Лабораторная работа № 13. Исследование формы кривой и величин напряжений в различных участках одно- и двухполупериодного выпрямителя без фильтра и с фильтром
Цель работы: Ознакомиться с работой однополупериодного выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя без фильтра и с фильтром.
Таблица 33.Приборы и оборудование
| Блок – схема электронного выпрямителя | 1 шт. | |||
| Осциллограф | G1-93 | 1 шт. |
Теоретическая часть
Выпрямителями переменного тока называются устройства, преобразующие переменный ток в постоянный. В качестве электронных вентилей используются электронные приборы, обладающие односторонней проводимостью.
В однополупериодном выпрямителе ток через нагрузку проходит в течение одной половины периода. В двухполупериодном выпрямителе ток через нагрузку проходит в течение обеих половин периода.
Выпрямители переменного тока позволяют переменный ток преобразовывать в пульсирующий, то есть в ток, постоянный по направлению, но изменяющийся по величине. Для преобразования пульсирующего тока в постоянный используют сглаживающие фильтры. В качестве фильтров используют катушки индуктивности и конденсаторы. На практике, как правило, применяют комбинированный фильтры: Г-образные и П-образные.
Рис. 15. Электрическая схема для исследования работы выпрямителя
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с приборами (таблица 33), необходимыми для выполнения работы.
2. Подать в схему (рис. 15) напряжение и включить электронный осциллограф.
3. Получив на экране устойчивую кривую напряжения, зарисовать ее и измерить в миллиметрах максимальную и минимальную ординаты кривой напряжения hMAX и hMIN.
4. Записать результаты в таблицу 34.
Таблица 34.Исследование работы выпрямителя
| № п/п | Однополупериодный выпрямитель | Двухполупериодный выпрямитель | ||||||
| Наблюдение | q | hmax | hmin | Наблюдение | q | hmax | hmin | |
| - | мм | мм | - | мм | мм | |||
| Без фильтра | Без фильтра | |||||||
| Включен дроссель | Включен дроссель | |||||||
| Включена емкость С2 | Включена емкость С2 | |||||||
| Включена емкость С1 | Включена емкость С1 |
5. По полученным данным определить коэффициенты пульсации:
.
Ответить на вопросы
1. Какие устройства необходимы для преобразования переменного тока в постоянный?
2. В какой ток преобразуется переменный ток при использовании одно- и двухполупериодного выпрямителя?
3. Чем отличается однополупериодный выпрямитель от двухполупериодного?
4. Для чего нужен сглаживающий фильтр?
Лабораторная работа № 14. Исследование характеристик электронного усилителя
Цель работы: изучить работу усилителя низкой частоты (УНЧ), порядок снятия его характеристик и научиться определять по ним параметры усилителя.
Таблица 35.Приборы и оборудование
| Генератор сигналов | Г3-112 | 1 шт. | ||
| Вольтметр | Ц 4324 | 2 шт. | ||
| Съемный блок «Усилитель низкой частоты» | 1 шт. |
Теоретическая часть
В лабораторной работе используется схема усилителя низкой частоты (рис 16), которая широко применяется в электронных усилителях.
Рис. 16. Электрическая схема усилителя низкой частоты
В зависимости от назначения УНЧ источником входного сигнала может быть микрофон, звукосниматель, различные датчики и др. В качестве усилительного элемента используют транзисторы. Нагрузкой УНЧ могут быть входная цепь следующего каскада усилителя, усилитель мощности и др. На сопротивление R5 выделяется полезный сигнал. УНЧ предназначен для усиления электрических сигналов в некоторой полосе частот. Об особенностях УНЧ можно судить по его амплитудной характеристике (выходной) (рис. 17) и частотной характеристике (рис.18). По амплитудной характеристике УНЧ можно определить динамический диапазон, т.е.
Рис. 17. Амплитудная характеристика УНЧ
Где Uвых.max и Uвх.max ограничивают линейный участок характеристики.
Обычно динамический диапазон определяют в децибелах, т.е.
Д дБ = 20 lg Д
Чем больше Д, тем выше качество усилителя.
Рис. 18. Частотная характеристика УНЧ
|
F – частота входного напряжения.
Из характеристики видно, что электрические сигналы проходят через УНЧ с искажениями, причем искажения увеличиваются на самых низших и на самых высших частотах.
На высших рабочих частотах существенное влияние оказывает емкость Со. Ее сопротивление соизмеримо с сопротивлением нагрузки и, следовательно, емкость Со заметно шунтирует нагрузку.
В области средних рабочих частот обычно выполняется условие:
; 
.
При этом конденсатор С3 и емкость Со на коэффициент усиления каскада влияния не оказывают. Помимо разделительного конденсатора С3 и паразитной емкости Со на частотные свойства каскада оказывают влияние и другие реактивные элементы, в частности С2.
Порядок выполнения работы
- Ознакомиться с приборами и оборудованием (таблица 35), необходимым для проведения работы.
- Зарисовать схему усилителя низкой частоты (рис. 16).
