МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА «Электротехника»
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
«Исследование однофазных выпрямителей»
| Преподаватель | | | | Молодецкий В.Б. | |
| | | подпись, дата | | фамилия, инициалы | |
| Студент | ФЭ19-07Б, 071940643 | | | | Карамышева И.К. |
| | номер группы, зачетной книжки | | подпись, дата | | фамилия, инициалы |
КРАСНОЯРСК, 2021
Исходные данные:
Источник переменного напряжения: U=243 В, f=53 Гц.
Нагрузка: R=20 Ом.
Модель диода D2D220V.
Однофазный однополупериодный выпрямитель с активной нагрузкой
Однофазный полупериодный выпрямитель имеет ограниченное применение. Он используется главным образом в маломощных усилителях и в измерительных схемах при условии применения фильтра для сглаживания пульсаций. Основным недостатком этой схемы являются: высокий коэффициент пульсации тока, низкий коэффициент использования трансформатора, значительное изменение выходного напряжения при большом внутреннем сопротивлении вентиля, большое обратное напряжение, малый КПД выпрямителя из-за больших потерь на внутреннем сопротивлении вентиля.
Благодаря простоте устройства однофазных однополупериодных выпрямителей часто применяются в маломощных цепях измерительных приборов, в радио – и телевизионной технике.
 |
| Схема 1.1 |
 |
| Рис. 1 Изменение напряжения на источнике. |
 |
| Рис. 2 Изменение напряжения на нагрузке. |
 |
| Рис. 3 Изменение силы тока на нагрузке. |
Однофазный однополупериодный выпрямитель с емкостным фильтром
Для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения параллельно нагрузке подключается конденсатор достаточно большой емкости. В этом случае режим работы выпрямителя изменяется. Диоды открываются по очереди в те моменты времени, когда положительная полуволна напряжения, приложенная к аноду диода, больше напряжения на конденсаторе. Половину времени, в течение которого протекает ток через диод принято называть углом отсечки. В те моменты времени, когда диоды закрыты, происходит разряд конденсатора в нагрузку. В результате кривая выпрямленного напряжения становится сглаженной.
 |
| Схема 1.2 |
 |
| Рис. 4 Изменение напряжения на источнике (1) и нагрузке (2). |
 |
| Рис. 5 Изменение силы тока на активной нагрузке. |
 |
| Рис. 6 Изменение силы тока на емкостной нагрузке. |
Однофазный однополупериодный выпрямитель с индукционным фильтром
Работа выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку отличается от работы на чисто активную нагрузку тем, что ток в цепи выпрямления, возникнув в момент открывания вентиля, нарастает медленнее, чем происходит увеличение напряжения. Это связано с наличием индуктивности Ld в цепи нагрузки, которая является в электрической цепи инерционным элементом, препятствующим резкому изменению тока Id. Когда напряжение вторичной обмотки трансформатора начинает снижаться, ток в нагрузке будет некоторое время продолжать расти и далее постепенно спадать за счет энергии, запасенной в индуктивности.
Протекание тока через вентиль будет происходить и в течении некоторой части отрицательного полупериода вторичного напряжения за счет положительной ЭДС самоиндукции, возникающей в индуктивности Ld при уменьшении тока нагрузки, которая компенсирует отрицательное напряжение t/2 и падение напряжения в цепи выпрямления.
 |
| Схема 1.3 |
 |
| Рис. 7 Изменение напряжения на источнике. |
 |
| Рис. 8 Изменение напряжения на нагрузке. |
 |
| Рис. 9 Изменение напряжения на индуктивной нагрузке. |
 |
| Рис. 10 Изменение силы тока на нагрузке. |
Однофазный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора при активной нагрузке
Однофазный выпрямитель со средней точкой можно рассматривать, как два однотактных однополупериодных выпрямителей, работающих поочередно на общую нагрузку. Применяется для питания устройств малой и средней мощности. Он не дает строго постоянного напряжения, однако пульсации выпрямленного напряжения в два раза ниже, чем у однополупериодного. При использовании этого выпрямителя, лучше используется трансформатор и отсутствует вынужденное намагничивание. Но усложняется конструкция трансформатора (две вторичные обмотки) и обратное максимальное напряжение почти вдвое больше входного.
 |
| Схема 2.1 |
 |
| Рис. 11 Изменение напряжения на источнике. |
 |
| Рис. 12 Изменение напряжения на нагрузке. |
 |
| Рис. 13 Изменение силы тока на нагрузке. |
Однофазный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора с емкостным фильтром
 |
| Схема 2.2 |
 |
| Рис. 14 Изменение напряжения на источнике (1) и нагрузке (2). |
 |
| Рис. 15 Изменение силы тока на активной нагрузке. |
 |
| Рис. 16 Изменение силы тока на емкостной нагрузке. |
Однофазный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора с индуктивным фильтром
 |
| Схема 2.3 |
 |
| Рис. 17 Изменение напряжения источника (1) и нагрузки (2). |
 |
| Рис. 18 Изменение напряжения на индуктивной нагрузке. |
 |
| Рис. 19 Изменение силы тока на нагрузке. |
Однофазный мостовой выпрямитель при активной нагрузке.
Однофазный мостовой выпрямитель характеризуется высоким коэффициентом использования трансформатора, высоким значением коэффициента выпрямления, малым уровнем пульсации и меньшим значением обратного напряжения, относительно схемы со средней точкой трансформатора. Позволяет получить двухполупериодное выпрямление. Применяется в схемах выпрямления при выходных напряжениях от десятков до сотен вольт.
 |
| Схема 3.1 |
 |
| Рис. 20 Изменение напряжения на источнике. |
 |
| Рис. 21 Изменение напряжения на нагрузке. |
 |
| Рис. 22 Изменение силы тока на нагрузке. |
Однофазный мостовой выпрямитель с емкостным фильтром
 |
| Схема 3.2 |
 |
| Рис. 23 Изменение напряжения источника (1) и нагрузки (2). |
 |
| Рис. 24 Изменение силы тока на активной нагрузке. |
 |
| Рис. 25 Изменение силы тока на емкостной нагрузке. |
Однофазный мостовой выпрямитель с индуктивным фильтром
 |
| Схема 3.3 |
 |
| Рис. 26 Изменение напряжения источника (1) и нагрузки (2). |
 |
| Рис. 27 Изменение напряжения индуктивной нагрузки. |
 |
| Рис. 28 Изменение силы тока нагрузки. |