Лабораторная работа №6

Исследование полупроводниковых выпрямителей

Цель работы
1. Изучить схемы и принцип действия однофазных и трехфазных выпрямителей.
2. Приобрести практические навыки исследования выпрямителей в виртуальной лаборатории Circuit Simulator.
3. Научиться экспериментально определять основные параметры однофазных и трехфазных выпрямителей.
4. Экспериментально определить назначение и эффективность емкостного фильтра на выходе выпрямителей.

Содержание работы
1. Исследовать однофазный однополупериодный выпрямитель.
2. Исследовать однофазный двухполупериодный выпрямитель.
3. Исследовать трехфазный однополупериодный выпрямитель.
4. Исследовать трехфазный двухполупериодный выпрямитель.
5. При исследовании каждого выпрямителя оценить эффективность выходного емкостного фильтра.

Порядок выполнения работы

Исследование однофазного однополупериодного выпрямителя

1. Собрать в виртуальной лаборатории Circuit Simulator, с помощью изученных методов, схему однофазного однополупериодного выпрямителя, представленную на рисунке 24. Выполненная Вами схема может отличаться от представленной в длинах проводов, расположении элементов, но важны электрические соединения, а не внешний вид схемы.
Рисунок 24
Для упрощения выполнения работы можно выбрать пункт меню Файл - Импорт из текста в открывшееся окно вставить следующий текст:
$ 1 0.000005 31.41906602856942 50 5 50 5e-11
v 112 272 112 160 0 1 50 312 0 0 0.5
d 160 160 288 160 2 default
r 368 160 368 272 0 700
w 160 272 288 272 0
w 288 272 368 272 0
209 288 224 288 272 0 0.00002500 156.8466839175362 0.001 1
p 160 160 160 272 3 1 1
p 432 160 432 272 3 1 1
w 160 160 112 160 0
w 112 272 160 272 0
w 368 160 432 160 0
w 368 272 432 272 0
s 288 224 288 160 0 1 false
370 288 160 368 160 1 1 1
o 0 64 0 4099 640 0.2 0 2 2 0
38 2 F1 0 10 1000 -1 Resistance
38 5 F1 0 0.000001 0.00009999999999999999 -1 Capacitance

затем нажать кнопку "ОК". В результате в рабочем поле Вы получите схему, представленную на рисунке 24.

На рисунке 24 для удобства настройки режима работы схемы добавлены два ползунка, первый из которых "Сопротивление" изменяет сопротивление резистора нагрузки в пределах от 10 Ом до 1 кОм, второй - "Емкость" изменяет емкость конденсатора на выходе выпрямителя в пределах от 1 мкФ до 100 мкФ. Вы можете настроить другие пределы изменения этих параметров - более удобные для своего варианта.

Также на рисунке 24 в нижней части окна имеется осциллограф, на который выведены напряжения источника и нагрузки (нагрузочного резистора). Если навести курсор на источник переменного напряжения, то его осциллограмма в системе координат отобразится синем цветом, остальные осциллограммы - серым. Так же можно сделать и с резистором при наведении на нео курсора мыши.

2. Установить параметры источника переменного напряжения: амплитудное значение напряжения Umax = 220 / 0,707 = 312 В, частота 50 Гц. Настроить вольтметры на измерение среднеквадратичного напряжения, а амперметры - на измерение среднеквадратичного тока. Выключатель конденсатора разомкнут.

3. "Запустить" схему, нажав кнопку "START/stop", если она не была нажата. В "нажатом" состоянии (при запущенной симуляции схемы) эта кнопка окрашена в серый цвет, а в "отпущенном" состоянии (при остановленной симуляции схемы) - в красный.

4. Посмотрите как выглядит и изменяется осциллограмма выпрямленного напряжения в зависимости от сопротивления нагрузки. Отразите этот вывод и графики в отчете.

Также отразите в отчете чему равны входное Uвх и выходное Uвых напряжения выпрямителя, отношение Uвых / Uвх, частота пульсаций.

5. Замкните выключатель конденсатора. Этим Вы включили выходной емкостной фильтр.
Посмотрите как выглядит и изменяется осциллограмма выпрямленного напряжения в зависимости от сопротивления нагрузки и емкости конденсатора. Отразите этот выводи графики в отчете.

