LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI PROSTOWNIKI

Transkrypt

1 ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU ZAKŁAD TELEKOMUNIKJI W TRANSPORCIE WYDZIAŁ TRANSPORTU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5 PROSTOWNIKI DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO WARSZAWA 2016

2 A. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jes zapoznanie się z podsawowymi paramerami prosowników jedno i dwupołówkowych. B. Program ćwiczenia 1. Wyznaczenie charakerysyk obciążenia = f( ) dla różnych warości pojemności filra prosownika jednopołówkowego. 2. Wyznaczenie charakerysyk obciążenia = f( ) dla różnych warości pojemności filra prosownika dwupołówkowego. 3. Określenie warości współczynnika ęnień k w funkcji prądu obciążenia k = f( ) dla różnych warości pojemności filra prosownika jednopołówkowego. 4. Określenie warości współczynnika ęnień k w funkcji prądu obciążenia k = f( ) dla różnych warości pojemności filra prosownika dwupołówkowego. 5. Obserwacja przebiegów na oscyloskopie. C. Wprowadzenie Prosownik jednopołówkowy b) ur c) u0 a) D U = 2 U0 = p 230 V u r R 0 u 0 d) ud u r = U m sinw Rys. 1. Prosownik jednopołówkowy: a) układ prosownika, b) przebieg napięcia wejściowego, c) przebieg napięcia na obciążeniu, d) przebieg napięcia na diodzie Wydział Transporu PW. Warszawa

3 Prąd w obwodzie prosownika płynie ylko dla dodaniej połówki napięcia sinusoidalnego. Można zaem napisać, że przebieg napięcia na wyjściu (przy obciążeniu rezysancyjnym) jes dany wzorem: Warość średnia ego napięcia wynosi: Warość średnia prądu w obciążeniu wynosi odpowiednio: I 0 U R 0 0 p R 0 Miarą zbliżenia przebiegu wyjściowego prosownika do warości sałej jes współczynnik ęnień k. Jes on określany jako sosunek: k = warość skueczna składowej zmiennej przebiegu wyjściowego warość składowej sałej, czyli warość średnia przebiegu wyjściowego W celu zmniejszenia składowej zmiennej w większości układów rzeczywisych sosuje się filrowanie napięcia wyjściowego poprzez dołączenie kondensaora równolegle do obciążenia (rys. 2). Kondensaor ładuje się przez diody do napięcia równego ampliudzie U m napięcia przemiennego, po czym rozładowuje się przez obciążenie, aż do chwili, gdy dioda zacznie znowu przewodzić, j. gdy napięcie na jej anodzie osiągnie warość większą niż na kaodzie, czyli akże na kondensaorze filra. Składowa zmienna napięcia wyjściowego, charakeryzowana międzyszczyowym napięciem ęnień U jes ym mniejsza, im większa jes sała czasowa obwodu τ = R 0 C. Zwiększenie sałej czasowej obwodu prowadzi zarazem do wzrosu składowej sałej napięcia wyjściowego. W granicznym przypadku przy τ = R 0 C, U m, U 0. Wydział Transporu PW. Warszawa

4 b) ur c) ur U u0 ład rozł d) id, i0 id i0 a) D ład e) ud 230 V u r C R 0 u 0 2 Rys. 2. Prosownik jednopołówkowy z filrem pojemnościowym: a) układ prosownika, b) napięcie wejściowe, c) napięcie na obciążeniu, d) prąd diody i prąd obciążenia, e) napięcie na diodzie D. Część pomiarowa 1. Prosownik jednopołówkowy OSCYLOSKOP we Y D 1 A I C 230 V 16 V C + V 1 U V 2 P R 0 Rys. 3. Schema układu pomiarowego dla prosownika jednopołówkowego Wydział Transporu PW. Warszawa

5 W układzie pomiarowym prosownika jednopołówkowego (rys.3) zmieniać prąd obciążenia usawiając poencjomer P na pozycjach od a do g. Na przyrządach pomiarowych odczyywać odpowiednie warości a wyniki wpisywać w abeli. Pomiary wykonać dla warości kondensaora C = 0; C = 47 F; C = 100 F; C = 470 F; C = 0 poencjomeru U k C = 47 F poencjomeru U k C = 100 F poencjomeru U k C = 470 F poencjomeru U k Wydział Transporu PW. Warszawa

