Лабораторные работы по электронике Лабораторные работы по электротехнике Расчет цепи смешанного соединения сопротивления расчет трехфазной цепи по схеме звезда по схеме треугольника Исследование резонансных явлений

Лабораторная работа 16

Исследование выпрямителя однофазного и трехфазного токов

Цель работы - экспериментальное определение основных соотноше­ний напряжений, токов и мощностей в схемах неуправляемых выпрямите­лей переменного тока и анализ временных зависимостей напряжений на различных участках цепи.

1. Пояснения к работе

Выпрямление переменного тока производится с помощью диодов (электрических вентилей), представляющих собой элементы с наиболее ярко выраженной несимметрией ВАХ (обладающие односторонней проводи­мостью). В большинстве случаев диод можно считать идеальным, т.е. обладающим нулевым сопротивлением в проводящем направлении и беско­нечно большим сопротивлением в непроводящем состоянии.

Простейшей схемой выпрямления является однополупериодная, пред­ставляющая собой последовательное соединение диода и сопротивления нагрузки (рис. 16.1). В этой схеме напряжение на нагрузке содержит постоянную составляющую

,  (1.1)

где - коэффициент схемы выпрямления.

Значительно более близкими к постоянному являются выпрямленные напряжения в мостовых схемах - однофазной (рис.16.2) и трехфазной (рис. 16.3), для которых (соответственно):

; (1.2)

, (1.3)

где  - линейное и фазное напряжения источника.

Для выпрямителей коэффициент мощности  определяются по формуле:

,  (1.4)

где: - активная и полная мощности источника 

 - мощность постоянной составляющей.


2. Порядок выполнения работы

2.1. Исследовать цепь однофазного однополупериодного выпрямления переменного тока, для чего:

2.1.1. Собрать схему (рис. 16.1). Для измерения напряжения U, тока I и активной мощности P источника использовать приборы электромагнитной системы, а напряжения UHср и тока IHср нагрузки - приборы магнитоэлектрической системы, реагирующие на средние значения величин. В качестве нагрузки использовать реостат с сопротивлением 100 Ом, а в качестве диода - один из вентилей трехфазной мостовой схемы.

2.1.2. Включить цепь на линейное напряжение источника и записать в табл.16.1 показания измерительных приборов.

Таблица 16.1

Результаты исследования схемы однофазного однополупериодного выпрямления переменного тока

Измерено

Вычислено

U,

B

I,

A

P,

UHср, B

IHср,

A

UДm,

B

kCX

2.1.3. С экрана осциллографа переснять на кальку в одном масштабе графики трех напряжений  и . Объяснить характер полученных кривых. Из осциллограммы  определить величину максимального напряжения на диоде UДm, и занести в табл. 16.1.

2.1.4. Вычислить отношения напряжений и токов , , а также kCX, .

Результаты вычислений записать в табл. 16.1.

2.2. Исследовать цепь однофазного мостового выпрямления переменного тока.

2.2.1. Собрать схему (рис. 16.2) (комплект К-50 включить по однофазной схеме измерения). Приборы A2 и V2, должны быть магнитоэлектрической системы. В качестве нагрузки используется реостат с сопротивлением 100 Ом.

2.2.2. Включить источник и записать в табл. 16.2 показания измерительных приборов.

2.2.3. С экрана осциллографа переснять на кальку в одном масштабе временные зависимости трех напряжений  и . Объяснить характер полученных кривых. Из осциллограммы  определить вели­чину максимального напряжения на диоде UДm и занести в табл. 16.2.

2.2.4. Вычислить коэффициент схемы kCX, коэффициент мощности выпрямителя , КПД выпрямителя  и отношения напряжений и токов в схеме. Результаты вычислений занести в табл. 16.2.

Таблица 16.2

Результаты исследования мостовых схем выпрямления переменного тока

Измерено

Вычислено

U,

B

I,

A

P,

UHcр B

IHср,

A

UДm, B

kCX

Схема выпрямления

Однофазная мостовая

Трехфазная мостовая

2.3. Исследовать трехфазную мостовую схему выпрямления переменного тока.

Собрать схему рис. 16.3 (комплект К-50 включить по трехфазной схеме). Выполнить те же исследования, что и в п.2.2 и результаты занести в табл. 16.2. При этом следует иметь в виду, что для трехфазной схемы выпрямления

.

Здесь РФ - активная мощность одной фазы источника, UФ - фазное напряжение источника. Следует также учесть, что К-50 измеряет фазное напряжение источника.

3. Вопросы для самопроверки

3.1. Какие системы приборов используются для измерения действую­щих и средних величин напряжений и токов?

3.2. Изобразите ВАХ реального и идеального вентилей.

3.3. Как рассчитать выпрямленное напряжение в схемах однополупериодного, однофазного мостового и трехфазного мостового выпрямления?

3.4. Нарисуйте графики выпрямленного напряжения для схем однополупериодного, однофазного мостового и трехфазного мостового выпрямления.

Настоящий лабораторный практикум предназначен для студентов неэлектротехнических специальностей при выполнении лабораторных работ по курсам «Электротехника» и «Электротехника и основы электроники» и включает двенадцать лабораторных работ по следующим разделам: «Электрические цепи постоянного тока», «Однофазные электрические цепи синусоидального тока», «Трехфазные цепи», «Переходные процессы», «Электрические измерения». Работы содержат расчетную и экспериментальную части. Предварительный расчет к эксперименту студенты должны выполнять в период подготовки к работе, затем подтвердить полученные результаты соответствующими измерениями.
Лабораторные работы по электронике и электротехнике