Контрольные вопросы и задания

1. Объяснить принцип действия выпрямителя переменного тока.

Принцип работы выпрямителя основывается на преобразовании тока. Осуществляется данный процесс за счет изменения частоты. Для этого в устройстве имеется электронный вентиль. Для стабилизации процесса преобразования используются каналы. Чтобы избежать проблем с отрицательной полярностью, устанавливаются стабилитроны. Непосредственно подключение устройства осуществляется через проводники.

2. Объяснить назначение элементов схемы выпрямителя.

Выпрямители в общем виде можно изобразить структурной схемой (Рис. 2), в которую входит:

1 — Силовой трансформатор. 2 — Диодный мост, состоящий из диодов. 3 — Устройство фильтрования. 4 — Нагрузочная цепь со стабилизатором.

Рис. 2

Силовой трансформатор

Это устройство предназначено для согласования напряжений на входе и выходе выпрямительного устройства. Другими словами, трансформатор осуществляет разделение сети нагрузки и сети питания. 

Диодный мост

Этот блок выполняет основную функцию в устройстве выпрямителя, преобразуя переменный ток в постоянный. В блоке применяются чаще всего элементы в виде диодов.

Устройство фильтрования

Фильтрующая часть выпрямителя обеспечивает необходимый уровень пульсаций напряжения на выходе выпрямителя в соответствии с предъявляемыми требованиями нагрузки. В схеме фильтрующего устройства применяются сглаживающий дроссель или сопротивление, подключенные последовательно, и конденсаторы, подключенные параллельно выходу питания.

Стабилизатор напряжения

Устройство стабилизации напряжения предназначено для снижения внешнего влияния на выходное напряжение. Воздействиями могут быть: изменение частоты тока, температуры, перепады напряжения и другие факторы.

3. Объяснить назначение и принцип работы сглаживающего фильтра в выпрямителе.

Сглаживающий фильтр – это электротехническое устройство, предназначенное для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения.

Фильтр включается между выпрямляющими элементами и нагрузкой.

Основная характеристика сглаживающего фильтра – коэффициент сглаживания пульсаций (q). Это отношение коэффициента пульсации на входе фильтра к коэффициенту пульсации на выходе фильтра.

Принцип работы простой – во время действия полуволны напряжения происходит заряд реактивных элементов (конденсатора, дросселя) от источника – диодного выпрямителя, и их разряд на нагрузку во время отсутствия, либо малого по амплитуде напряжения.

4. Указать путь прохождения тока в выпрямителе мостового типа.

Мостовой выпрямитель — устройство или контур, проводящее ток в течение обеих половин цикла переменного тока. Поскольку мостовой выпрямитель использует всё вторичное напряжение, на выходе напряжение в два раза больше чем у двухполупериодного выпрямителя.

В течение первой половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D1, через сопротивление нагрузки RL, через диод D3, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Путь тока через мостовой выпрямитель в течение первой половины цикла переменного тока

В течение второй половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D4, через сопротивление нагрузки RL, через диод D2, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Путь тока через мостовой выпрямитель в течение второй половины цикла переменного тока

Сравнение формы кривой выходного сигнала мостового выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя

5. Определить внешнюю характеристику выпрямителя.

Внешней характеристикой выпрямителя называется зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки U_d = f (I_d).

В однофазном выпрямителе без фильтра внешняя характеристика представляет собой прямую:

где U_dx — напряжение на выходе выпрямителя в режиме холостого хода при   ; R_пр — прямое сопротивление диодов вентильной группы; R_тр — активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора.

6. Указать назначение стабилизатора выпрямленного напряжения.

Стабилизатор напряжения СН предназначен для уменьшения влияния внешних воздействий: изменения напряжения питающей сети, температуры окружающей среды, изменения нагрузки и др., — на выходное напряжение выпрямителя.

7. Объяснить принцип работы параметрического стабилизатора напряжения.

Принцип работы параметрических стабилизаторов состоит в том, что в них используются особенные свойства элементов, параметры которых, а именно сопротивление, изменяются так, что стабилизация становится возможной.

8. Объяснить принцип работы компенсационного стабилизатора напряжения.

Компенсационный стабилизатор напряжения (КСН) работает по иному принципу, нежели параметрический стабилизатор напряжения (ПСН). Принцип работы КСН основан на изменении сопротивления регулирующего элемента в зависимости от управляющего сигнала. КСН относятся к стабилизаторам непрерывного действия и представляют собой устройства автоматического регулирования, которые с заданной точностью поддерживают напряжение на нагрузке независимо от изменения входного напряжения и тока нагрузки. КСН бывают последовательного и параллельного типа.