|
Однополупериодная схема выпрямления
Состав Однополупериодный выпрямитель (рис. 32) состоит из трансформатора T1 и диода D1. В схеме для его исследования в качестве питающей сети используется источник переменного напряжения V1, в качестве нагрузки – резистор R1. Для получения временных диаграмм используется осциллограф.
Рис. 32. Однополупериодный выпрямитель
Работа схемы В моменты времени, когда диод включен в прямом направлении, ток протекает через диод и нагрузку. При этом собственное сопротивление диода значительно меньше сопротивления нагрузки, и практически все напряжение с вторичной обмотки трансформатора приложено к нагрузке. В моменты обратного включения диодов собственное сопротивление диода превышает сопротивление нагрузки, ток через нагрузку не проходит, а все напряжение оказывается приложенным к диоду. Таким образом, на выходе однополупериодной схемы выпрямления имеют место импульсы напряжения, частота следования которых равна частоте питающей сети (рис. 33). Достоинства и недостатки Достоинствами однополупериодной схемы выпрямления являются: · простота; · наличие только одного диода; · использование однофазного трансформатора.
К недостаткам схемы следует отнести: · относительно большое значение коэффициента пульсаций; · низкий коэффициент использования мощности трансформатора, так как он работает только в течение одного полупериода; · большая величина обратного напряжения на диоде.
а) б) Рис. 33. Напряжение на входе (а) и выходе (б) однополупериодного
Применение Как правило, однополупериодную схему выпрямления применяют в маломощных выпрямителях с высокоомной нагрузкой, когда не требуется высокой степени сглаживания выпрямленного напряжения.
Уменьшение пульсации напряжения Для уменьшения пульсаций напряжения на выходе выпрямителя ставят сглаживающие фильтры. В простейшем случае – конденсатор. Схема однополупериодного выпрямителя, дополненного конденсатором С1, приведена на рис. 34, а напряжение на его входе и выходе – на рис. 35.
Рис. 34. Однополупериодный выпрямитель, дополненный конденсатором С1 Рис. 35. Напряжение на входе и выходе однополупериодного выпрямителя, дополненного
Коэффициент пульсации на выходе такого выпрямителя (для частоты питающей сети 50 Гц !) определяется по приближенной формуле: , (3) где сопротивление нагрузки считают в омах, а емкость конденсатора – в микрофарадах. При увеличении частоты питающей сети коэффициент пульсации уменьшается в соответствующее количество раз.
Задание на лабораторную работу 1. Иcследовать однополупериодную схему выпрямления 1.1. Собрать схему (рис. 32). Выпрямительный диод использовать из л/р №1. Трансформатор - «идеальный» (без потерь) TS_POWER_VIRTUAL из набора Basic. 1.2. Наблюдать на экране осциллографа сигналы на входе и выходе выпрямителя. 1.3. Добавить в схему конденсатор С1 (рис. 34). Наблюдать на экране осциллографа сигналы на входе и выходе выпрямителя. 1.4. Определить по осциллографу амплитуду пульсаций на выходе выпрямителя. При измерениях использовать органы управления осциллографом (AC/DC, Scale, Y position) для каналов А и В. 1.5. Рассчитать экспериментальный и теоретический (3) коэффициенты пульсаций. Сравнить значения. 1.6. Вставить в отчет (документ Word) копии экранов осциллографа в момент измерения пульсаций на выходе выпрямителя и расчеты коэффициентов пульсаций. 1.7. Исследовать зависимость коэффициентов пульсаций от емкости фильтрующего конденсатора, увеличив его значения в 2, 5 и 10 раз. 1.8. Исследовать зависимость коэффициентов пульсаций от сопротивления нагрузки, увеличив его значения в 2, 5 и 10 раз.
Таблица 2 Задание на лабораторную работу №2
В случае появления окна с сообщением об ошибке Simulation Error Log/Audit Trail произвести самостоятельно подбор номиналов элементов в схеме. 3.10.9. Контрольные вопросы
1. Назначение и состав выпрямителей. 2. Требования к выпрямителям. 3. Состав и работа однополупериодной схемы выпрямления. 4. Достоинства и недостатки, применение однополупериодной схемы выпрямления.
Лабораторная работа №3. В большинстве случаев источники питания не могут самостоятельно обеспечить требуемую стабильность напряжения и тока. На практике находят применение параметрические, компенсационные и компенсационно-параметрические стабилизаторы. Наиболее часто используют параметрические стабилизаторы, работа которых основана на изменении параметров стабилизирующего элемента для компенсации влияния дестабилизирующих факторов.
Применение Стабилизаторы напряжения используются в источниках питания для стабилизации постоянного напряжения, а также в качестве источников опорного напряжения.
Принцип действия В стабилизаторах напряжения применяются элементы с нелинейной вольтамперной характеристикой, напряжение на которых мало зависит от протекающего через них тока. В качестве таких элементов используются полупроводниковые стабилитроны (диоды Зенера, Zener diodes). При изменении входного напряжения ток через стабилитрон изменяется, что приводит к незначительным изменениям напряжения на стабилитроне и, следовательно, на нагрузке.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|