Тема: Определение показаний магнитоэлектрического, электромагнитного и электродинамического амперметров в линейных цепях несинусоидального тока

МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

________________

(подпись)

«___»_________________201_ г.

Информационно-измерительная техника и электроника

(часть 1)

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

К практическим занятиям

Направление подготовки 140400.62 Электроэнергетика и электротехника

Профиль подготовки «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»,

«Электроснабжение»,

«Электроэнергетические системы и сети»

Квалификация выпускника бакалавр

Изучается в 5,6 семестрах

СОГЛАСОВАНО:	РАЗРАБОТАНО:
Зав. выпускающей кафедрой АЭСиЭ .____________ Кононов Ю.Г. "__" _____________ 20______ г.   Директор института ИЭЭН ____________ Кононов Ю.Г. "__" _____________ 20______ г.   Рассмотрено УМК института ИЭЭН "__" _____________ 20_____ г. протокол N____________ Председатель УМК ________	Зав. кафедрой физики, электротехники и электроники ___________ Валюхов Д.П. "__" ____________ 20_____ г.   Доцент кафедры ФЭиЭ Данилов М.И., "__" ____________ 20_____ г. Доцент кафедры АЭСиЭ Романенко И.Г., "__" ____________ 20_____ г. Доцент кафедры АЭСиЭ Ястребов С.С., "__" ____________ 20_____ г. Доцент кафедры АЭСиЭ Мамаев В.А. "__" ____________ 20_____ г.

Ставрополь

МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Данилов М.И., Романенко И.Г., Ястребов С.С., Мамаев В.А.

ИФОРМАНИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

К практическим занятиям

Направление подготовки 140400.62 Электроэнергетика и электротехника

Профиль подготовки «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»,

«Электроснабжение»,

«Электроэнергетические системы и сети»

Квалификация выпускника бакалавр

Ставрополь

Печатается по решению

Учебно-методического совета

Северо-Кавказского федерального

университета

Рецензенты:к-т техн. наук Гринь А.И.,

к-т техн. наук Шепеть И.П.

Данилов М.И., Романенко И.Г., Ястребов С.С., Мамаев В.А.Информационно-измерительная техника и электроника:учебно-методическое пособие к практическим занятиям. – Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2013. – 102 с.

В настоящем учебно-методическом пособии приведены теоретические сведения и разработки для выполнения практических задач по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника». Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и программой дисциплины «Информационно-измерительная техника и электроника» и предназначено для студентов направления подготовки 140400.62 Электроэнергетика и электротехника профилей «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем», «Электроэнергетические системы и сети», «Электроснабжение». Учебно-методическое пособие дает возможность студентам приобрести навыки в решении практических задач.

© ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский

федеральный университет», 2013

Содержание

Практическое занятие 1. 8

Тема: Определение показаний магнитоэлектрического, электромагнитного и электродинамического амперметров в линейных цепях несинусоидального тока 8

Практическое занятие 2. 14

Тема: Расчет однополупериодного выпрямителя. 14

Практическое занятие 3. 19

Тема: Расчет двухполупериодного выпрямителя. 19

Практическое занятие 4. 24

Тема: Определение показаний цифровых амперметров и амперметров с выпрямительной схемой на входе в цепях несинусоидального тока. 24

Практическое занятие 5. 28

Тема: Расчет делителей напряжения и их использование при измерениях. 28

Практическое занятие 6. 35

Тема: Определение измерительных шунтов и добавочных сопротивлений для расширения диапазона измерений. 35

Практическое занятие 7. 42

Тема: Определение показаний вольтметров с преобразователями, реагирующими на различные параметры входного напряжения в цепях несинусоидального тока 42

Практическое занятие 8. 49

Тема: Определение показаний магнитоэлектрических, электромагнитных и электродинамических вольтметров в цепях несинусоидального тока. 49

Практическое занятие 9. 51

Тема: Определение показаний электродинамических ваттметров в цепях несинусоидального тока. 51

Практическое занятие 10. 55

Тема: Измерение сопротивления, емкости и индуктивности. 55

Практическое занятие 11. 60

Тема: Измерения осциллографом и определение параметров сигнала на их основе 60

Практическое занятие 12. 65

Тема: Расчет положения рабочей точки усилителя переменного напряжения. 65

Практическое занятие 13. 71

Тема: Расчет преобразователей на базе операционных усилителей. 71

Практическое занятие 14. 74

Тема: Основы алгебры логики и примеры ее использования при расчетах в энергосистемах. 74