- Снять частотную характеристику усилительного каскада К = f (F), при U вх = 0,2 В. На вход усилителя от звукового генератора подается напряжение 0,2 В, которое в течение всего опыта поддерживается постоянным и, изменяя частоту (указана в таблице 36), измерить выходное напряжение.
Вычислить коэффициент усиления:
.
Результаты записать в таблицу 36.
Таблица 36.Снятие частотной характеристики УНЧ
| F | Гц | 1кГц | ||||||||||
| Uвых | В | |||||||||||
| К | - |
- Снять амплитудную характеристику каскада U вых = f (U вх) на частоте F = 1 кГц при изменении входного напряжения в пределах от 0 до 1 В. Результаты измерений записать в таблицу 37.
Таблица 37.Снятие амплитудной характеристики УНЧ
| U вх | В | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 |
| U вых | В |
- Построить графики частотных и амплитудных характеристик.
- Сделать выводы по каждой из характеристик.
Техника безопасности
Исследование законов электротехники связано с применением достаточно высоких напряжений. В лаборатории применяются напряжения величиной 220, 127, 110 В и других более низких значений. Поражение током при этих напряжениях может привести к тяжелым последствиям. Необходимо помнить, что электрический ток силой 0,05 А является опасным для жизни, а ток силой 0,1 А и выше смертельным.
1.Приступая к работе с электрическим оборудованием, помните об опасности поражения электрическим током и будьте осторожны.
2. К сборке схемы приступайте только после того, как все вопросы, связанные с аппаратурой и источниками питания, выяснены.
3.Электрические схемы необходимо собирать только при отключенном источнике питания.
4. Убедитесь в исправности изоляции соединительных проводов. Во избежание обрывов и замыканий соединительных проводов располагайте их аккуратно и надежно зажимайте клеммами.
5. Приборы управления и измерительные приборы надо расставлять так, чтобы было удобно и безопасно управлять их работой и наблюдать за показаниями.
6. Собранная схема должна быть проверена преподавателем.
7. Включать схему можно только после разрешения преподавателя и в его присутствии.
8.Все изменения в схеме или выяснение причин ее неисправности производить только при отключенном источнике питания, а при работе с электрическими машинами – только после полной остановки движущихся частей.
9. Следите за тем, чтобы во время работы случайно не коснуться оголенных токоведущих частей цепи, находящихся под напряжением, а при работе с электрическими машинами следите за тем, чтобы одежда, волосы, провода или посторонние предметы не были захвачены вращающимися частями.
10. Помните, что прикосновение к конденсаторам, имеющим остаточный заряд, опасно. После выключения цепи необходимо разрядить их.
11. Для проверки наличия напряжения на элементах схемы следует пользоваться индикаторами напряжения (вольтметром или контрольной лампой).
12. При любой неисправности, в том числе исчезновения напряжения в питающей сети, электрическая схема должна быть полностью отключена.
13. После окончания работы следует отключить источник питания. С разрешения преподавателя разобрать схему и привести в порядок рабочее место.
14. В случае поражения человека электрическим током немедленно отключить электроустановку, вызвать преподавателя, а при необходимости врача и оказать первую помощь пострадавшему.
15. В случае возникновения пожара или признаков горения необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю и организованно покинуть помещение.
Литература
- Морозова Н.Ю. Электротехника и электроника : учебник для студ.учреждений сред.проф.образования / Наталия Юрьевна Морозова /.- 5-е изд., стер. - М. : Издательский центр «Академия», 2013. – 288 с.
- Немцов М.В. Электротехника : учеб. пособие для сред. учеб. заведений / М.В. Немцов, И.И. Светлакова. - Гриф МО. - Ростов н/Д : Феникс, 2004. - 572 с.
- Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники., М., Высшая школа, 1989.
- Ярочкина Г.В. Основы электротехники : учеб.пособие для учреждений нач.проф.образования / Галина Владимировна Ярочкина/ . – М : Издательский центр «Академия», 2013. – 240 с.
- Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике : учеб.пособие для учреждений нач.проф.образования / Галина Владимировна Ярочкина. – 2-е изд.испр. – М. : Издательский центр «Академия», 2013. – 112 с.
- Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г., Масленников В.В. Задачник по общей электротехнике с основами электроники., М., Высшая школа, 1983.
- Масленников В.В. Руководство к проведению лабораторных работ по основам электроники., М., Высшая школа, 1985.
- Чекалин И.А. Руководство к проведению лабораторных работ по общей электротехнике., М., Высшая школа, 1983.
Для заметок
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Для заметок
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПОДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
ДЛЯ СТУДЕНТОВ, ОБУЧАЮЩИХСЯ ПОСПЕЦИАЛЬНОСТЯМ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ
Составитель: И.В. Шапорева
Редактор: Л.В.Дубова
Подписано в печать . Формат 60´80 1/16.
Печать плоская. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. .
Тираж 50 экз. Заказ №
ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический
университет имени В.И. Ленина»
Отпечатано в УИУНЛ ИГЭУ
153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.