Выпрямители электрического тока

Выпрямитель электрического тока — это устройство для преобразования переменного тока в постоянный с использованием электрических вентилей (в частности — полупроводниковых диодов) простейшей является схема однополупериодного выпрямления Переменное напряжение Uвх, изменяющееся со временем согласно кривой б, подается на вход выпрямителя между точками, А и Б схемы. Вентиль В ток пропускает через нагрузку R в течение только одной половины периода. Поэтому выходное напряжение Uвых, снимаемое с сопротивление R, изображается кривой (в), т. е. на выходе получаем пульсирующее напряжение одного знака, в котором имеются значительные переменные составляющие, что и является недостатком схемы.

Чтобы избавиться от пульсаций между вентилем и нагрузкой включают сглаживающие фильтры. Простейший из них представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке (пунктир на рис. 6, а). При нарастании напряжения конденсатор быстро заряжается, затем, при уменьшении входного напряжения, медленно разряжается через нагрузочное сопротивление R. В результате на выходе получается напряжение, изображаемое кривой г. Пульсации напряжения тем меньше, чем больше постоянная времени цепи RC.

Полпериода ток проходит через вентиль 1, а полпериода — через вентиль 2, причем каждая из двух половин обмотки трансформатора Tp нагружена током только в течение полупериода.

Часто для выпрямления переменного тока применяют двухполупериодную мостовую схему, в которой при одном направлении переменного напряжения ток проходит через вентиль 1, нагрузку R и вентиль 3, а при обратном направлении напряжения ток проходит через вентили 2 и 4 и нагрузку R в том же направлении. Причем частота пульсации напряжения на выходе в 2 раза больше, чем на входе. Пульсации сильно уменьшаются, а частота их значительно возрастает при многофазном выпрямлении. Для уменьшения пульсаций между выпрямителем и приемником часто включаются сглаживающие электрические фильтры, что, однако создает дополнительные потери.

Снятие вольтамперных характеристик в прямом направлении.

• 1. Тумблеры «сеть», «выпрямитель», «осциллограф» поставить в положение «выкл.».
• 2. Ползунки на реостатах подвинуть к себе до упора.
• 3. Установить переключатели пределов приборов согласно таблице 1:

• 4. После проверки схемы преподавателем или лаборантом включить тумблеры «сеть», «выпрямитель». Переключатель источника поставить в положение «Iпр».
• 5. Снять вольтамперные характеристики диодов (по указанию преподавателя), изменяя напряжение ползунками реостатов и следя, чтобы ток не превышал максимально допустимого значения, указанного в таблице 1.

Данные занести в таблицу 2:

6. По полученным данным построить графики I= f (u) и определить внутреннее сопротивление диодов на прямолинейном участке характеристик:

R = ?U/?I. .

• 1. Тумблеры «сеть», «выпрямитель» поставить в положение «выкл.».
• 2. Ползунки на реостатах подвинуть в себе до упора.
• 3. Собрать схему согласно рис. 10.
• 4. Установить переключатели пределов приборов согласно таблице 1. Переключатель источника тока поставить в положение «Iобр».
• 5. После проверки схемы преподавателем или лаборантом включить шнур в сеть, включить тумблеры «сеть», «выпрямитель» и снять зависимость обратного тока через диод от напряжения. Данные занести в таблицу.
• 6. По полученным данным построить зависимость I = f (U).
• 7. Вычислить коэффициент выпрямления по формуле 7.

Снятие характеристик дида с нагрузкой.

• 1. Тумблеры «сеть», «выпрямитель» поставить в положение «выкл».
• 2. Ползунки на реостатах подвинуть в себе до упора.
• 3. Собрать схему согласно рис. 11.
• 4. После проверки схемы преподавателем или лаборантом включить шнур в сеть, включить тумблеры «сеть», «выпрямитель».
• 5. Снять зависимость I = f (U) и построить ее на графике зависимости тока от напряжения без нагрузки.

Исследование выпрямительных схем с помощью осциллографа Практически необходимо подать сигнал на вход «у «осциллографа с нагрузки R. Здесь П — двухполюсный переключатель.

1. Включить схему и осциллограф в сеть.

Если поставить переключатель П в положение 1, то одна половина выпрямительного столбика будет замкнута накоротко, а вторая отключена; на осциллографе должна наблюдаться синусоида, отражающая форму напряжения на выходе трансформатора. Когда переключатель поставлен в положение 2, то включены одна половина выпрямительного столбика и одна половина вторичной обмотки трансформатораTp. Получается простейшая схема однополупериодного выпрямления. На осциллографе должна наблюдаться синусоида со срезанными отрицательными (нижними) полупериодами. Необходимой ориентации и изображения можно добиться переключением концов на входе осциллографа. Если поставить переключатель в положение 3, то будут включены обе половины выпрямительного столбика и обе половины вторичной обмотки трансформатора. Получается схема двухполупериодного выпрямления со средней точкой.

Перекидывая переключатель в положение 1, 2, 3, следует произвести зарисовку осцилограмм.