Практическое занятие 15. 79

Тема: Позиционные системы исчисления. 79

Практическое занятие 16. 82

Тема: Режимы работы триггеров. 82

Практическое занятие 17. 88

Тема: Цифровые устройства: дешифраторы, регистры, счетчики. 88

Практическое занятие 18. 92

Тема: АЦП, ЦАП, микропроцессоры и микро ЭВМ.. 92

Список рекомендуемой литературы.. 101

Предисловие

Целью дисциплины «Информационно-измерительная техника и электроника» является формирование согласно ООП ВПО набора профессиональных компетенций ПК-10, ПК-12, ПК-17, ПК-18, ПК-19, ПК-20, ПК-38, ПК-45 будущего бакалавра по направлению 140400.62 Электроэнергетика и электротехника. Дисциплина относится к профессиональному циклу Б.3.В.3 ООП ВПО и предполагает знание студентами следующих дисциплин: «Высшая математика» (Б2.Б.1), «Физика» (Б2.Б.2), «Информатика» (Б2.Б.5), «Теоретические основы электротехники» (Б3.Б.1). В результате изучения дисциплины у студента формируются указанные выше компетенции, приобретаются знания основ аналоговой и цифровой электроники, базовых принципов построения электронных схем, устройства и назначения информационно-измерительных приборов и систем, а также навыки использования информационно-измерительной техники в системах электроснабжения и методов расчета простых аналоговых и цифровых электронных схем.

Учебно-тематический план дисциплины

№ п/п	Раздел дисциплины	Семестр	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость в зач.ед. (часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по разделам дисциплины) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
Лекции	Практические занятия	Лабораторные работы	СРС
	Раздел 1. Информационно-измерительная техника						Устный опрос
	Тема 1. Общие сведения об измерении физических величин.
	Тема 2. Технические средства и методы измерений.
	Радел 2. Электроника						Устный опрос
	Тема 3. Общие характеристики аналоговых сигналов и устройств.
	Тема 4. Элементная база современных электронных устройств.
	Тема 5. Усилители переменного и постоянного токов.	5,6
	Тема 6. Преобразователи и генераторы на базе операционных усилителей.
	Тема 7. Вторичные источники питания электронной аппаратуры.
	Тема 8. Основы цифровой электроники, цифровые устройства.
	Тема 9. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи.
	Тема 10. Измерительные информационные системы.
	ИТОГО						Зачет, экзамен

Практическое занятие 1

Теоретическая часть

По типу отсчетного механизма все измерительные приборы (ИП) подразделяют на две группы: аналоговые (АИП) и цифровые (ЦИП). В АИП показания являются непрерывной функцией изменения входной измеряемой величины. Электромеханические ИП основаны на преобразовании электрической энергии входного сигнала в механическую энергию, чаще всего, угловое перемещение подвижного отсчетного устройства. Эти приборы для своей работы забирают некоторую энергию от измеряемой цепи. Включение таких приборов в исследуемую электрическую цепь изменяет режим ее работы и, как результат, обуславливает появление погрешности взаимодействия прибора в измеряемой цепи, т. е. появляется методическая погрешность измерения.

В ЦИП измеряемая или пропорциональная ей величина преобразуется в числовой эквивалент, который выводится на цифровой индикатор (дисплей).

Основные понятия об электромеханических измерительных приборах (ЭМИП)

ЭМИП относятся к аналоговым ИП. Функционирование ЭМИП основано на использовании измерительных механизмов (ИM), в которых реализуются различные физические принципы. ИМ обеспечивает преобразование значения измеряемой величины в пропорциональное изменение показания отсчетного устройства, например, стрелки прибора. В этих ИМ вызывающему поворот стрелки моменту вращения, функционально связанному с измеряемой величиной (чаще всего с током в измерительной катушке), противодействует момент сопротивления закручивающейся пружины. Необходимо иметь в виду, что имеются ИМ типа логометров. В логометрах эта пружина отсутствует, а стрелка поворачивается под воздействием двух токов, каждый из которых протекает по своей рамке, причем одна рамка создает момент вращения в направлении отсчета измеряемой величины, а другая рамка создает противодействующий момент. Стрелка останавливается в определенном месте шкалы прибора, когда эти два момента становятся равными У логометров с противодействующей пружиной имеется корректор, позволяющий устанавливать стрелку на обесточенном приборе в нулевое положение.