Исследование однофазного двухполупериодного выпрямителя

1. Измените схему установки в виртуальной лаборатории так, чтобы она соответствовала рисунку 25. При это параметры источника и нагрузки останутся неизменными.
Рисунок 25
Для упрощения выполнения работы можно выбрать пункт меню Файл - Импорт из текста в открывшееся окно вставить следующий текст:
$ 1 0.000005 31.41906602856942 50 5 50 5e-11
v 64 272 64 160 0 1 50 312 0 0 0.5
d 224 160 224 96 2 default
r 432 160 432 272 0 700
w 352 272 432 272 0
209 352 224 352 272 0 0.000025 205.17772716509347 0.001 1
p 112 160 112 272 3 1 1
p 496 160 496 272 3 1 1
w 112 160 64 160 0
w 64 272 112 272 0
w 432 160 496 160 0
w 432 272 496 272 0
s 352 224 352 160 0 1 false
370 352 160 432 160 1 1 1
d 288 160 288 96 2 default
d 288 368 288 304 2 default
d 224 368 224 304 2 default
w 224 96 288 96 0
w 288 96 352 96 0
w 352 96 352 160 0
w 224 368 288 368 0
w 288 368 352 368 0
w 352 368 352 272 0
w 224 160 224 304 0
w 224 160 112 160 0
w 112 272 288 272 0
w 288 272 288 304 0
w 288 272 288 160 0
o 0 64 0 4099 640 0.2 0 2 2 0
38 2 F1 0 10 1000 -1 Resistance
38 4 F1 0 0.000001 0.00009999999999999999 -1 Capacitance
затем нажать кнопку "ОК". В результате в рабочем поле Вы получите схему, представленную на рисунке 25.

2. "Запустить" схему, нажав кнопку "START/stop", если она не была нажата. В "нажатом" состоянии (при запущенной симуляции схемы) эта кнопка окрашена в серый цвет, а в "отпущенном" состоянии (при остановленной симуляции схемы) - в красный.

3. Посмотрите как выглядит и изменяется осциллограмма выпрямленного напряжения в зависимости от сопротивления нагрузки. Отразите этот вывод и графики в отчете.

Также отразите в отчете чему равны входное Uвх и выходное Uвых напряжения выпрямителя, отношение Uвых / Uвх, частота пульсаций.

4. Замкните выключатель конденсатора. Этим Вы включили выходной емкостной фильтр.
Посмотрите как выглядит и изменяется осциллограмма выпрямленного напряжения в зависимости от сопротивления нагрузки и емкости конденсатора. Отразите этот выводи графики в отчете.

Исследование трехфазного однополупериодного выпрямителя

1. Измените схему установки в виртуальной лаборатории так, чтобы она соответствовала рисунку 26. При это параметры источников (создать еще два источника путе копирования) и нагрузки останутся неизменными. В параметрах второго источника указать фазовый сдвиг 120 градусов, а в параметрах третьего источника - фазовый сдвиг 240 градусов.
Рисунок 26
Для упрощения выполнения работы можно выбрать пункт меню Файл - Импорт из текста в открывшееся окно вставить следующий текст:
$ 1 0.000005 24.46919322642204 50 5 50 5e-11
v 48 160 144 160 0 1 50 312 0 0 0.5
d 144 160 208 160 2 default
r 432 160 432 272 0 700
w 352 272 432 272 0
209 352 224 352 272 0 0.000025 292.25076399544065 0.001 1
p 144 112 48 112 3 1 1
p 496 160 496 272 3 1 1
w 432 160 496 160 0
w 432 272 496 272 0
s 352 224 352 160 0 1 false
370 352 160 432 160 1 1 1
d 144 224 208 224 2 default
d 144 288 208 288 2 default
w 48 160 48 112 0
w 48 224 48 160 0
w 144 112 144 160 0
w 48 288 48 224 0
v 48 224 144 224 0 1 50 312 0 2.0943951023931953 0.5
v 48 288 144 288 0 1 50 312 0 4.1887902047863905 0.5
w 208 160 352 160 0
w 208 288 208 224 0
w 208 224 208 160 0
w 48 288 48 336 0
w 48 336 352 336 0
w 352 336 352 272 0
o 0 64 0 4099 640 1.6 0 4 2 0 17 0 18 0
38 2 F1 0 10 1000 -1 Resistance
38 4 F1 0 0.000001 0.00009999999999999999 -1 Capacitance
затем нажать кнопку "ОК". В результате в рабочем поле Вы получите схему, представленную на рисунке 26.

2. "Запустить" схему, нажав кнопку "START/stop", если она не была нажата. В "нажатом" состоянии (при запущенной симуляции схемы) эта кнопка окрашена в серый цвет, а в "отпущенном" состоянии (при остановленной симуляции схемы) - в красный.

3. Посмотрите как выглядит и изменяется осциллограмма выпрямленного напряжения в зависимости от сопротивления нагрузки. Отразите этот вывод и графики в отчете.

Также отразите в отчете чему равны входное фазное Uвх и выходное Uвых напряжения выпрямителя, отношение Uвых / Uвх, частота пульсаций.

4. Замкните выключатель конденсатора. Этим Вы включили выходной емкостной фильтр.
Посмотрите как выглядит и изменяется осциллограмма выпрямленного напряжения в зависимости от сопротивления нагрузки и емкости конденсатора. Отразите этот выводи графики в отчете.

