напруга на виході випрямляча при від­сутності ємності. В цьому і полягає згладжуюча дія конденсатора, включе­ного паралельно навантаженню.

Конденсатор, включений на виході випрямляча, являє собою ємніс­ний опір для змінної складової спрямленого струму. Для забезпечення зна­чного згладжування пульсації необхідно, щоб ємнісний опір конденсатора для головної гармоніки змінної складової був значно менший за опір на­вантаження, тобто виконувалась умова:



де С - ємність конденсатора.

Розглядаючи роботу ємнісного фільтру слід мати на увазі, що ємність С разом з внутрішнім опором випрямляча утворює Г- подібний RС-фільтр /рис.2.6/.

Рисунок 2.6 - Схема RС - фільтру

Для забезпечення великих коефіцієнтів фільтрації застосовують більш складні багатоланкові Г - подібні і П - подібні фільтри, котрі є комбі­націями простіших L - та - С - фільтрів. Прикладами таких фільтрів можуть бути фільтри, схеми яких приведені на рис. 2.7,а,б.
^ 2.2 Порядок виконання роботи

Встановити у роз’їм на стенді макетну плату і підключити до неї не­обхідні прилади згідно схемі

Встановити на вході випрямляча напругу, вказану керівником. Вико­нати вимірювання амплітудних і діючих значень спрямленої напруги. Ви­значити коефіцієнт пульсації схеми. Досліди виконати для одно-та двонапі-вперіодних випрямлячів.

Повторити досліди при підключеному згладжуючому фільтрі. Зама­лювати форми кривих випрямленої напруги.


Рисунок 2.8 - Схема вимірювань










Висновок: На лабораторній роботі ми зняли зовнішні характеристики одно- і двох-напівперіодних випрямлячів з різними типами фільтрів при їх роботі на активне навантаження.З'ясувати вплив різних схем фі­льтрів на роботу випрямляча.

Схожі:

Вивчення конструкції І дослідження iconТема: "Базові конструкції структурного програмування"
Мета: Навчитися здійснювати запуск Borland C++ 5, створювати новий файл, редагування та компіляцію програми, базові конструкції структурного...
Вивчення конструкції І дослідження iconОднією із складових частин вивчення зброї є дослідження наконечників...
Тому одночасово із вивченням мечів вікінгів, прикрас, тощо увагу до себе привернула також така тема, фк вивчення наконечників піхов...
Вивчення конструкції І дослідження icon"Соціологічне дослідження (укр.)"
Требують підтвердження чи спростування, форма пізнання, один з основних методів наукового дослідження, в якому вивчення явищ відбувається...
Вивчення конструкції І дослідження iconТема : дослідження в галузі паблік рилейшнз
Основні поняття: соціологічні дослідження, формалізовані дослідження неформалізовані дослідження, анкетування, вибірка, аналіз, групові...
Вивчення конструкції І дослідження icon1. Об’єкт та предмет макроекономіки. Функції Об’єктом вивчення м...
Вона визначає дії уряду щодо визначення кінцевих цілей макроекономічного розвитку країни та засобів її досягнення. Функції: теоритико-пізнавальна,...
Вивчення конструкції І дослідження icon1. Вступ до ііспхолого-іісдпгогічІІої підготовки
Напрям психології, предметом вивчення та дослідження якого є поведінка біхевіоризм
Вивчення конструкції І дослідження iconЛабораторна робота №1 Вивчення конструкції та визначення основних...
Мета роботи-вивчити за досліджуваним зразком І кресленням конструкцію циліндричного зубчастого редуктора та його деталей, а також...
Вивчення конструкції І дослідження iconУрок №30 Тема. Південна Америка. Загальні відомості. Географічне...
Учнів загальне уявлення про географічне положення, площу І форму материка; поглибити систему знань учнів про відкриття І дослідження...
Вивчення конструкції І дослідження iconПо конструкції плавких вставок запобіжники поділяються на

Вивчення конструкції І дослідження iconПрограма соціологічного дослідження та її структура. План
В ній викладаються основні завдання дослідження, методика та техніка збору та обробки соціологічної інформації. Розробка програми...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2014
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка