Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Автоматика і телемеханіка
Інформація про роботу
Рік:
2001
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ДОСЛІДЖЕННЯ МОСТОВОЇ СХЕМИ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ВИПРЯМЛЯЧА
Інструкція до лабораторної роботи № 9
з дисципліни: “Електроніка та мікросхемотехніка”
Затверджено на засіданні кафедри
“Автоматика і телемеханіка”.
Протокол № від 2001 р.
Львів 2001
Укладачі: доц., к.т.н. Вітер О.С.,
доц., к.т.н. Гаранюк І.П.
Відповідальний за випуск проф., д.т.н. Дудикевич В.Б.
Мета роботи – вивчення мостової однофазної схеми напівпровідникового випрямляча і практична перевірка властивостей випрямляча, що працює на активне навантаження.
Теоретичні відомості
Для живлення сучасної електронної апаратури найбільш часто застосовують випрямлячі однофазного змінного струму, які працюють в режимі двопівперіодного випрямлення. Основними схемами побудови такого типу випрямлячів є схема з середньою точкою та мостова схема.
П
Перевагою двопівперіодного випрямляча з середньою точкою є мінімальне (2 шт.) число вентилів, низьке середнє значення струму вентилів, можливість встановлення однотипних вентилів на спільному радіаторі без ізоляції. До недоліків схеми слід віднести необхідність використання трансформатора, висока зворотна напруга на вентилях, підвищений вихідний опір, велика ймовірність появи пульсацій з частотою мережі через несиметрію плеч.
Перевагою двопівперіодного мостового випрямляча є відносно низькі зворотна напруга на вентилях та середнє значення струму. Недоліками схеми є необхідність використання 4-х вентилів, підвищений вдвоє спадок прямої напруги на вентилях, неможливість встановлення однотипних напівпровідникових вентилів на одному радіаторі без ізоляційної прокладки.
Змінна напруга підводиться до однієї діагоналі моста, а навантаження підключене до другої його діагоналі між точками з’єднання катодів двох діодів (VD1 і VD2) і точки з’єднання анодів діодів (VD3 і VD4). В схемі пропускає струм та пара діодів, в якої анод діода групи (VD1 або VD2) має більш високий додатний потенціал, а катод діода групи (VD4 або VD3) ,більш низький від’ємний потенціал. Так, наприклад, якщо на вторинні обмотці діє додатна півхвиля напруги то в цьому випадку пропускають струм відкриті діоди VD1 і VD4 , діоди VD2 VD3 закриті. Коли полярність напруги на вторинній обмотці змінює свій знак на зворотний, то в цьому випадку катод діода VD3 має низький потенціал, а анод діода VD2 високий потенціал, тому струм пропускають діоди VD2 і VD3.
При цьому напрямок струму І0 через навантаження залишається незмінним.
У вторинній обмотці трансформатора струм протікає двічі за період і має форму синусоїди. В схемі відсутнє підмагнічення сердечника трансформатора. Струм у первинній обмотці також синусоїдальний, тому роботу трансформатора можна розглядати як роботу на активне навантаження.
Середнє значення випрямленої напруги на навантаженні буде складати
Діюче значення напруги вторинної обмотки трансформатора дорівнює
Діюче значення струму вторинної обмотки трансформатора складає
Враховуючи, що отримуємо
.
Тоді остаточно діюче значення струмі вторинної обмотки трансформатора буде
Потужність вторинної обмотки трансформатора буде дорівнювати
де P0=U0 І0 ( потужність сталих складових випрямленої напруги і струму.
Діюче значення струму первинної обмотки трансформатора можна визначити з рівняння магнітної рівноваги трансформатора
Звідси знаходимо значення струму первинної обмотки
Діюче значення струму первинної обмотки трансформатора буде визначатися
Потужність первинної обмотки трансформатора
Типова потужність трансформатора
Зворотна напруга, яка прикладається до одного діода
Частота пульсацій вихідної напруги і струму в навантаженні рівна подвоєній частоті мережі
Коефіцієнт пульсацій мостової однофазної схеми випрямлення складає:
Контрольні запитання
Які переваги має мостова схема напівпровідникового випрямляча порівняно із випрямлячем, складеними за двопівперіодною схемою із середньою точкою?
Накресліть мостову схему напівпровідникового випрямляча та поясніть призначення її елементів.
Як підбирають тип напівпровідникових вентилів для роботи в мостовій схемі випрямляча?
Чому при послідовному з’єднанні напівпровідникових діодів їх потрібно шунтувати резисторами?
Розкажіть про призначення силового трансформатора в схемі випрямляча. Як підбирають осердя для силового трансформатора?
Від чого залежить діаметр провідників обмоток силового трансформатора?
Побудуйте графік навантажувальної характеристики випрямляча.
Що таке К.К.Д. випрямляча?
Чи впливає значення внутрішнього опору вентилів на К.К.Д. випрямляча?
З якою частотою пульсує напруга на навантаженні в мостовій схемі випрямлення?
Вкажіть вади мостової схеми випрямлення.
Схема дослідження, необхідні прилади та деталі
Схема дослідження напівпровідникового випрямляча показана на рис. 1.
Тип напівпровідникових діодів, силовий трансформатор, вимірювальні прилади та опір навантаження добирають залежно від величини випрямлених напруги та струму .
При виборі напівпровідникових діодів використовуються наступні співвідношення:
(1)
, (2)
де – величина діючого значення струму, що протікає через кожен діод; – зворотна напруга, прикладена до кожного із діодів.
Користуючись довідником із напівпровідникових приладів і формулами (1), (2), перевіряють придатність того чи іншого напівпровідникового діоду для роботи в мостовій схемі. Значення та , знайдені за цими формулами, не повинні перевищувати допустимих відповідних значень, вказаних у довіднику.
Нижче наведені дані елементів схеми при використанні напівпровідникових діодів типу Д226.
Силовий трансформатор Т зібраний на осерді Ш1632. Мережна обмотка , розрахована на напругу мережі 220 В, містить 2100 витків провідника типу ПЭЛ 0,27. Вторинна обмотка містить 2400 витків провідника типу ПЭЛ 0,16.
У схемі можна використовувати готовий силовий трансформатор, наприклад, від побутової радіоапаратури або ін.
Опір навантаження повинен допускати зміни струму в межах, достатніх для зняття навантажувальної характеристики. Для цього можна використати змінний резистор (5–10) кОм. Для запобігання недопустимого збільшення струму при зменшенні опору навантаження до реостату потрібно прилаштувати обмежувач переміщення повзунка. Крім цього, в коло випрямленого струму включається запобіжник FU (на 0,5 А) для захисту діодів від перевантажень підчас зняття навантажувальної характеристики.
Вольтметр та амперметр – електромагнітної системи. Верхні межі вимірювання: для вольтметра – 300 В, для амперметра 1,5 А. Вольтметр , та міліамперметр – магнітоелектричної системи. Верхні межі вимірювань цих приладів складають відповідно 50 В і 300 мА й уточнюються підчас випробування схеми залежно від значення та .
Значення пульсацій випрямлених напруги та струму однакові й характеризуються коефіцієнтом пульсацій
, (3)
де – амплітуда змінної складової напруги основної гармоніки, яка змінюється із частотою повторення імпульсів випрямленого струму.
Напругу пульсації на навантажувальному опорі можна виміряти приладом змінного струму, наприклад, вольтметром типу ВК7-9Б, який має великий внутрішній опір і частотний діапазон не нижче 50 Гц. Якщо шкала вольтметру проградуйована в дійсних значеннях змінної напруги, то виміряну напругу пульсації потрібно при підстановці у формулу (3) помножити на (щоб отримати амплітудне значення напруги пульсації ).
ВИКОНАННЯ РОБОТИ
План роботи:
Складання та випробування схеми.
Зняття навантажувальної характеристики.
Визначення коефіцієнта пульсації випрямленої напруги.
Визначення К.К.Д. випрямляча.
Побудова навантажувальної характеристики.
Складання і випробовування схеми
Після добору елементів мостової схеми випрямляча за заданою напругою та струмом їх з’єднують між собою згідно до рис. 1. Перевіривши зібрану схему, починають її випробувати. Для цього необхідно: встановити повзунок реостата в положення, що відповідає максимальному опору навантаження випрямляча; подати на мережну обмотку силового трансформатора напругу мережі; змінити величину опору резистора й переконатися у тому, що при цьому змінюються величини та , тобто можна зняти навантажувальну характеристику випрямляча; підключити до схеми вольтметр й переконатися, що він дає покази; із врахуванням показів вимірювальних приладів уточнити їх верхні межі вимірювання.
Зняття навантажувальної характеристики
Для зняття навантажувальної характеристики мостової схеми випрямлення реостатом потрібно змінювати величину випрямленого струму й стежити за показами вольтметра , що вимірює величину випрямленої напруги . Для побудови навантажувальної характеристики достатньо провести (7(10) відліків. Дані спостережень записують у таблицю 1.
Найбільший струм у навантаженні визначається найбільшим допустимим випрямленим струмом для напівпровідникових діодів. Перевищувати це значення струму не слід, бо перегорить запобіжник FU, розрахований на максимально допустимий струм у навантаженні.
, мА
, В
Визначення коефіцієнта пульсацій випрямленої напруги
Для знаходження коефіцієнта пульсацій , до резистора потрібно підключити вольтметр , який показує діюче значення змінної складової випрямленої напруги. Виміри проводять для двох-трьох значень напруги . Дані спостережень записують у табл. 2.
, В
, В
, В
, В
Визначення К.К.Д. випрямляча
Коефіцієнтом корисної дії випрямляча називають відношення потужності постійного струму, яку споживає навантаження, до потужності змінного струму, яку споживає випрямляч із мережі, тобто:
, (4)
де , а .
Для визначення К.К.Д. проводять вимірювання ,, та для двох-трьох значень випрямленого струму . Результати вимірювань і обчислень заносять в табл. 3.
Побудова навантажувальної характеристики
За даними табл. 1, в прямокутній системі координат будують навантажувальну характеристику випрямляча. Приблизний вигляд навантажувальної характеристики показаний на рис. 2.
, мА
, В
, Вт
, мА
, В
, Вт
ВКАЗІВКИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ
Звіт повинен містити:
Точну назву та мету роботи.
Схему дослідження випрямляча із короткою характеристикою її елементів.
Необхідні розрахунки, що підтверджують правильність вибору елементів схеми.
Таблиці спостережень.
Навантажувальну характеристику.
Короткий висновок.
Література:
Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. – М.: Энергия, 1973.
Виноградов Ю.В. Основы электронной и полупроводниковой техники. – М.: Энергия, 1972.
Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч.1. Электронные устройства информационной автоматики. – К.: Выща шк., 1989.
Захаров В.К., Лыпарь Ю.И. Электронные устройства автоматики и телемеханики. – Л.: Энергоиздат, 1984.
Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – С-П.: КОРОНА принт, 1998.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора