Учебное пособие 800421

переменной составляющей выпрямленного напряжения и значительным падением этой составляющей напряжения на реакторе. Принцип действия сглаживающих фильтров заключается в накоплении энергии в реактивных элементах.

Рассмотрим принцип работы простейшего емкостного фильтра. В этом случае для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения параллельно нагрузке подключают конденсатор достаточно большой емкости, как показано на рис. 4.9.

В этом случае режим работы выпрямителя изменяется. Диоды открываются по очереди в те моменты времени, когда положительная полуволна напряжения U2, приложенного к аноду диода, больше напряжения конденсатор (см. рис. 4.10).

Половину времени, в течение которого протекает ток через диод принято называть углом отсечки . В те моменты времени, когда диоды закрыты, происходит разряд конденсатора на нагрузку. В результате кривая выпрямленного напряжения получается сглаженной.

Рис. 4.9

131

Рис. 4.10 [9]

Как правило, конденсатор подбирают таким образом, чтобы диоды находились в открытом состоянии примерно одну треть от времени закрытого состояния. В связи с чем,

132

амплитуда импульса тока через диоды и обмотки трансформатора в три, пять раз превышает ток через диоды при активно-индуктивной нагрузке. Данный режим является наиболее тяжелым для выпрямителя, поскольку происходит перегрузка диодов и обмоток трансформатора по току. Особенно опасен момент включения выпрямителя, так как время первоначальной зарядки конденсатора затягивается и возникающий при этом импульс тока может вывести из строя полупроводниковые приборы.

В однополупериодном выпрямителе применение такого фильтра, кроме описанных особенностей, приводит к увеличению максимального обратного напряжения прикладываемого к вентилю, так как во время закрытого состояния к диоду прикладывается напряжение равное разности напряжения вторичной обмотки трансформатора и напряжения заряженного конденсатора [9].

ЗАДАНИЕ НА ПОДГОТОВИТЕЛЬНУЮ РАБОТУ

1.Изучить устройство и принцип действия однофазного выпрямителя для режимов холостого хода и под нагрузкой.

2.Определить минимальные и максимальные значения токов и напряжений для выбора измерительных приборов.

3.Подготовить таблицу для записи экспериментальных данных при исследовании выпрямителя в различных режимах.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

Объектом исследования является однофазный мостовой выпрямитель, схема которого собрана на диодах типа Д242. Максимально допустимые параметры диодов этого типа: обратное напряжение – 100В; среднее значение прямого тока – 5А. В качестве источника питания используется трансформатор, выходное напряжение которого U2=18В.

Нагрузка выпрямителя носит активный характер, макси-

133

мальное сопротивление нагрузочного резистора 150 Ом, минимальное 13,5 Ом.

Схема лабораторной установки для исследования выпрямителя показана на рис. 4.11. Эта схема собрана на специальной плате и устанавливается на панели лабораторного стенда.

Рис. 4.11

1.Установить плату с исследуемой схемой на панель стенда. Подключить к ней измерительные приборы. Выбор приборов производится по роду тока и по величине пределов измерения. Переключатель на стенде установите в положение

«~».

2.Исследовать работу выпрямителя в режиме холостого хода при работе без фильтра и с фильтром.

3.Поставьте переключатель около панели в положение «~» и, изменяя нагрузку выпрямителя последовательным замыканием тумблеров, исследовать режим работы выпрямителя под нагрузкой при работе без фильтра и с фильтром. Результаты измерений по п.п. 2 и 3 занести в таблицу.

4.Снять осциллограммы напряжений u2, uVD, ud на элементах выпрямителя, работающего в режиме нагрузки, при работе без фильтра и с фильтром.

5.Определить по опытным данным коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

134

Опреде-				Номер опыта (R=var)
ляемые	Работа без фильтра							Работа с фильтром
величины	1	2	3		4	5	1		2		3	4	5
U2, B
I2, A
Ud, В
Id, A
U2m, B
KП

6.Исследовать влияние емкостного фильтра на величину пульсаций выпрямленного напряжения.

7.Провести анализ полученных результатов и сделать соответствующие выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.По каким параметрам выбирают диоды для работы в схемах выпрямления?

2.Поясните вольтамперную характеристику диода и укажите на ней предельно допустимые значения прямого тока

иобратного напряжения.

3.Объясните принцип работы однофазного мостового выпрямителя. Укажите его достоинства и недостатки.

