Однополупериодный выпрямитель с простым С-фильтром

Однополупериодный выпрямитель с простым С-фильтром (рис. 4.8) имеет круто падающую нагрузочную характеристику (зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки) и значительный коэффициент пульсаций. Временная диаграмма однополупериодного выпрямителя с простым С-фильтром показана на рис. 4.9.

Рис. 4.8

Рис. 4.9

Разряд конденсатора фильтра определяется постоянной времени разряда

.

Коэффициент пульсаций вычисляется по формуле

.

Чем больше емкость конденсатора, тем меньше коэффициент пульсаций, но тем больше амплитуда зарядного тока через диод, а значит, и больше падение напряжения на выходном сопротивлении выпрямителя (рис. 4.9). В отсутствие нагрузки (на холостом ходу) напряжение на конденсаторе фильтра достигает . Такие выпрямители обычно применяются для построения вспомогательных (маломощных) источников питания.

Двухполупериодный выпрямитель с простым С-фильтром

Применение двухполупериодного выпрямителя с простым С-фильтром (рис. 4.10), вследствие удвоенной частоты пульсаций, позволяет уменьшить габариты сглаживающего фильтра. По сравнению с выпрямителем с выводом от средней точки, где обмотки трансформатора используются примерно на 35...40%, в мостовом выпрямителе обмотка работает оба полупериода, поэтому коэффициент ее использования достигает 80%. Кроме того, в нем можно использовать диоды с вдвое меньшим допустимым напряжением.

Рис. 4.10

Недостаток мостовой схемы – удвоение числа диодов по сравнению с выпрямителем с выводом от средней точки. Однако суммарное сопротивление постоянному току двух диодов и обмотки мостового выпрямителя чаще оказывается меньше сопротивления одного диода и обмотки выпрямителя с выводом от средней точки.

Временная диаграмма, иллюстрирующая работу однофазного мостового выпрямителя с емкостным фильтром, приведена на рис. 4.11.

Рис. 4.11

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Запустить программу MultiSym. Загрузить схему исследования <ЛР№4 1.msm>. Появится схема, имеющая следующий вид:

4.2. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу окна .

4.3. Зарисовать осциллограммы входного и выходного сигналов без емкостного фильтра и с емкостным фильтром.

4.4. Измерить коэффициент пульсаций и коэффициент сглаживания. Для измерения постоянной и переменной составляющих напряжения использовать мультиметр.

4.5. Снять внешнюю характеристику схемы U_Н=f(I_Н).

4.6. Исследовать работу приведенной схемы с Г-образным LC-фильтром, П-образным LC-фильтром.

4.7. Открыть файл <ЛР№4 2.msm>. Появится схема, имеющая следующий вид:

4.8. Повторите пункты 4.3. – 4.5. для схемы 4.7.

4.9. Собрать самостоятельно схему двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки и исследовать ее.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Объясните назначение выпрямителя.

2. Назовите основные характеристики выпрямителя.

3. Что такое коэффициент пульсаций и коэффициент сглаживания?

4. Какие недостатки и достоинства имеют однополупериодные схемы выпрямления?

5. Объясните влияние емкости конденсатора на коэффициент пульсаций в схеме однополупериодного выпрямителя.

6. Сравните двухполупериодные схемы выпрямления: мостовую и с выводом от средней точки.

7. Одинаковы ли частоты входного и выходного напряжений двухполупериодного выпрямителя?

8. Какая схема выпрямителя характеризуется наименьшей амплитудой пульсаций на выходе?

9. Объясните принцип действия сглаживающего С-фильтра.

10. Объясните принцип действия сглаживающего L-фильтра.

11. Объясните принцип действия сглаживающего LС-фильтра.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5