В зависимости от используемого в приборе ИМ различают следующие ЭМИП:

а) магнитоэлектрические;

б) выпрямительные;

в) термоэлектрические;

г) электромагнитные;

д) электродинамические;

е) электростатические;

ж) индукционные.

В зависимости от принципа исполнения ИМ, схемы его использования в ИП реализуются приборы для измерения тока, напряжения, мощности, электрической энергии и т. д.

Особенности работы электроизмерительных приборов в цепях постоянного, синусоидального и несинусоидального напряжений (токов)

1. Общие сведения по измерению параметров электрических сигналов

В электрических цепях форма измеряемых электрических величин может существенно отличаться от классических форм функций времени: а) от формы неизменного во времени (постоянного) тока (напряжения); в) от формы синусоидального тока (напряжения). С несинусоидальными электрическими сигналами часто имеют дело при производстве измерений в преобразовательной и электронной технике, при переходных процессах, в электрических цепях переменного тока, в которых имеется хотя бы один элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой. Поэтому имеет принципиальное значение выбор необходимой измерительной аппаратуры, четкое представление их принципа работы и с какими параметрами измеряемых величин следует интерпретировать их показания. При измерениях в цепях с несинусоидальными электрическими величинами измерение одной и той же величины приборами разных систем может дать несовпадающие результаты. Поэтому в некоторых случаях, когда указываются режимы работы электрической цепи, то указываются типы приборов, с помощью которых эти измерения выполнены.

2. Особенности измерения в цепях постоянного тока

Напряжение постоянного тока от долей милливольта до сотен вольт можно измерять аналоговыми стрелочными вольтметрами с магнитоэлектрическим измерительным механизмом ИМ_(МЭ). Они имеют достаточно высокую точность (класс точности до 0,05). Входное сопротивление магнитоэлектрического вольтметра, которое определяется значением добавочного сопротивления, включаемого последовательно с измерительной рамкой прибора, не превышает десятков килоом. Это ограничивает их применение при измерениях в высокоомных цепях, например, в электронных, так как приводит к появлению методической погрешности.

Для измерения напряжения постоянного тока в высокоомных цепях целесообразно использовать электронные аналоговые приборы, в которых в качестве отсчетного устройства используется ИМ_(МЭ), однако широкое распространение получило использование, например, цифровых мультиметров, переведенных в режим измерений постоянного напряжения (режим DCV).

Для измерения больших постоянных токов может также использоваться ИМ_(МЭ), однако его подключают параллельно либо встроенному в прибор малоомному токовому шунту, либо внешнему шунту. В последнем случае шунт имеет метрологические характеристики (класс точности), а падение напряжения на нем при протекании номинального тока составляет 75 мV.

3. Особенности измерения в цепях синусоидального и несинусоидального (тока) напряжения

Измерение синусоидальных напряжений (токов) может выполняться аналоговыми приборами, в которых используются измерительные механизмы следующих систем: ИМ_(МЭ) с выпрямителем, например, типа тестер; ИМ_(ТЭ); ИМ_(ЭМ); аналоговыми электронными вольтметрами со стрелочным указателем на основе ИМ_(МЭ).

В большинстве случаев, если нет специальных указаний, вывод информации о величине тока (напряжения) в приборах осуществляется в действующих значениях синусоидально изменяющихся величин.

При этом необходимо иметь в виду следующее (далее формулы приведены применительно к измерению тока):

1) ИМ_(ЭМ) с выпрямителем реагирует:

– либо при однополупериодном выпрямлении на среднее значение переменного тока за полпериода

. (1.1)

– либо после двухполупериодного выпрямления на среднее значение переменного тока по модулю

. (1.2)

При этом необходимо учесть, что для несинусоидального тока его среднее значение (1.2) зависит от фазового сдвига гармонических составляющих разложения функции i(t).

Для синусоидального тока его действующее и среднее значения связаны коэффициентом формы

. (1.3)

2) ИМ_(ЭМ) и ИМ_(ЭД) реагирует на действующее (среднеквадратичное) значение переменного, при этом необходимо иметь в виду:

– при измерении синусоидального тока i(t) показание прибора определяется действующим значением синусоидального тока, определяемого выражением

, (1.4)

которое связано с амплитудой I_m синусоидального тока i(t) выражением

. (1.5)

– при измерении несинусоидального тока i(t) показание прибора определяется действующим значением I несинусоидального тока согласно выражению

, (1.6)

где постоянная составляющая I₀ разложения несинусоидального тока определяется выражением

, (1.7)

где I₁, I₂, … – действующие значения первой, второй и т.д. гармоник несинусоидального тока i(t).

