2020-05-25
162I. Название работы: «Исследование мостовой схемы выпрямления»
II. Цель работы: Определение нагрузочной характеристики и изучение схем сглаживающих фильтров.
III. Краткие теоретические сведения:
Для питания электронных устройств требуется постоянное напряжение, а первичным источником питания является обычно сеть переменного тока. В этих случаях используют преобразователь переменного тока в постоянный - выпрямитель.
Наиболее распространённым является двухполупериодный выпрямитель, собранный по схеме электрического моста. (рисунок 1).
| Рисунок 2 – временные диаграммы напряжений |
| Рисунок 1 – Схема мостового выпрямителя |
Выпрямительные диоды включены в плечи моста так, что они обеспечивают протекание тока через нагрузку только в одном направлении и в положительный и в отрицательный полупериоды выпрямленного напряжения (рис. 2).
Одной из важнейших характеристик является зависимость выпрямленного напряжения от выпрямленного тока, которые называются нагрузочной характеристикой 
. Она определяет границы изменений нагрузочного тока, при которых выпрямленное напряжение не уменьшается ниже допустимой нормы.
Выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер. Его представляют как сумму двух составляющих: постоянного напряжения 
и переменного напряжения пульсаций с амплитудой 
. Тогда степень пульсирования напряжения можно оценить коэффициентом пульсаций 
. Для однополупериодного выпрямителя 
. Для двухполупериодного 
, что объясняется разной частотой пульсации. Во втором случае она в два раза выше и для сетевых выпрямителей составляет 100Гц.
В то же время для питания различных электронных устройств требуются постоянные напряжения с 
. Для снижения пульсаций до требуемой величины используются сглаживающие фильтры. Последние обычно состоят из конденсаторов и катушек индуктивности, так как эти реактивные элементы оказывают сопротивление переменному току и могут значительно снизить уровень пульсаций.
По виду реактивных элементов различают емкостные, индуктивные и смешанные фильтры. Последние в зависимости от способа соединения элементов подразделяются на Г- и П- образные. Эффективность фильтров оценивается коэффициентом сглаживания, равным отношению коэффициентов пульсаций на входе и выходе фильтра: 
. На рисунке 3 приведена схема различных типов фильтров, которые можно получить с помощью перемычек.
| Рисунок 3 – различные типы сглаживающих фильтров |
| Рисунок 4 – временные диаграммы после сглаживающего фильтра |
Имеется возможность измерять постоянное напряжение на выходе фильтра 
и напряжение пульсаций 
с помощью вольтметра, а также наблюдать форму и уровень пульсаций на экране электронного осциллографа. На рисунке 4 изображены диаграммы входного и выходного напряжений фильтра.
IV. Ход работы:
1. Ручку «
» повернуть в крайнее левое положение.
2. Подключить измерительные приборы соблюдая полярность включения и пределы измерений приборов.
3. После проверки схемы преподавателем включить питание стенда.
4. Снять нагрузочную характеристику выпрямителя 
. Для этого вращением ручки «» вправо измерять значение тока нагрузки 
от минимального до максимального через 5мА, одновременно фиксируя напряжение на нагрузке. Показание приборов занести в таблицу 1.
Таблица 1. Результаты измерений напряжения на нагрузке в зависимости от тока нагрузки
| 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| 25 | 25 | 25 | 24 | 24 | 23 |
5. Подключить к сети осциллограф. Через 1-2 минуты регуляторами «Яркость» и «Фокус» получить на экране чёткую горизонтальную линию. Ручками «Х» сместить её в центр экрана. Переключатель частоты развертки установить в положение 1. Подсоединить «Вход 4» (гнездо 1:1) осциллографа к выходй выпрямителя (верхнее гнездо), корпус «
» к одному из нижних гнёзд.
Ручкой «Усиление» установить нормальную высоту изображения исследуемого процесса на экране осциллографа.
6. С помощью регулировок «Частота плавно» и «Синхронизация» получить устойчивое и неподвижное изображение 2-3х периодов исследуемого процесса. Зарисовать осциллограмму напряжения пульсаций на выходе выпрямителя.
V. Контрольные вопросы:
1. Для чего необходимы сглаживающие фильтры в выпрямительных устройствах?
2. Как делятся однофазные выпрямители в зависимости от количества вентилей? К какому типу относится исследуемый выпрямитель?
3. Из каких основных элементов состоит выпрямитель? Назначение этих элементов?
4. Какие типы трёхфазных выпрямителей Вам известны?
5. Какие выпрямители устанавливаются на большинстве современных автомобилей?
