Лабораторная работа № 13. Исследование формы кривой и величин напряжений в различных участках одно- и двухполупериодного выпрямителя без фильтра и с фильтром

 

Цель работы: Ознакомиться с работой однополупериодного выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя без фильтра и с фильтром.

 

Таблица 33. Приборы и оборудование

 

	Блок – схема электронного выпрямителя			1 шт.
	Осциллограф	G1-93		1 шт.

 

Теоретическая часть

 

Выпрямителями переменного тока называются устройства, преобразующие переменный ток в постоянный. В качестве электронных вентилей используются электронные приборы, обладающие односторонней проводимостью.

В однополупериодном выпрямителе ток через нагрузку проходит в течение одной половины периода. В двухполупериодном выпрямителе ток через нагрузку проходит в течение обеих половин периода.

Выпрямители переменного тока позволяют переменный ток преобразовывать в пульсирующий, то есть в ток, постоянный по направлению, но изменяющийся по величине. Для преобразования пульсирующего тока в постоянный используют сглаживающие фильтры. В качестве фильтров используют катушки индуктивности и конденсаторы. На практике, как правило, применяют комбинированный фильтры: Г-образные и П-образные.

 

Рис. 15. Электрическая схема для исследования работы выпрямителя

 

Порядок выполнения работы

 

1. Ознакомиться с приборами (таблица 33), необходимыми для выполнения работы.

2. Подать в схему (рис. 15) напряжение и включить электронный осциллограф.

3. Получив на экране устойчивую кривую напряжения, зарисовать ее и измерить в миллиметрах максимальную и минимальную ординаты кривой напряжения h_MAX и h_MIN.

4. Записать результаты в таблицу 34.

 

Таблица 34. Исследование работы выпрямителя

 

№ п/п	Однополупериодный выпрямитель	Двухполупериодный выпрямитель
Наблюдение	q	hmax	hmin	Наблюдение	q	hmax	hmin
	-	мм	мм		-	мм	мм
	Без фильтра				Без фильтра
	Включен дроссель				Включен дроссель
	Включена емкость С2				Включена емкость С2
	Включена емкость С1				Включена емкость С1

 

5. По полученным данным определить коэффициенты пульсации:

 

.

Ответить на вопросы

1. Какие устройства необходимы для преобразования переменного тока в постоянный?

2. В какой ток преобразуется переменный ток при использовании одно- и двухполупериодного выпрямителя?

3. Чем отличается однополупериодный выпрямитель от двухполупериодного?

4. Для чего нужен сглаживающий фильтр?

Лабораторная работа № 14. Исследование характеристик электронного усилителя

 

Цель работы: изучить работу усилителя низкой частоты (УНЧ), порядок снятия его характеристик и научиться определять по ним параметры усилителя.

 

Таблица 35. Приборы и оборудование

 

	Генератор сигналов	Г3-112		1 шт.
	Вольтметр	Ц 4324		2 шт.
	Съемный блок «Усилитель низкой частоты»			1 шт.

 

Теоретическая часть

 

В лабораторной работе используется схема усилителя низкой частоты (рис 16), которая широко применяется в электронных усилителях.

 

 

Рис. 16. Электрическая схема усилителя низкой частоты

 

В зависимости от назначения УНЧ источником входного сигнала может быть микрофон, звукосниматель, различные датчики и др. В качестве усилительного элемента используют транзисторы. Нагрузкой УНЧ могут быть входная цепь следующего каскада усилителя, усилитель мощности и др. На сопротивление R5 выделяется полезный сигнал. УНЧ предназначен для усиления электрических сигналов в некоторой полосе частот. Об особенностях УНЧ можно судить по его амплитудной характеристике (выходной) (рис. 17) и частотной характеристике (рис.18). По амплитудной характеристике УНЧ можно определить динамический диапазон, т.е.

Рис. 17. Амплитудная характеристика УНЧ

Где Uвых.max и Uвх.max ограничивают линейный участок характеристики.

Обычно динамический диапазон определяют в децибелах, т.е.

 

Д дБ = 20 lg Д

 

Чем больше Д, тем выше качество усилителя.

Рис. 18. Частотная характеристика УНЧ

 

0,7Ко

К = f (F), при Uвх. = const, где К – коэффициент усиления;

F – частота входного напряжения.

 

Из характеристики видно, что электрические сигналы проходят через УНЧ с искажениями, причем искажения увеличиваются на самых низших и на самых высших частотах.

На высших рабочих частотах существенное влияние оказывает емкость Со. Ее сопротивление соизмеримо с сопротивлением нагрузки и, следовательно, емкость Со заметно шунтирует нагрузку.

В области средних рабочих частот обычно выполняется условие:

 

; .

 

При этом конденсатор С3 и емкость Со на коэффициент усиления каскада влияния не оказывают. Помимо разделительного конденсатора С3 и паразитной емкости Со на частотные свойства каскада оказывают влияние и другие реактивные элементы, в частности С2.