При измерении тока магнитоэлектрическим амперметром следует учитывать, что приборы этой измерительной системы позволяют определять только постоянную составляющую несинусоидального тока (1.7).

Это справедливо, если не указано, что на входе этого прибора имеется выпрямительная схема. Определение показаний приборов с выпрямительной схемой на входе будет рассмотрен в практическом занятии 4.

Задачи

1. Определить показания магнитоэлектрического, электромагнитного и электродинамического амперметров, включенных последовательно в электрическую цепь, если ток в цепи изменяется по закону .

2. Определить показания электродинамического и электромагнитного амперметров, включенных в последовательную RC-цепь, если напряжение на входе цепи изменяется по закону . Параметры цепи: = 10 Ом, = 10 Ом.

3. Определить показания электродинамического и электромагнитного амперметров, включенных в последовательную RL-цепь, если напряжение на входе цепи изменяется по закону . Параметры цепи: = 10 Ом, = 10 Ом.

4. Определить показания магнитоэлектрического амперметра ( ) (рисунок 1.1), если напряжение на входе цепи изменяется по закону . Параметры цепи: = 1000 Ом. Объяснить назначение конденсатора, включённого параллельно амперметру. (0.1 А)

Рисунок 1.1

Вопросы к практическому занятию

1. Какое значение определяет магнитоэлектрический амперметр в цепи несинусоидального тока?

2. Какое значение определяет электромагнитный амперметр в цепи несинусоидального тока?

3. Какое значение определяет электродинамический амперметр в цепи несинусоидального тока?

4. Можно ли использовать магнитоэлектрические, электромагнитные и электродинамические амперметры в цепях постоянного тока?

5. Какими амперметрами можно проводить измерения в цепях синусоидального тока?

6. Почему при использовании магнитоэлектрических приборов необходимо соблюдать правильную полярность их подключения?

7. Почему нельзя подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения

Практическое занятие 2

Теоретическая часть

Однополупериодный выпрямитель. Однополупериодный выпрямитель (рисунок 2.1 а) состоит из трансформатора, ко вторичной обмотке которого последовательно присоединены диод VDи нагрузочный резистор .

Для упрощения анализа работы выпрямителей трансформатор и диод считают идеальными, т.е. принимают следующие допущения: у транс­форматора активное сопротивление обмоток, а у диода прямое сопротивление равны нулю; обратное сопротивление диода равно бесконечности; в трансформаторе отсутствуют потоки рассеяния. При таких допущениях с подключением первичной обмотки трансформатора к сети переменного синусоидального напряжения во вторичной обмотке будет наводиться синусоидальная ЭДС (рисунок 2.1 б).

а) б)

в)

Рисунок 2.1

Работу выпрямителя рассматривают с помощью временных диаграмм (рисунок 2.1 б, в). В первый полупериод, т.e. в интервале времени 0 – Т/2, диод открыт и в нем появляется ток , а в нагрузочном резисторе – ток , причем . Падение напряжения на диоде . В интервале времени Т/2 – Т диод закрыт, ток , а к запертому диоду прикладывается обратное напряжение т.е. , тогда , где – действующее значение напряжения во вторичной обмотке.

Основными электрическими параметрами однополулериодного выпрямителя являются:

– средние значения выпрямленных тока и напряжения и ;

– мощность нагрузочного устройства ;

– амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения ;

– коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения ;

– коэффициент полезного действия ,

где – мощность потерь в трансформаторе, а – мощность потерь в диодах.

В однополупериодном выпрямителе (рис. 2.1):

, (2.1)

.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

. (2.3)

Коэффициент пульсаций можно получить из разложения в ряд Фурье выходного напряжения однополупериодного выпрямителя:

,

.

Основным преимуществом однополупериодного выпрямителя является его простота. Недостатками этого выпрямителя являются: большой коэффициент пульсаций, малые значения выпрямленных тока и напряжения. Вместе с тем, следует обратить внимание еще на один недостаток однополупериодного выпрямителя. Ток имеет постоянную составляющую, которая вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, из-за чего уменьшается магнитная проницаемость сердечника, что в свою очередь снижает индуктивность обмоток трансформатора. Это приводит к росту тока холостого хода трансформатора, а следовательно, к снижению КПД всего выпрямителя.

