Коефіцієнт пульсацій

Якість випрямлення змінної напруги оцінюють за допомогою коефіцієнта пульсацій, що визначається наступним чином:

, (2)

де ,

- Наближена оцінка середнього значення випрямляча.

Однонапівперіодна схема випрямлення

Однонапівперіодний випрямляч (рис. 32) складається з трансформатора T1 і діода D1. У схемі для його дослідження як мережа живлення використовується джерело змінної напруги V1, як навантаження - резистор R1. Для отримання часових діаграм використовується осцилограф.

Мал. 32. Однонапівперіодний випрямляч

У моменти часу, коли діод включений у прямому напрямку, струм протікає через діод та навантаження. При цьому власний опір діода значно менший за опір навантаження, і практично вся напруга з вторинної обмотки трансформатора прикладена до навантаження.

У моменти зворотного включення діодів власний опір діода перевищує опір навантаження, струм через навантаження не проходить, проте напруга виявляється прикладеним до діода.

Таким чином, на виході однонапівперіодної схеми випрямлення мають місце імпульси напруги, частота проходження яких дорівнює частоті мережі живлення (рис. 33).

Гідності й недоліки

Достоїнствами однонапівперіодної схеми випрямлення є:

наявність лише одного діода;

Використання однофазного трансформатора.

До недоліків схеми слід зарахувати:

відносно велике значення коефіцієнта пульсацій;

низький коефіцієнт використання потужності трансформатора, оскільки він працює лише протягом одного напівперіоду;

велика величина зворотної напруги на діоді.

Мал. 33. Напруга на вході (а) та виході (б)однонапівперіодного випрямляча

Як правило, однополуперіодну схему випрямлення застосовують у малопотужних випрямлячах з високоомним навантаженням, коли не потрібно високого ступеня згладжування випрямленої напруги.

Зменшення пульсації напруги

Для зменшення пульсацій напруги на виході випрямляча ставлять фільтри, що згладжують. У найпростішому випадку – конденсатор. Схема однонапівперіодного випрямляча, доповненого конденсатором С1, наведена на рис. 34, а напруга на його вході та виході – на рис. 35.

Мал. 34. Однонапівперіодний випрямляч, доповнений конденсатором С1

Мал. 35. Напруга на вході та виході однонапівперіодного випрямляча, доповненого конденсатором С1

Коефіцієнт пульсації на виході такого випрямляча (для частоти мережі живлення 50 Гц !) визначається за наближеною формулою:

, (3)

де опір навантаження вважають омах, а ємність конденсатора – в микрофарадах.

При збільшенні частоти мережі живлення коефіцієнт пульсації зменшується у відповідну кількість разів.

Завдання на лабораторну роботу

Дослідити однонапівперіодну схему випрямлення

Зібрати схему (рис. 32). Випрямляючий діод використовувати з л/р №1. Трансформатор - «ідеальний» (без втрат)TS_POWER_VIRTUALз наборуBasic.

Спостерігати на екрані осцилографа сигнали на вході та виході випрямляча.

Додати до схеми конденсатор С1 (рис. 34). Спостерігати на екрані осцилографа сигнали на вході та виході випрямляча.

Визначити за осцилографом амплітуду пульсацій на виході випрямляча. При вимірюваннях використовувати органи керування осцилографом (AC/DC, Scale, Y position) для каналів А та В.

Розрахувати експериментальний та теоретичний (3) коефіцієнти пульсацій. Порівняти значення.

Вставити до звіту (документ Word) копії екранів осцилографа в момент вимірювання пульсацій на виході випрямляча та розрахунки коефіцієнтів пульсацій.

Дослідити залежність коефіцієнтів пульсацій від ємності конденсатора, що фільтрує, збільшивши його значення в 2, 5 і 10 разів.

Дослідити залежність коефіцієнтів пульсацій від опору навантаження, збільшивши його значення у 2, 5 та 10 разів.

---