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, Bт | 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, Bт | 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.