Диод в выпрямителе является основным элементом, поэтому диоды должны соответствовать основным электрическим параметрам выпрямителей. При выборе типа диодов необходимо знать:

– среднее значение прямого тока ;

– максимальное обратное напряжение на диоде . Для надежной работы диодов в выпрямителях требуется, чтобы каталожные параметры превышали рассчитанные значения примерно на 30%. Отметим, что при выпрямлении напряжения, амплитудное значение которого превышает для одного диода, можно включать последовательно два или несколько однотипных диодов. Однако эти диоды должны быть зашунтированы сопротивлением, примерно равным .

Промышленность выпускает полупроводниковые диодные столбы (например, КЦ 106, КЦ 201). Выпрямительный столб – это группа последовательно соединенных диодов, помешенных в общий корпус. Такие столбы выдерживают напряжения свыше 15 кВ.

Задачи

1. В однополупериодном выпрямителе напряжение на вторичной обмотке трансформатора В, частота сети = 50 Гц. Сопротивление диода в прямом направлении = 0. Для нагрузочного резистора сопротивлением 200 Ом определить средние значения выпрямленного напряжения и тока на нагрузочном резисторе, среднее значение тока в диоде , максимальное обратное напряжение диода . Выбрать параметры необходимого диода.

2. В схеме однополупериодного выпрямителя задан диод КД208А с параметрами = 1,5 А и = 100 В. Определить максимальное напряжение вторичной обмотки трансформатора и мощность, выделяемую в нагрузке = 200 Ом.

3. Определить среднее и максимальное значение прямого тока, а также максимальное обратное напряжение полупроводникового диода в однополупериодном выпрямителе (рисунок 2.1 а) и коэффициент трансформации трансформатора, если на нагрузочном резисторе сопротивлением = 3 кОм среднее значение выпрямленного напряжения =180 В. Напряжение сети В. Сопротивление диода в прямом направлении и обратный ток считать равными нулю.

4. Определить амплитуду тока в нагрузочном резисторе сопротивлением = 2,5 кОм однополупериодного выпрямителя (рисунок 2.1 а), если напряжение на первичной обмотке трансформатора В, коэффициент трансформации п = 0,4. Сопротивление диода в прямом направлении считать равными нулю.

5. Для питания постоянным током потребителя мощностью 250 Вт при напряжении U_d = 100 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, подобрав диоды из справочника. Указать допустимые параметры для выбранного диода.

Вопросы к практическому занятию

1. Из чего состоит однополупериодный выпрямитель?

2. Приведите соотношения между входным напряжением выпрямителя и его средним значением.

3. Пояснить связь между действующим значением тока выпрямителя и его постоянной составляющей.

4. Что называется коэффициентом пульсаций выпрямленного напряжения?

5. Чему равен коэффициент пульсаций для однополупериодного выпрямителя?

6. Какое условие используется при выборе диодов после расчета однополупериодного выпрямителя?

7. Каковы различия между входным и выходным сигналами однополупериодного выпрямителя?

8. Поясните принцип действия однополупериодного выпрямителя.

Практическое занятие 3

Теоретическая часть

Двухполупериодный выпрямитель. Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовыми и с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. Эти выпрямители являются более мощными, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют для своего питания оба полупериода напряжения сети. Они свободны от недостатков, свойственных однополупериодным выпрямителям. Однако это достигается за счет усложнения схем двухполупериодных выпрямителей.

Наибольшее распространение получил двухполупериодный мостовой выпрямитель (рисунок 3.1а).Он состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста подсоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой – нагрузочный резистор . Каждая пара диодов VD1, VD4 и VD2, VD3 работает поочередно.

Диоды VD1, VD4 открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора (интервал времени 0 – Т/2). При этом в нагрузочном резисторе появляется ток . В этом интервале диоды VD2, VD3 закрыты.

В следующий полупериод напряжения вторичной обмотки (интервал времени Т/2 – Т) диоды VD2, VD3 открыты, а диоды VD1, VD4 закрыты. В оба полупериода через нагрузочный резистор протекает ток, имеющий одно и то же направление.

а)

б)

Рисунок 3.1

Анализ временных диаграмм позволяет получить выражения для средних значений выпрямленных напряжений и токов:

, (3.1)

.

Средний ток каждого диода:

.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

. (3.2)

Максимальное обратное напряжение на диодах

.