6 2. Prosownik dwupołówkowy (mosek Graez a) OSCYLOSKOP D 4 D 1 we Y 230 V 16 V A D 2 D 3 I C C + V 1 U V 2 P R 0 Rys. 4. Schema układu pomiarowego dla prosownika dwupołówkowego W układzie pomiarowym prosownika dwupołówkowego (rys.4) zmieniać prąd obciążenia usawiając poencjomer P na pozycjach od a do g. Na przyrządach pomiarowych odczyywać odpowiednie warości a wyniki wpisywać w abeli. Pomiary wykonać dla warości kondensaora C = 0; C = 47 F; C = 100 F; C = 470 F; C = 0 poencjomeru U k C = 47 F poencjomeru U k Wydział Transporu PW. Warszawa

7 C = 100 F poencjomeru U k C = 470 F poencjomeru U k Obliczeń k dokonać wg wzoru k U Z orzymanych wyników wykreślić rodziny charakerysyk = f( ), k = f( ) dla różnych warości kondensaora C oddzielnie dla prosownika jednopołówkowego i dla prosownika dwupołówkowego. 3. Obserwacja oscyloskopowa Podczas wszyskich pomiarów obserwować przebiegi oscyloskopowe. Na polecenie prowadzącego należy przerysować wykresy z oscyloskopu zachowując wszyskie paramery usawione na oscyloskopie. Wydział Transporu PW. Warszawa

8 E. Symulacyjna kompuerowa a) prosownik jednopołówkowy Używając programu kompuerowego podanego przez prowadzącego należy wykonać układ przedsawiony na rys. 5. Paramery ransformaora TR1 są nasępujące N1=N2x14,375. Generaor wejściowy usawić na sygnał sinusoidalny o częsoliwości 50 Hz i ampliudzie U WE = 230 V. Rys. 5. Układ do badania prosownika jednopołówkowego Korzysając z wirualnego oscyloskopu dokonać obserwacji napięć: U we, U _r, U wy dla nasępujących warości kondensaora: C = 0; C = 47 F; C = 100 F; C = 470 F. Orzymane przebiegi zamieścić w sprawozdaniu. b) prosownik dwupołówkowy (mosek Graez a) Używając programu kompuerowego podanego przez prowadzącego należy wykonać układ przedsawiony na rys. 6. Paramery ransformaora TR1 są nasępujące N1=N2x14,375. Generaor wejściowy usawić na sygnał sinusoidalny o częsoliwości 50 Hz i ampliudzie U WE = 230 V. Wydział Transporu PW. Warszawa

9 Rys. 6. Układ do badania prosownika dwupołówkowego (mosek Graez a) Korzysając z wirualnego oscyloskopu dokonać obserwacji napięć: U we, U _r, U wy dla nasępujących warości kondensaora: C = 0; C = 47 F; C = 100 F; C = 470 F. Orzymane przebiegi zamieścić w sprawozdaniu. F. Zagadnienia do opracowania a. Definicje warości chwilowej, skuecznej i średniej przebiegu elekrycznego. b. Współczynnik ęnień definicja, ypowe warości dla różnych rodzajów prosowników. c. Prosownik jednopołówkowy: budowa, sposób działania, przebiegi elekryczne charakeryzujące pracę. d. Prosownik dwupołówkowy z dzielonym uzwojeniem ransformaora: budowa, sposób działania, przebiegi elekryczne charakeryzujące pracę. e. Prosownik dwupołówkowy moskowy: budowa, sposób działania, przebiegi elekryczne charakeryzujące pracę. f. Porównanie właściwości prosowników: jednopołówkowego, dwupołówkowego z dzielonym uzwojeniem ransformaora i dwupołówkowego moskowego. g. Działanie filru pojemnościowego w prosownikach jedno i dwupołówkowych. h. Wpływ zmian rezysancji obciążenia na przebiegi napięć na wyjściu prosownika. i. Wpływ zmian pojemności filru na przebiegi napięć na wyjściu prosownika. Wydział Transporu PW. Warszawa

10 G. Lieraura 1. Dobrowolski A., Jachna Z., Majda E., Wierzbowski M.: Elekronika - ależ o bardzo prose!. Wydawnicwo BTC, Horowiz P., Hill W.: Szuka elekroniki. Tom I i II. Wydawnicwa Komunikacji i Łączności, Warszawa Kaźmierkowski M., Maysik J.: Wprowadzenie do elekroniki i energoelekroniki. Oficyna Wydawnicza Poliechniki Warszawskiej, Warszawa Tieze U., Schenk C:,,Układy półprzewodnikowe. Wydawnicwa Naukowo Techniczne, Wawrzyński W.:,,Podsawy współczesnej elekroniki. Oficyna Wydawnicza Poliechniki Warszawskiej, Wydział Transporu PW. Warszawa