4.Как определяется коэффициент пульсаций? Назовите его величину для различных схем выпрямления.

5.Как определяется ток, проходящий через диод в различных схемах выпрямления?

6.Объясните назначение емкостных фильтров.

7.Какие функции выполняет трансформатор в выпрямительной установке?

135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данное учебное пособие содержит теоретический материал, необходимый для проведения лабораторных работ по курсу «Электротехника и электроника», а так же методические указания по их выполнению. Эта дисциплина является одной из основных общетехнических дисциплин, на которой основывается изучение многих специальных дисциплин студентами направлений подготовки 15.03.01 «Машиностроение» и 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Темы лабораторных работ, приведенных в пособии, охватывают практически важнейшие разделы изучаемого курса. Порядок проведения лабораторных работ соответствует порядку изучения перечисленных тем в курсе «Электротехника и электроника».

Данное учебное пособие поможет студентам самостоятельно готовиться к выполнению лабораторных работ, а также будет полезно при непосредственном выполнении работы и оформлении результатов эксперимента.

Лабораторный практикум также может использоваться студентами других специальностей, изучающих курсы «Электротехника», «Электроника», «Электротехника и электроника».

136

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Усольцев, А. А. Общая электротехника [Текст]: учебное пособие / А. А. Усольцев. – СПб: НИУ ИТМО, 2009, – 301 с.

2. Попова, Т. В. Анализ линейных электрических цепей, электротехнических машин и аппаратов: лабораторный практикум: учебное пособие / Т. В. Попова, Д. А. Тонн. – Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016. – 206 c.

3.Лекции для студентов технических вузов: [Электрон-

ный ресурс]: – Режим доступа: http:// ChertovLektor.ru.

4.Матющенко, В. С. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи постоянного и однофазного синусоидального токов [Текст]: учебное пособие / В. С. Матюшенко. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2002. – 111 с.

5.Корнилов, Г. П. Теоретические основы электротехники: Конспект лекций. Часть 1. [Текст]: учебное пособие / Г. П. Корнилов – Магнитогорск: МГТУ, 2003. – 133 с.

6.Кононенко, А. В. Проектирование силовых трансформаторов для автоматизированных систем электроснабжения [Текст]: учебное пособие / А. В. Кононенко, Д. А. Тонн. – Воронеж: Издательство «Кварта», 2007. – 70 с.

7.Кононенко, Е. В. Электрические машины постоянного тока и трансформаторы [Текст]: учебное пособие / Е. В. Кононенко, К. Е. Кононенко, Ю. В. Писаревский. – Воронеж: Издательство «Кварта», 2002. – 112 с.

8.Шаньгин, Е.С. Основы электроники [Текст]: учебное пособие / Е. С. Шаньгин. – Уфа: Изд-во УГАТУ, 2007, – 168 с.

9.Лопатин, А. А. Преобразовательная техника. [Текст]: учебное пособие / А. А. Лопатин, В. Б. Молодецкий, А. В. Казанцев. – Красноярск: ИПЦ ПИ СФУ, 2007. – 51 с.

137

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………..……… 3 Указания по технике безопасности………….….………… 5 Требования к подготовке и оформлению лабораторных работ………………………………………………………… 6 Лабораторная работа № 1. Исследование электрических цепей постоянного тока……………………………………. 7 Контрольные вопросы……………………………………… 27 Лабораторная работа № 2. Исследование режимов работы цепи однофазного синусоидального тока…………….. 29

Контрольные вопросы……………………………………… 75 Лабораторная работа № 3. Исследование однофазного трансформатора..………..………………………………….. 77 Контрольные вопросы……………………………………… 110 Лабораторная работа № 4. Исследование однофазного неуправляемого выпрямителя……………………………... 111 Контрольные вопросы……………………………………… 135 Заключение……………………….…………………….…… 136 Библиографический список….……………….………...….. 137

138

Учебное издание

Тонн Дмитрий Александрович

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

ИЭЛЕКТРОНИКА: ТЕОРИЯ

ИЛАБОРАТОРНАЯ ПРАКТИКА

Учебное пособие

Редактор Кулакова Н. В.

Подписано в печать 11.04.2019. Формат 60х84 1/16.

Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 8,6. Тираж 350 экз. Заказ № 48.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский проспект, 14

Участок оперативной полиграфии издательства ВГТУ 394026 Воронеж, Московский проспект, 14

139