Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь согласно принципиальной схеме (рис. 4.1.3.3) и монтажной (рис. 4.1.4) сначала без сглаживающего фильтра (С=0). Включите мультиметры: V1 – для измерения действующего значения синусоидального напряжения, V2 – для измерения постоянного напряжения.
• Включите и настройте осциллограф. Установите развертку 5 мс/дел.
• Сделайте измерения и запишите в табл. 4.1.1. значения: U_ВХ - по мультиметру V1, U_d-по мультиметру V2 , U_dмахиU_dmin - по осциллографу, m = f_пульс/ f_вх.
• Рассчитайте и запишите в табл. 15.1 значения U_d/U_ВХ, U_max~ иk_пульс.

Рис.4.1.3

Рис. 4.1.4

• Параллельно нагрузочному резистору R_Н подключите сглаживающие конденсаторыCcемкостями, указанными в табл. 4.1.1 (не ошибитесь с полярностью при подключении электролитических конденсаторов!), повторите измерения и вычисления.

Таблица 4.1.1

· Соберите цепь двухполупериодного мостового выпрямителя (рис. 4.1.5), повторите все измерения и вычисления. Результаты сведите в табл. 4.1.2.

Рис.4.1.5

Таблица 4.1.2

4.2. Исследование трёхфазной мостовой схемы выпрямления
и сглаживающих фильтров

Общие сведения

Потребители большой мощности питаются выпрямленным трехфазным переменным током. Несколько большая в сравнении с однофазным выпрямителем стоимость трехфазного выпрямителя многократно окупается за счет более простого сглаживания выходного напряжения.

Чаще всего используется мостовая схема выпрямления трёхфазного напряжения (рис. 4.2.1а). Она состоит из 6 вентилей (полупроводниковых диодов) и питается линейными напряжениями трёхфазного источника. На рис. 4.2.1б показаны кривые фазных напряжений источника питания u_A, u_B, u_C и кривая выпрямленного напряжения u_d. Выпрямленное напряжение образуется разностью фазных напряжений, т.е. линейными напряжениями. В нечётной группе вентилей в открытом состоянии находится тот вентиль, у которого на аноде положительное наибольшее напряжение, а в чётной – тот вентиль, у которого на катоде отрицательное наименьшее напряжение. Разность наибольшего положительного напряжения и наименьшего отрицательного напряжения и есть выпрямленное напряжение на выходе трёхфазного моста. Эта разность на рис. 4.2.1б заштрихована. Так на отрезке 30^o<wt<150^o открыт диод Д1, так как напряжение u_A на этом отрезке имеет наибольшее значение. В чётной группе вентилей на отрезке 90^o<wt<240^o открыт диод Д2, так как у него на катоде напряжение u_C имеет наименьшее значение. При wt=150^o диод Д1 закрывается и открывается диод Д3, а при wt=240^o закрывается диод Д2 и открывается Д4. На рисунке 4.2.1в показаны графики токов в диодах.

Средняя величина выпрямленного напряжения в трёхфазном мосте

Амплитуда пульсаций

Коэффициент пульсаций

;

Частота пульсаций m = f_пульс / f_вх=6.

Для сглаживания пульсаций применяются ёмкостный, индуктивный или индуктивно-ёмкостный фильтры. Ёмкостный фильтр эффективен, когда ток нагрузки невелик, т.е. сопротивление нагрузки велико по сравнению с ёмкостным сопротивлением фильтра. Индуктивный фильтр, наоборот, эффективен при больших токах, когда сопротивление нагрузки мало по сравнению с индуктивным сопротивлением фильтра. Смешанный индуктивно-ёмкостный фильтр хорошо сглаживает в широком диапазоне изменения нагрузки: при малых токах сглаживание происходит в основном за счёт ёмкости, а при больших за счёт индуктивности.

Рис. 4.2.1

Экспериментальная часть

Задание

Выпрямить выходное напряжение трехфазного источника посредством трехфазного мостового выпрямителя (так называемая схема Ларионова). Измерить параметры выпрямителя и сравнить с параметрами однофазных выпрямителей. Исследовать влияние индуктивного, ёмкостного и ёмкостно-индуктивного фильтров на форму выпрямленного напряжения при различных сопротивлениях нагрузки.