 

 

Порядок выполнения работы

 

1. Ознакомиться с приборами и оборудованием (таблица 35), необходимым для проведения работы.
2. Зарисовать схему усилителя низкой частоты (рис. 16).
3. Снять частотную характеристику усилительного каскада К = f (F), при U вх = 0,2 В. На вход усилителя от звукового генератора подается напряжение 0,2 В, которое в течение всего опыта поддерживается постоянным и, изменяя частоту (указана в таблице 36), измерить выходное напряжение.

 

 

Вычислить коэффициент усиления:

 

.

Результаты записать в таблицу 36.

Таблица 36. Снятие частотной характеристики УНЧ

F

Гц

1кГц

Uвых

В

К

-

 

1. Снять амплитудную характеристику каскада U вых = f (U вх) на частоте F = 1 кГц при изменении входного напряжения в пределах от 0 до 1 В. Результаты измерений записать в таблицу 37.

Таблица 37. Снятие амплитудной характеристики УНЧ

 

U вх	В	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
U вых	В

 

1. Построить графики частотных и амплитудных характеристик.
2. Сделать выводы по каждой из характеристик.

 

Техника безопасности

 

Исследование законов электротехники связано с применением достаточно высоких напряжений. В лаборатории применяются напряжения величиной 220, 127, 110 В и других более низких значений. Поражение током при этих напряжениях может привести к тяжелым последствиям. Необходимо помнить, что электрический ток силой 0,05 А является опасным для жизни, а ток силой 0,1 А и выше смертельным.

1. Приступая к работе с электрическим оборудованием, помните об опасности поражения электрическим током и будьте осторожны.

2. К сборке схемы приступайте только после того, как все вопросы, связанные с аппаратурой и источниками питания, выяснены.

3. Электрические схемы необходимо собирать только при отключенном источнике питания.

4. Убедитесь в исправности изоляции соединительных проводов. Во избежание обрывов и замыканий соединительных проводов располагайте их аккуратно и надежно зажимайте клеммами.

5. Приборы управления и измерительные приборы надо расставлять так, чтобы было удобно и безопасно управлять их работой и наблюдать за показаниями.

6. Собранная схема должна быть проверена преподавателем.

7. Включать схему можно только после разрешения преподавателя и в его присутствии.

8. Все изменения в схеме или выяснение причин ее неисправности производить только при отключенном источнике питания, а при работе с электрическими машинами – только после полной остановки движущихся частей.

9. Следите за тем, чтобы во время работы случайно не коснуться оголенных токоведущих частей цепи, находящихся под напряжением, а при работе с электрическими машинами следите за тем, чтобы одежда, волосы, провода или посторонние предметы не были захвачены вращающимися частями.

10. Помните, что прикосновение к конденсаторам, имеющим остаточный заряд, опасно. После выключения цепи необходимо разрядить их.

11. Для проверки наличия напряжения на элементах схемы следует пользоваться индикаторами напряжения (вольтметром или контрольной лампой).

12. При любой неисправности, в том числе исчезновения напряжения в питающей сети, электрическая схема должна быть полностью отключена.

13. После окончания работы следует отключить источник питания. С разрешения преподавателя разобрать схему и привести в порядок рабочее место.

14. В случае поражения человека электрическим током немедленно отключить электроустановку, вызвать преподавателя, а при необходимости врача и оказать первую помощь пострадавшему.

15. В случае возникновения пожара или признаков горения необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю и организованно покинуть помещение.

 

Литература

 

1. Морозова Н.Ю. Электротехника и электроника: учебник для студ.учреждений сред.проф.образования / Наталия Юрьевна Морозова /.- 5-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 288 с.
2. Немцов М.В. Электротехника: учеб. пособие для сред. учеб. заведений / М.В. Немцов, И.И. Светлакова. - Гриф МО. - Ростов н/Д: Феникс, 2004. - 572 с.
3. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники., М., Высшая школа, 1989.
4. Ярочкина Г.В. Основы электротехники: учеб.пособие для учреждений нач.проф.образования / Галина Владимировна Ярочкина/. – М: Издательский центр «Академия», 2013. – 240 с.
5. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике: учеб.пособие для учреждений нач.проф.образования / Галина Владимировна Ярочкина. – 2-е изд.испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 112 с.
6. Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г., Масленников В.В. Задачник по общей электротехнике с основами электроники., М., Высшая школа, 1983.
7. Масленников В.В. Руководство к проведению лабораторных работ по основам электроники., М., Высшая школа, 1985.
8. Чекалин И.А. Руководство к проведению лабораторных работ по общей электротехнике., М., Высшая школа, 1983.

Для заметок

 

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Для заметок

 

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПОДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

ДЛЯ СТУДЕНТОВ, ОБУЧАЮЩИХСЯ ПОСПЕЦИАЛЬНОСТЯМ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ

 

Составитель: И.В. Шапорева

 

Редактор: Л.В.Дубова

 

Подписано в печать. Формат 60´80 ¹/₁₆.

Печать плоская. Усл. печ. л.. Уч.-изд. л..

Тираж 50 экз. Заказ №

ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический

университет имени В.И. Ленина»

Отпечатано в УИУНЛ ИГЭУ

153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.