Исследование трехфазного двухполупериодного выпрямителя

1. Измените схему установки в виртуальной лаборатории так, чтобы она соответствовала рисунку 27. При это параметры источников и нагрузки останутся неизменными.
Рисунок 27
Для упрощения выполнения работы можно выбрать пункт меню Файл - Импорт из текста в открывшееся окно вставить следующий текст:
$ 1 0.000005 24.46919322642204 50 5 50 5e-11
v 48 160 144 160 0 1 50 312 0 0 0.5
d 192 144 192 96 2 default
r 432 160 432 272 0 700
w 352 272 432 272 0
209 352 224 352 272 0 0.000025 506.51404352519785 0.001 1
p 144 112 48 112 3 1 1
p 496 160 496 272 3 1 1
w 432 160 496 160 0
w 432 272 496 272 0
s 352 224 352 160 0 1 false
370 352 160 432 160 1 1 1
w 48 160 48 112 0
w 48 224 48 160 0
w 144 112 144 160 0
w 48 288 48 224 0
v 48 224 144 224 0 1 50 312 0 2.0943951023931953 0.5
v 48 288 144 288 0 1 50 312 0 4.1887902047863905 0.5
w 352 352 352 272 0
d 240 144 240 96 2 default
d 288 144 288 96 2 default
d 288 352 288 304 2 default
d 240 352 240 304 2 default
d 192 352 192 304 2 default
w 144 160 192 160 0
w 144 224 240 224 0
w 144 288 288 288 0
w 192 144 192 160 0
w 192 160 192 304 0
w 240 144 240 224 0
w 240 224 240 304 0
w 288 144 288 288 0
w 288 288 288 304 0
w 192 352 240 352 0
w 240 352 288 352 0
w 288 352 352 352 0
w 192 96 240 96 0
w 240 96 288 96 0
w 288 96 352 96 0
w 352 96 352 160 0
o 0 64 0 4099 1280 1.6 0 4 2 0 15 0 16 0
38 2 F1 0 10 1000 -1 Resistance
38 4 F1 0 0.000001 0.00009999999999999999 -1 Capacitance
затем нажать кнопку "ОК". В результате в рабочем поле Вы получите схему, представленную на рисунке 27.

2. "Запустить" схему, нажав кнопку "START/stop", если она не была нажата. В "нажатом" состоянии (при запущенной симуляции схемы) эта кнопка окрашена в серый цвет, а в "отпущенном" состоянии (при остановленной симуляции схемы) - в красный.

3. Посмотрите как выглядит и изменяется осциллограмма выпрямленного напряжения в зависимости от сопротивления нагрузки. Отразите этот вывод и графики в отчете.

Также отразите в отчете чему равны входное фазное Uвх и выходное Uвых напряжения выпрямителя, отношение Uвых / Uвх, частота пульсаций.

4. Замкните выключатель конденсатора. Этим Вы включили выходной емкостной фильтр.
Посмотрите как выглядит и изменяется осциллограмма выпрямленного напряжения в зависимости от сопротивления нагрузки и емкости конденсатора. Отразите этот выводи графики в отчете.

5. Сделать общий вывод по работе.

Содержание отчета
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Схема установки исследования однофазного однополупериодного выпрямителя, эпры входного и выходного напряжений.
4. Выводы о работе выпрямителя: без выходного емкостного фильтра и с ним, параметры схемы при работы выпрямителя (Uвх, Uвых, Uвых / Uвх, частота пульсаций).
5. Схема установки исследования однофазного двухполупериодного выпрямителя.
6. Выводы о работе выпрямителя: без выходного емкостного фильтра и с ним, параметры схемы при работы выпрямителя (Uвх, Uвых, Uвых / Uвх, частота пульсаций).
7. Схема установки исследования трехфазного однополупериодного выпрямителя.
8. Выводы о работе выпрямителя: без выходного емкостного фильтра и с ним, параметры схемы при работы выпрямителя (Uвх, Uвых, Uвых / Uвх, частота пульсаций).
9. Схема установки исследования трехфазного двухполупериодного выпрямителя.
10. Выводы о работе выпрямителя: без выходного емкостного фильтра и с ним, параметры схемы при работы выпрямителя (Uвх, Uвых, Uвых / Uвх, частота пульсаций).
11. Общий вывод по работе.

Контрольные вопросы
1. Каков путь прохождения тока в схеме однофазного мостового выпрямителя при задании мгновенных значений напряжений на выводах однофазного источника напряжения?
2. Каков путь прохождения тока в схеме трехфазного выпрямителя с нулевым выводом при задании мгновенных значений напряжений на выводах трехфазного источника напряжения?
3. Каков путь прохождения тока в схеме трехфазного мостового выпрямителя при задании мгновенных значений напряжений на выводах трехфазного источника напряжения?
4. Как изменяется форма напряжения на нагрузке при изменении величины емкости фильтра?
5. Почему при подключении емкостного фильтра происходит увеличение среднего значения выходного напряжения выпрямителя?
8. Почему в трехфазном мостовом выпрямителе коэффициент пульсаций меньше, чем в трехфазном однополупериодном?
9. Почему в трехфазном мостовом выпрямителе среднее значение выходного напряжения больше, чем в трехфазном однополупериодном?
Made on
Tilda