Исследование влияния сглаживающих фильтров на пульсации выпрямленного напряжения в выпрямителе

Министерство высшего и среднего

специального образования России

Московский государственный открытый университет

Кафедра Радиоприемных и радиопередающих устройств

Руководство

К лабораторной работе №1

"Исследование влияния сглаживающих фильтров на пульсации

выпрямленного напряжения в выпрямителе."

По курсу

"Электротехнические устройства радиосистем"

для студентов специальности 0701 - "Радиотехника"

Отредактировано и дополнено

Москва 2003

Оглавление.

1. Цель работы. 3

2. Основные теоретические положения. 3

3. Описание лабораторной установки. 9

4. Задание на выполнение работы. 10

5. Методические указания по выполнению работы. 10

6. Отчет по работе. 11

Рекомендуемая литература. 11

Контрольные вопросы. 11

1. Цель работы.

Работа имеет целью ознакомление с влиянием вида реактивного фильтра на режим работы выпрямителя, определение сглаживающего действия реактивных фильтров и нагрузочной характеристики выпрямителя.

2. Основные теоретические положения.

Для питания радиоустройств постоянным током обычно применяются различного вида выпрямители, включаемые во вторичную цепь трансфор­матора переменного тока. Работа выпрямителей основана на использо­вании так называемых электрических вентилей, пропускающих ток только в одном направлении. В выпрямителях небольшой мощности в качестве вентилей применяются обычно полупроводниковые диоды. Если такой диод включить последовательно со вторичной обмоткой трансформатора, как это показано на рис.1а, и подключить активную нагрузку R_H, то напряжение на нагрузке U_H будет повторять положительные полупе­риоды напряжения вторичной обмотки трансформатора е₂ /рис.2а/.

Трансформаторы выпрямительных устройств могут быть как однофазные, так и многофазные.

Двухфазный трансформатор и выпрямитель получаются, если вторичную обмотку однофазного трансформатора выполнить с выво­дом средней точки, как это показано на рис.1б.

Двухфазный выпрямитель может быть осуществлен и при одно­фазном трансформаторе, если во вторичную обмотку включить вен­тили по мостовой схеме, как это показано на рис.1в.

При использовании трехфазных первичных источников переменного напряжения могут быть построены выпрямители с выпрямлением трех фаз. В этом случае сдвиг между фазами вторичного напряжения трансформатора будет  или 120°.

На рис.2а,б,в представлены изменения во времени напря­жения U₂ вторичных цепей трансформатора и вид выпрямленного напряжения для одно-, двух- и трехфазного выпрямителей соот­ветственно.

Как видно из кривых, мгновенное значение выпрямленного напряжения на нагрузке, хотя и остается всегда положительным, но его величина изменяется во времени.

Выпрямленное напряжение можно характеризовать тремя вели­чинами: максимальное значение U_макс; минимальное значение U_мин; среднее значение U_cp=U₀. Напомним, что

.

Выпрямленное напряжение U_H можно рассматривать как сумму постоянной составляющей Uo и переменной составляющей U~:

U_H=Uo+U~.

Последняя может быть представлена в виде ряда гармонических составляющих с амплитудами U_1m, U_2m и т.д.

Непостоянство мгновенного значения выпрямленного напряжения принято характеризовать коэффициентом пульсаций Кп, который определяется следующим образом:

.            /1/

Часто определяют коэффициент пульсаций применительно к каж­дой гармонике переменной составляющей выпрямленного напряжения:

- коэффициент пульсаций по первой гармонике;

- коэффициент пульсаций по второй гармонике

и т.д.

Фильтрующие свойства реактивных L, С фильтров с ростом частоты гармоник сильно возрастают. Поэтому часто для оценки пульсаций достаточно бывает оценить пульсации только по первой гармонике.

Форма выпрямленного напряжения и, следовательно, коэффициент пульсаций для выпрямителей, нагруженных на индуктивную или актив­ную нагрузку, полностью определяется числом выпрямляемых фаз. Можно показать, что в этом случае

, где                  /2/

m - число фаз выпрямителя; к - номер гармоники переменной составляющей.

Так, для m=2 коэффициент пульсаций по первой гармонике К_п1 получается равным 2/3=0,667.

Пульсации выпрямленного напряжения оказывают отрицательное действие на работу радиоаппаратуры. Поэтому обычно предъявляют достаточно жесткие требования в отношении максимально допустимых значений коэффициентов пульсаций. Для уменьшения пульсаций вы­прямленного напряжения в выпрямительных устройствах обычно при­меняют реактивные фильтры, содержащие L-C элементы. При этом индуктивность включается в цепь последовательно, а емкость С - параллельно с нагрузкой. Схема m-фазного выпрямителя с L, С фильтром имеет вид, представленный на рис.3. Такая схема применя­ется только при числе выпрямляемых фаз m2.