На полупроводниковых диодах

Цель работы:

ознакомление с полупроводниковыми диодами и их свойствами;

изучение принципа действия одно- и двухполупериодного выпрямителей исглаживающих фильтров;

исследование влияния сглаживающих фильтров на величину пульсации выпрямленного напряжения на нагрузке.

1 Домашнее задание

Подготовьтесь к выполнению работы и коллоквиуму, руководствуясь приведенными в конце методических указаний контрольными вопросами, конспектом лекций и рекомендуемой литературой. Подготовьте бланк отчёта о работе с принципиальными электрическими схемами выпрямителей и таблицами для записи результатов измерений и зарисовки осциллограмм.

2 Описание установки

Лабораторная установка содержит схемы однополупериодного (рисунок 41.1) и двухполупериодного (рисунок 41.2) выпрямителей, выполненных на полупроводниковых диодах VD и VD1 – VD4. Двухполупериодный выпрямитель выполнен по мостовой схеме.

Питание обеих схем осуществляется через однофазный понижающий трансформатор, первичная обмотка которого включается в сеть выключателем SA1. Напряжение сети 220 В.

Выбор схемы одно– или двухполупериодного выпрямителя производится переключателем (тумблером) SA1. Каждая схема содержит свои выключатели SA2, SA3, SA4,позволяющие исследовать схемы при отсутствии сглаживающих фильтров и при наличии фильтров различных типов: L-фильтра, С-фильтра, Г - образного или П - образного фильтров. В качестве нагрузки служит резистор R_н.

Измерение постоянной составляющей выпрямленного напряжения осуществляется вольтметрами постоянного тока PVI (перед фильтром) и PV2 (после фильтра - на нагрузке). Измерение переменкой составляющей выпрямленного напряжения осуществляется ламповым вольтметром PV5 переменного тока, который включается с помощью штекеров перед фильтром или послефильтра (на нагрузке).

Для визуальныx наблюдений формы пульсаций выпрямленного напряжения параллельно нагрузке подключается электронный осциллограф.

3 Порядок выполнения работы

3.1 Исследование однополупериодного выпрямителя

3.1.1 После собеседования с преподавателем (сдачи коллоквиума) ознакомьтесь с лабораторной установкой и уясните, какие измерительные приборы потребуются для реализации схем выпрямителей согласно рисункам 41.1, 41.2.

3.1.2 Соберите принципиальную электрическую схему однополупериодного выпрямителя (рисунок 41.1). Подключите электронный осциллограф параллельно нагрузке.

3.1.3 После проверки преподавателем правильности сборки схемы включите измерительные приборы и дайте им прогреться в течение 2–3 минут.

3.1.4 Включите схему выпрямителя в сеть (переключатель SA1) и проведите исследование влияния сглаживающих фильтров на величину пульсации выпрямленного напряжения для следующих случаев:

без сглаживающего фильтра;

с L – фильтром;

с C – фильтром;

с Г – образным фильтром (L C);

с П - образным фильтром (C-L-C).

Для каждого случая зарисуйте мягким карандашом с экрана осциллографа полученные осциллограммы, приложив к экрану осциллографа прозрачную бумагу (кальку) или изобразите все осциллограммы в заранее подготовленной таблице 4.1. Показания приборов занесите в таблицу 4.2.

на полупроводниковых диодах - student2.ru

на полупроводниковых диодах - student2.ru Таблица 41.1 – Осциллограммы временных характеристик U

Тип фильтра	Однополупериодный выпрямитель	Двухполупериодный выпрямитель
Без фильтра	U t	U t
L-фильтр	U t	U t
С-фильтр	U t	U t
L-С-фильтр	U t	U t
С-L-С-фильтр	U t	U t

3.2 Исследование двухполупериодного выпрямителя.

Методика исследования двухполупериодного выпрямителя аналогична исследованию однополупериодного. Для этого выполните вышеприведённые пункты 3.1.2; 3.1.3; 3.1.4 для схемы двухполупериодного выпрямителя (рисунок 41.2) и занесите показания приборов в таблицу 41.2.

3.3 На основании полученных измерений вычислите коэффициенты пульсаций и коэффициента сглаживания. Сопоставляя результаты расчёта, сделайте выводы о качестве фильтров.

3.4 Оформите отчёт, в котором приведите принципиальные электрические схемы обоих выпрямителей, заполненную таблицу, зарисовки осциллограмм формы пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке выпрямителя и сделанные вами выводы.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1 Коэффициент пульсаций "р" определяется как отношение амплитудного значения основной гармоники выпрямленного напряжения U_1m к постоянной составляющей, равной среднему выпрямленному напряжению U_o=U_н.ср. ,

т.е. на полупроводниковых диодах - student2.ru ,

где U_1m = на полупроводниковых диодах - student2.ru U~

U~ - переменная составляющая выпрямленного напряжения, измеренная ламповым вольтметром.

2. Коэффициент сглаживания "g" определяется как отношение коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра, т.е.

на полупроводниковых диодах - student2.ru

4 Контрольные вопросы

1 Какие схемы выпрямителей исследуются в работе?

2 Какие схемы выпрямителей известны?

3 Как устроен полупроводниковый диод и какими свойствами он обладает?

