Układy prostownicze. Laboratorium elektroniki i miernictwa. Gliwice, 3 grudnia informatyka, semestr 3, grupa 5

Transkrypt

1 Gliwice, 3 grudnia 2010 Laboratorium elektroniki i miernictwa Układy prostownicze informatyka, semestr 3, grupa 5 sekcja 1: Paweł Burda Łukasz Jabłoński Piotr Jawniak Joanna Szymańska sekcja 2: Artur Czarnota Michał Matoga Łukasz Ossysek Adam Ples sekcja 5: Mirosław Filip Artur Kasperczyk Cezary Maj Wojciech Suchanek

2

3 Streszczenie Wykonane ćwiczenie polegało na badaniu działania różnych konfiguracji układów prostowniczych, zbudowanych z diody (diod), kondensatora oraz dławika. 1 Prostownik jednopołówkowy W celu wykonania ćwiczenia zestawiono prostownik z rysunku 1. Prostownik był obciążony opornikiem o regulowanej rezystancji. A 230VAC 50Hz R O V Rysunek 1: Schemat prostownika jednopołówkowego Podczas ćwiczenia zmierzono wartości skuteczne napięcia i prądu na wyjściu dla trzech rezystancji (rezystancję dobrano tak, aby uzyskać prądy możliwie zbliżone do 10, 20 i 50mA). Wyniki zestawiono w tabeli 1. I [ma] U[V] Tabela 1: Wyniki pomiarów napięcia i prądu dla prostownika jednopołówkowego Na tej podstawie obliczono rezystancję wewnętrzną prostownika: R W = U 2 U 1 I 2 I R W 1 = = Ω R W 2 = = Ω Jako wynik przyjęto wartość średnią R W = 4.76Ω. Za pomocą oscyloskopu zaobserwowano przebieg na obciążeniu prostownika (Rysunek 2). Następnie pomiędzy wyjście prostownika, a obciążenie włączano kolejno dodatkowe obciążenia o charakterze nierezystancyjnym kondensator oraz kondensator z dławikiem (schematy na rysunku 3). Uzyskane przebiegi znajdują się na rysunkach 4a oraz 4b. 3

4 Rysunek 2: Napięcie na obciążeniu prostownika jednopołówkowego Rysunek 3: Schematy dodatkowych obciążeń dołączanych do prostownika (a) układ z kondensatorem (b) układ z kondensatorem i dławikiem Rysunek 4: Napięcie na obciążeniu prostownika z filtrowaniem 2 Prostownik pełnookresowy Dla prostownika pełnookresowego, zbudowanego wg schematu z rysunku 5 przeprowadzono analogiczny pomiar napięć i prądów, którego wyniki znajdują się w tabeli 2. Na podstawie zebranych danych obliczono rezystancję wewnętrzną prostownika: R W 1 = = Ω R W 2 = = Ω 4

5 230VAC 50Hz A R O V Rysunek 5: Schemat prostownika pełnookresowego I [ma] U[V] Tabela 2: Wyniki pomiarów napięcia i prądu dla prostownika pełnookresowego Jako wynik przyjęto wartość średnią R W = 5.36Ω. Następnie do prostownika dołączono kondensator filtrujący i sprawdzono wpływ obciążenia na kształt obserwowanego przebiegu. Obserwacje przeprowadzono dla trzech wartości prądu: 10mA (rysunek 6a), 20mA (rysunek 6b) oraz 50mA (rysunek 6c). Ponadto sprawdzono działanie układu filtrującego złożonego z kondensatora i dławika (rysunek 7a) oraz z samego dławika (rysunek 7b obraz uzyskany przy dużym prądzie przepływającym przez obciążenie). 3 Wnioski Na podstawie wyników pomiarów można stwierdzić, że: Napięcie sieciowe w budynku wydziału jest zniekształconą sinusoidą. Zniekształcenia wynikają z charakteru obciążeń dołączanych do sieci zwykle są to prostowniki diodowe podłączone do kondesatorów, które pobierają prąd z sieci w stosunkowo krótkich impulsach. Uzyskane przebiegi pokrywają się z przebiegami teoretycznymi z dokładnością do opisanych wyżej zniekształceń. Napięcie na wyjściu prostownika spada nieznacznie wraz ze wzrostem pobieranego prądu. Rezystancja wewnętrzna badanych prostowników jest rzędu kilku Ω. Napięcie skuteczne na wyjściu prostownika pełnookresowego jest ok. dwa razy większe od napięcia dla prostownika jednopołówkowego. Dołączenie do prostownika kondensatora filtrującego powoduje znaczące wygładzenie przebiegu. Wartość tętnień jest wtedy proporcjonalna do prądu pobieranego przez obciążenie. Tętnienia są mniejsze w przypadku prostownika pełnookresowego. Dławik powoduje wygładzenie prądu płynącego przez obciążenie. Sam dławik nie powoduje znaczącego spadku tętnień. Lepsze efekty można uzyskać łącząc dławik z filtrem opartym na kondensatorze. 5

6 (a) I=10mA (b) I=20mA (c) I=50mA Rysunek 6: Napięcie na obciążeniu prostownika pełnookresowego z kondensatorem (a) układ z kondensatorem i dławikiem (b) układ z dławikiem Rysunek 7: Napięcie na obciążeniu prostownika z filtrowaniem 6