Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

Лабораторная работа №15 Исследование электрических цепей, содержащих диоды

Цель работы заключается в изучении работы одно- и двухполупериодных схем выпрямления, сглаживания пульсаций с помощью простейших фильтров, расчета токов и напряжений в нагрузке и сопоставлении результатов расчета и эксперимента.
Лабораторное задание

1. 
   Схема измерений на МЭЛ показана на рис.12.10 и включает в себя: генератор сигналов ГС, диодный мост из диодов VD1, VD2, VD3, VD4, постоянное сопротивле- ние нагрузки R₂₀ = 1 кОм, измерительные сопротивления R_и1 = 10 Ом и R_и2 = 10 Ом, ем- кости С₁₁= 10мкФ, С₁₂= 10мкФ, индуктивность L₈=10 мГн. Измерения проводятся мультиметром и осциллографом.
   

А. Исследование однополупериодного выпрямителя

2. 
   Собрать схему однополупериодного выпрямителя с сопротивлением нагрузки R₂₀. Для этого гнездо 2Г (Рис. 12.10) соединить с гнездом 2Д, а гнездо 1Ж соединить с гнездом 2И. При этом диоды VD2, VD3, VD4 не работают и выпрямление выполняет только диод VD1.
   
3. 
   Подключить «общий» вывод осциллографа к гнезду 1Д, первый вход – к гнез- ду 1Г, второй вход – к гнезду 2Д.
   
4. 
   Схема для компьютерного моделирования показана на рис.12.11.
   

В компьютерной модели источником сигнала является генератор синусоидаль- ного напряжения. Переменный ток измеряется амперметром А1 в режиме АС. По- стоянный ток в нагрузке измеряется амперметром А2 в режиме DC. На рис. 12.11 по- казан однополупериодный выпрямитель.

Рис.12.10. Схема реального моделирования выпрямителей

Если замкнуть ключ 1 и переключить ключ 2 в верхнее положение, получим двухполупериодный выпрямитель. Для гальванической развязки входной цепи осцилло- графа и выходной цепи использован управляемый напряжением источник напряжения. Вольтметр V1 работает в режиме AC, вольтметр V2 - в режиме DC. Ключами C, F, L включаются элементы сглаживающих фильтров.

Рис.12.11. Схема компьютерного моделирования выпрямителей

5. 
   Установить на генераторе частоту синусоидального сигнала по указанию пре- подавателя в диапазоне от 50 до 200 Гц, амплитуду 5 В.
   
6. 
   Установить равное усиление в первом и втором канале осциллографа, подобрать длительность развертки так, чтобы на экране наблюдались 2-3 периода входного сигнала. Зарисовать осциллограммы с соблюдением масштабов напряжения и времени.
   
7. 
   Измерить мультиметром входное переменное напряжение U_~, входной пере- менный ток I_~, постоянное напряжение на нагрузке U_ , постоянный ток в нагрузке I_ . Измерение тока в реальной модели МЭЛ-2 следует, измеряя вольтметром напряжения на измерительных сопротивлениях R_и1, R_и2. Записать результаты в протокол. В компь- ютерной модели измерения проводятся виртуальными приборами V1, V2, A1, A2.
   
8. 
   Подключить параллельно сопротивлению нагрузки емкость С₁₁. Повторить измерения по п.п. 6 и 7.
   
9. 
   Увеличить частоту сигнала генератора в 10 раз. Повторить измерения по п. 8.
   
10. 
    Увеличивая частоту сигнала, добиться примерного равенства постоянного выпрямленного напряжения и амплитуды гармонического сигнала. Такой выпрямитель называют пиковым детектором. Записать частоту сигнала и повторить измерения по п.п. 7 и 8.
    

Б. Исследование двухполупериодного выпрямителя

11. 
    В схеме рис.12.10 отключить емкость С₁₁, разомкнуть соединение клемм 1Ж и 2И. Соединить клеммы 2И с 1И, 1Е с 1Ж. В результате сопротивление R₂₀ будет подключено к мостовой схеме двухполупериодного выпрямителя с диодами VD1, VD2, VD3, VD4.
    
12. 
    Вывод "Общий" осциллографа подключить к клемме 2Е, вход 1 подключить к сопротивлению R₂₀, вход 2 выключить. Установить на генераторе частоту и напряже- ние из п.5.
    
13. 
    В компьютерной модели замкнуть ключ 1, переключить ключ 2 в верхнее по- ложение, разомкнуть ключи С, F, L.
    
14. 
    Зарисовать осциллограмму напряжения на сопротивлении R₂₀. Измерить мультиметром входное переменное напряжение U_~, входной переменный ток I_~, посто- янное напряжение на нагрузке U_ , постоянный ток в нагрузке I_ . Измерение тока
    

проводить, измеряя вольтметром напряжения на измерительных сопротивлениях R_и1, R_и2. Записать результаты в протокол.

15. 
    Подключить параллельно R₂₀ емкость С₁₁. Повторить исследования по п.14.
    
16. 
    Подключить к индуктивности L₈ емкости С₁₁ и С₁₂ так, чтобы образовался П-образный сглаживающий ФНЧ. Рассчитать частоту среза ФНЧ по формуле
    

1

f_c  . Установить частоту сигнала генератора

π LC

дования по п.14.
f 1,5 f_c . Повторить иссле-