Максимальный прямой ток диода

.

Коэффициент пульсаций можно получить из разложения в ряд Фурье выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя:

,

.

Частота основной гармоники .

Анализ приведенных соотношений показывает, что при одинаковых значениях параметров трансформаторов и сопротивления мостовой выпрямитель по сравнению с однополупериодным имеет следующие пре­имущества: средние значения выпрямленных тока и напряжения , в 2 раза больше, а пульсации значительно меньше.

В то же время максимальное обратное напряжение на каждом из за­крытых диодов, которые по отношению к зажимам вторичной обмотки вклю­чены параллельно, имеет такое же значение, что и в однополупериодном выпрямителе, т.е. . Все эти преимущества достигнуты за счет увеличения числа диодов в 4 раза, что является основным недостатком мостового выпрямителя.

Промышленность выпускает полупроводниковые выпрямительные блоки, в которых диоды соединены по мостовой схеме.

Задачи

1. Какое напряжение покажет вольтметр магнитоэлектрической системы (рисунок 3.2), если В.

Рисунок 3.2

2. В двухполупериодном выпрямителе напряжение на вторичной обмотке трансформатора В, сопротивление нагрузки =130 Ом. Определить и , а также параметры необходимых диодов.

3. Определить ток нагрузочного резистора =120 Оммостового выпрямителя, если напряжение вторичной обмотки =50 В, а прямое сопротивление каждого полупроводникового диода = 10 Ом.

4. Для схемы двухполупериодного выпрямителя с индуктивным сглаживающим фильтром определить коэффициент сглаживания, если известно, что амплитуда напряжения вторичной обмотки трансформатора В, выпрямленный ток, проходящий через нагрузку равен 200 мА, частота сети f = 50 Гц, индуктивность дросселя L_ф = 10 Гн.

5. Для мостовой схемы выпрямителя (диоды считать идеальными) известно сопротивление нагрузки = 600 Ом и ток через этот резистор = 300 мА. Напряжение В. Требуется выбрать диоды и рассчитать коэффициент трансформации.

6. Для питания постоянным током потребителя мощностью 800 Вт при напряжении U_d = 100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора, подобрав диоды из справочника. Указать допустимые параметры выбранных диодов.

Вопросы к практическому занятию

1. Из чего состоит двухполупериодный выпрямитель?

2. Приведите соотношения между входным напряжением выпрямителя и средним его значением.

3. Поясните связь между действующим значением тока выпрямителя и его постоянной составляющей.

4. Чему равен коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя?

5. Как определяется частота пульсаций для двухполупериодного выпрямителя?

6. Перечислите достоинства двухполупериодного выпрямителя в сравнении с однополупериодным?

7. Как отразится на работе мостового выпрямителя обрыв одного из диодов?

8. Каковы различия между входным и выходным сигналами однополупериодного выпрямителя?

9. Поясните принцип действия однополупериодного выпрямителя.

Практическое занятие 4

Теоретическая часть

В цифровых измерительных приборах (ЦИП) измеряемая или пропорциональная ей величина преобразуется в числовой эквивалент, который выводится на цифровой индикатор (дисплей). Современные ЦИП построены с использованием или микроконтроллера, или микропроцессора, что существенно повышает производительность и точность ЦИП. Эти приборы могут иметь дополнительные функции для обработки результатов измерения, автоматического выбора пределов измерение, распознавания полярности постоянного напряжения и т.д., а некоторые из них могут быть задействованными в автоматизированных измерительных установках и системах.

В практике электрических измерений все шире используются цифровые методы и средства преобразования, хранения, обработки, передачи и представления информации. Цифровые приборы вытесняют аналоговые средства при измерении самых различных физических величин. Среди цифровых средств измерений можно выделить две большие группы: измерительные приборы и измерительные преобразователи. К первой группе обычно относят автономные ИП, предназначенные в основном для статических однократных измерений, обычно выполняемых вручную оператором (пользователем). Ко второй группе относят цифровые преобразователи, используемые в составе информационно-измерительных систем, измерительно-вычислительных систем и т. д. Преобразователи обладают высоким быстродействием.

Для измерения напряжения постоянного тока можно использовать цифровые мультиметры, переведенные в режим измерений постоянного напряжения (режим DCV).

Для измерения в цепях синусоидального и несинусоидального (тока) напряжения широко используются цифровые мультиметры, в которых предусмотрен режим измерения переменного напряжения (АСV).