4 Объясните принцип действия однополупериодного выпрямителя.

5 Объясните принцип действия двухполупериодного выпрямителя.

6 Какие сглаживающие фильтры используются в работе?

7 Объясните принцип действия емкостного, Г– и П–образного фильтров.

8 Что называется коэффициентом пульсации? Каковы его численные значения для одно– и двухполупериодного выпрямителей?

9 Что называется коэффициентом сглаживания?

6 Рекомендуемая литература

1 Основы промышленной электроники / Под ред. В. Г. Герасимова . М.: Высш. шк., 1986.

с. 225-240.

2 Основы промышленной электроники / Под ред. В.Г. Герасимова. М.: Высш. шк., 1978.

с. 179-190.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Условные графические обозначения электротехнических

устройств и элементов в электрических схемах

Чтобы понять (прочитать) электрическую схему, необходимо знать условные обозначения, которые использованы при ее вычерчивании. Для изображения на электрических схемах элементов и устройств применяют условные графические обозначения, установленные соответствующими стандартами ЕСКД ( ГОСты 2,722-68, 2.723-69, 2.727-68, 2,728-74, 2,730-73, 2.755-74, 2.710-75, 2,710-81 и др.). Условные обозначения элементов и устройств, используемых в данных методических указаниях, приведены в таблицах 1, 2.

Рядом с условным графическим обозначением элементов (устройств) выставляются условные, буквенно-цифровые позиционные обозначения в соответствии с требованиями ГОСТ 2.710-75. В общем случае позиционное обозначение состоит из трех частей, имеющих самостоятельное смысловое значение и записываемых без разделительных знаков и пробелов.

В первой части позиционного обозначения указывается вид элемента или устройства. Она может содержать одну или две буквы латинского алфавита (табл.2, КК–реле электротепловых и т.д., М–двигатель).

Во второй части позиционного обозначения указывается порядковый номер элемента (устройства) в пределах устройства данного вида. Например, КМ4; КМ–контактор электромагнитный, 4–порядковый номер контактора. При изображении устройства или элемента к его порядковому номеру через точку добавляется условный номер изображенной части, например КМ4.3- третий (условно) контакт контактора КМ4.

В третьей части позиционного обозначения указывается функциональное назначение данного устройства или элемента. Например, Q2F: Q–выключатель автоматический, 2– порядковый номер, F–функция защиты цепи от короткого замыкания.

Для построения, позиционного обозначения рекомендуется применять двухбуквенные коды (табл. 2). Однако в зависимости от содержания схемы элемент данного вида может быть обозначен одной буквой–общим кодом вида элемента. Например, если в схеме есть магнитные пускатели, но нет реле, то пускатель можно обозначить буквой К, хотя он имеет и двухбуквенный код–КМ.

При чтении схем надо уметь выделить главные (силовые) цепи и вспомогательные цепи (цепи управления). Силовые цепи изображают утолщенными линиями, а цепи управления–тонкими. В силовых цепях находятся обмотки машин, вводные выключатели или рубильники, силовые (главные) контакты контакторов, предохранители, защитные реле. В цепях управления размещаются кнопки управления, катушки контакторов и реле, блокировочные и другие вспомогательные контакты контакторов и реле. Силовые цепи замыкаются или размыкаются под действием цепей управления.

На схемах все элементы (контакты, кнопки и т.п.) показаны при отсутствии в катушках тока и не нажатых кнопках. Т.е., если в катушке контактора или реле нет тока, кнопка с пружинным возвратом не нажата, то его замыкающие контакты разомкнуты, а размыкающие замкнуты. Если же через катушку контактора или реле протекает ток, то его разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутые размыкаются.

Таблица А.1– Условные графические обозначения электротехнических устройств в электрических схемах

Наименование	Обозначение по ГОСТ	Размеры
2.755-74

Статор, обмотка статора электрической машины. Общее обозначение
Ротор электрической машины. Общее обозначение
Ротор с обмоткой, коллектором и щетками
Резистор постоянный
Предохранитель плавкий. Общее обозначение

Продолжение таблицы А.1


Резистор переменный, реостат. Общее обозначение с разрывом цепи без разрыва цепи
Конденсатор постоянной емкости. Общее обозначение
Лампа накаливания осветительная и сигнальная. Допускается в сигнальной лампе секторы затемнить
Звонок электрический
Сирена электрическая
Гудок

Продолжение таблицы А.1


Корпус
Заземление
Катушка электромеханического устройства (контактора, реле)
Воспринимающая часть электротеплового реле
Контакт электротеплового реле размыкающий
Выключатель кнопочный нажимной с замыкающим контактом (кнопка)

Продолжение таблицы А.1


Выключатель кнопочный нажимной с размыкающим контактом (кнопка)
Контакт коммутационного устройства (выключателя, переключателя, контактора, реле) замыкающий размыкающий переключающий

Продолжение таблицы А.1


Однополюсный выключатель с автоматическим возвратом
Выключатель трехполюсный с автоматическим возвратом
Диод
Однофазная мостовая выпрямительная схема, Примечание: К выводам 1-2 подключается напряжение переменного тока; выводы 3-4 –выпрямленное напряжение: вывод 3(+)