Принципы радиоизмерений Исследование стабилизированного выпрямителя Исследование усилительных каскадов Расчет трехфазной цепи Исследование нелинейных цепей постоянного тока Исследование электрических фильтров

Лабораторные работы по электронике и электротехнике

Лабораторная работа 16

Исследование выпрямителя однофазного и трехфазного токов

Цель работы - экспериментальное определение основных соотноше­ний напряжений, токов и мощностей в схемах неуправляемых выпрямите­лей переменного тока и анализ временных зависимостей напряжений на различных участках цепи.

1. Пояснения к работе

Выпрямление переменного тока производится с помощью диодов (электрических вентилей), представляющих собой элементы с наиболее ярко выраженной несимметрией ВАХ (обладающие односторонней проводи­мостью). В большинстве случаев диод можно считать идеальным, т.е. обладающим нулевым сопротивлением в проводящем направлении и беско­нечно большим сопротивлением в непроводящем состоянии.

Простейшей схемой выпрямления является однополупериодная, пред­ставляющая собой последовательное соединение диода и сопротивления нагрузки (рис. 16.1). В этой схеме напряжение на нагрузке содержит постоянную составляющую

,  (1.1)

где - коэффициент схемы выпрямления.

Значительно более близкими к постоянному являются выпрямленные напряжения в мостовых схемах - однофазной (рис.16.2) и трехфазной (рис. 16.3), для которых (соответственно):

; (1.2)

, (1.3)

где  - линейное и фазное напряжения источника.

Для выпрямителей коэффициент мощности  определяются по формуле:

,  (1.4)

где: - активная и полная мощности источника 

 - мощность постоянной составляющей.


2. Порядок выполнения работы

2.1. Исследовать цепь однофазного однополупериодного выпрямления переменного тока, для чего:

2.1.1. Собрать схему (рис. 16.1). Для измерения напряжения U, тока I и активной мощности P источника использовать приборы электромагнитной системы, а напряжения UHср и тока IHср нагрузки - приборы магнитоэлектрической системы, реагирующие на средние значения величин. В качестве нагрузки использовать реостат с сопротивлением 100 Ом, а в качестве диода - один из вентилей трехфазной мостовой схемы.

2.1.2. Включить цепь на линейное напряжение источника и записать в табл.16.1 показания измерительных приборов.

Таблица 16.1

Результаты исследования схемы однофазного однополупериодного выпрямления переменного тока

Измерено

Вычислено

U,

B

I,

A

P,

UHср, B

IHср,

A

UДm,

B

kCX

2.1.3. С экрана осциллографа переснять на кальку в одном масштабе графики трех напряжений  и . Объяснить характер полученных кривых. Из осциллограммы  определить величину максимального напряжения на диоде UДm, и занести в табл. 16.1.

2.1.4. Вычислить отношения напряжений и токов , , а также kCX, .

Результаты вычислений записать в табл. 16.1.

2.2. Исследовать цепь однофазного мостового выпрямления переменного тока.

2.2.1. Собрать схему (рис. 16.2) (комплект К-50 включить по однофазной схеме измерения). Приборы A2 и V2, должны быть магнитоэлектрической системы. В качестве нагрузки используется реостат с сопротивлением 100 Ом.

2.2.2. Включить источник и записать в табл. 16.2 показания измерительных приборов.

2.2.3. С экрана осциллографа переснять на кальку в одном масштабе временные зависимости трех напряжений  и . Объяснить характер полученных кривых. Из осциллограммы  определить вели­чину максимального напряжения на диоде UДm и занести в табл. 16.2.

2.2.4. Вычислить коэффициент схемы kCX, коэффициент мощности выпрямителя , КПД выпрямителя  и отношения напряжений и токов в схеме. Результаты вычислений занести в табл. 16.2.

Таблица 16.2

Результаты исследования мостовых схем выпрямления переменного тока

Измерено

Вычислено

U,

B

I,

A

P,

UHcр B

IHср,

A

UДm, B

kCX

Схема выпрямления

Однофазная мостовая

Трехфазная мостовая

2.3. Исследовать трехфазную мостовую схему выпрямления переменного тока.

Собрать схему рис. 16.3 (комплект К-50 включить по трехфазной схеме). Выполнить те же исследования, что и в п.2.2 и результаты занести в табл. 16.2. При этом следует иметь в виду, что для трехфазной схемы выпрямления

.

Здесь РФ - активная мощность одной фазы источника, UФ - фазное напряжение источника. Следует также учесть, что К-50 измеряет фазное напряжение источника.

3. Вопросы для самопроверки

3.1. Какие системы приборов используются для измерения действую­щих и средних величин напряжений и токов?

3.2. Изобразите ВАХ реального и идеального вентилей.

3.3. Как рассчитать выпрямленное напряжение в схемах однополупериодного, однофазного мостового и трехфазного мостового выпрямления?

3.4. Нарисуйте графики выпрямленного напряжения для схем однополупериодного, однофазного мостового и трехфазного мостового выпрямления.

Исследование цепи при последовательном соединении катушки со стальным сердечником и конденсатора Цель работы - изучение основных свойств цепи переменного тока с последовательным соединением нелинейной индуктивности и емкости: явление феррорезонанса напряжений и стабилизации напряжения.

Исследование утроителя частоты Цель работы - исследование свойств трехфазных цепей, содержащих нелинейные элементы на примере ферромагнитного утроителя частоты.

Улучшение формы выходного напряжения схем выпрямителя переменного тока Цель работы - экспериментальное исследование основных соотношений напряжений, токов и мощностей  в схемах неуправляемых выпрямителей переменного тока с улучшенным выходным напряжением и анализ временных зависимостей этих напряжений.


Исследование выпрямителя однофазного и трехфазного токов