9.5. Емкостной фильтр на выходе выпрямителя

Цель

1. Исследование влияния конденсатора на форму выходного напряжения однополупери-одных и двухполупериодных выпрямителей.

2. Измерение частоты выходного напряжения выпрямителя с емкостным фильтром.

3. Исследование влияния величины емкости конденсатора фильтра на среднее значение выходного напряжения.

4. Сравнение среднего значения выходного напряжения для однополупериодных и двухполупериодных выпрямителей с емкостным фильтром.

Краткие сведения из теории Если включить на выход любого из выпрямителей, рассмотренных в разделах 9.3 и 9.4, конденсатор, то переменная составляющая выходного напряжения будет ослаблена. Среднее значение выходного напряжения Ud выпрямителя с емкостным фильтром может быть приближенно оценено из соотношения:

(9.8)

где U2max и U2min - максимум и минимум выходного напряжения,

Для оценки качества фильтра обычно используют коэффициент пульсации q выходного напряжения, который вычисляется из соотношения:

(9.9)

На рисунках 9.10 и 9.11 показаны соответственно однополупериодный и двухполупериодный выпрямители с емкостным фильтром на выходе.

Порядок проведения экспериментов

Эксперимент 1. Определение коэффициента пульсации однополупериодного выпрямителя. а). Откройте файл с9_051. (рис. 9.10). На вход А осциллографа подается входное напряжение, а на вход В - выходное. Измерьте максимум выходного напряжения U2max и разность между максимумом и минимумом выходного напряжения . Зарисуйте осциллограммы в раздел "Результаты экспериментов". б). Вычислите среднее значение выходного напряжения Ud по результатам измерении. Результат запишите в раздел "Результаты экспериментов". в). Запишите постоянную составляющую выходного напряжения по показаниям мульти-метра. Сравните значения, полученные обоими методами. г). Вычислите коэффициент пульсации выходного сигнала по формуле (9.9).

Эксперимент 2. Определение коэффициента пульсации однополупериодного выпрямителя при изменении емкости фильтра. а). Отключите мультиметр в схеме рис. 9.10. Установите емкость конденсатора равной 100 мкф. Включите схему. Измерьте максимум выходного напряжения и разность между максимумом и минимумом напряжений на выходе выпрямителя по показаниям осциллографа. Результат запишите в раздел "Результаты экспериментов". б). Вычислите среднее значение напряжения Ud по формуле (9.8). в). Вычислите коэффициент пульсации выходного напряжения по формуле (9.9).

Эксперимент 3. Определение коэффициента пульсации однополупериодного выпрямителя при изменении тока нагрузки. а). Установите емкость конденсатора в схеме рис. 9.10 равной 470 мкф. Измените сопротивление резистора нагрузки до 200 Ом. Включите схему. Измерьте максимум выходного напряжения и разность между максимумом и минимумом напряжений на выходе выпрямителя по показаниям осциллографа. Результат запишите в раздел "Результаты экспериментов". б). Вычислите среднее значение напряжения Ud по формуле (9.8). в). Вычислите коэффициент пульсации выходного напряжения по формуле (9.9).

Эксперимент 4. Определение коэффициента пульсации двухполупериодного выпрямителя. а). Откройте файл с9_052. На вход А осциллографа подается входное напряжение, а на вход В - выходное. Измерьте максимум выходного напряжения U2max и разность между максимумом и минимумом выходного напряжения . Зарисуйте осциллограммы в раздел "Результаты экспериментов". б). Вычислите среднее значение напряжения Ud по формуле (9.8). в). Вычислите коэффициент пульсации выходного напряжения по формуле (9.9).

Результаты экспериментов Эксперимент 1. Определение коэффициента пульсации однополупериодного выпрямителя. а).

Эксперимент 2. Определение коэффициента пульсации однополупериодного выпрямителя при изменении емкости фильтра. а). Зарисуйте выходной и входной сигналы на экране осциллографа.

Эксперимент 3. Определение коэффициента пульсации однополупериодного выпрямителя при изменении тока нагрузки. а). Зарисуйте выходной и входной сигналы на экране осциллографа.

Эксперимент 4. Определение коэффициента пульсации двухполупериодного выпрямителя по осциллограмме выходного напряжения. а). Зарисуйте выходной и входной сигналы на экране осциллографа.

Вопросы

1. Выведите формулу для расчета среднего значения выходного напряжения выпрямителя с емкостным фильтром на выходе.

2. В каком диапазоне напряжений может изменяться среднее значение выходного напряжения выпрямителя с емкостным фильтром на выходе?

3. Какие факторы влияют на величину коэффициента пульсации выпрямителя с емкостным фильтром на выходе?

4. Сравните средние значения выходного напряжения для схем однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей с емкостным фильтром на выходе при одинаковых нагрузках.

5. Сравните коэффициент пульсации в однополупериодном и двухполупериодном выпрямителях с емкостным фильтром на выходе.

6. Будут ли отличаться средние значения выходного напряжения однополупериодной и двухполупериодной схем выпрямления с емкостным фильтром, если сопротивление нагрузки равно бесконечности?

7. Будет ли влиять частота входного напряжения выпрямителя на среднее значение выходного напряжения и на коэффициент пульсации при фиксированных значениях емкости фильтра и сопротивления нагрузки?