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市電(交流電網(wǎng))變?yōu)榉�(wěn)定的直流電需經(jīng)過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四個過程

利用二極管的單向導電性,將大小和方向都隨時間變化的工頻交流電變換成單方向的脈動直流電的過程稱為整流。半波整流后因為丟棄了交流電的一半波形,所以輸出電壓大致約為原電壓的一半,比如輸入為24V交流電壓,經(jīng)半波整流后,輸出直流電壓約為12V.

有時將變壓器、整流電路和濾波電路一起統(tǒng)稱為整流器.

單相半波整流電路(Half wave rectifier)如圖7.1.1所示,圖中T為電源變壓器(Power transformer),RL為電阻性負載。

設變壓器二次繞組的交流電壓u2= U2sinωt,式中,U2為二次電壓有效值。u2的波形如圖7.1.2(a)所示。

圖7.1.1 單相半波整流電路

1、正半周u2瞬時極性a(+),b(-),VD正偏導通,二極管和負載上有電流流過。若向壓降UF忽略不計,則uo=u2。

單項半空橋式電路

2、負半周u2瞬時極性a(-),b(+),VD反偏截止,IF≈0,uD=u2。

負載RL上電壓和電流波形見圖7.1.2(b)、(c)。uo為u2的半個周期,故稱半波整流電路。uo、iL為單向脈動直流電壓、電流。

負載上直流電壓和電流的計算:

負載上的直流電壓是指一個周期內脈動電壓的平均值。

用傅里葉級數(shù)分解

直流分量即為UO(AV),UO(AV)=0.45U2 ; IL(AV)=UO(AV)/RL=0.45U2/RL。

半波整流:變壓器的次級繞組與負載相接,中間串聯(lián)一個整流二極管,就是半波整流。利用二極管的單向導電性,只有半個周期內有電流流過負載,另半個周期被二極管所阻,沒有電流。這種電路,變壓器中有直流分量流過,降低了變壓器的效率;整流電流的脈動成分太大,對濾波電路的要求高。只適用于小電流整流電路。

是由電源變壓器Tr整流二極管D與負載電阻RL組成,變壓器的初級接交流電源,次級所感應交流電壓為

其中U2m為次級電壓的峰值,U2為有效值。

電路工作過程是:在u2正半周(ωt=0~π),二極管加正向偏壓而導通,有電流iL通過負載電阻RL。因為將二極管看作理想器件,所有RL上的電壓uL與u2的正半周電壓基本相同。

全波整流可以用:一是變壓器與半流整流電路相同,但用四個二極管組成橋式電路,將次級線圈的正、負半周都用起來;二是變壓器的次級繞組圈數(shù)加倍,中間抽頭,實際上由兩個次級線圈構成。中間抽頭接負載一端,另兩個端子各串聯(lián)一個二極管后接負載的另一端。

它由電源變壓器Tr整流二極管D和負載電阻RL組成,變壓器的初級接交流電源,次級所感應的交流電壓為

其中U2m為次級電壓的峰值,U2為有效值。

電路的工作過程是:在u2的正半周(ωt=0~π),二極管因加正向偏壓而導通,有電流iL流過負載電阻RL。由于把二極管看作理想器件,故RL上的電壓uL與u2正半周電壓基本相同。

1、掌握單結晶體管觸發(fā)電路的調試步驟和方法。

2、掌握單相半波可控整流電路在電阻負載及電阻電感性負載時的工作。

3、了解續(xù)流二極管的作用。

三、實驗線路及原理

單結晶體管觸發(fā)電路的工作原理及線路圖已在 1-3 節(jié)中作過介紹。將 DJK03 掛件上的單結晶體管觸發(fā)電路的輸出端" G "和" K "接到 DJK02 掛件面板上的反橋中的任意一個晶閘管的門極和陰極,并將相應的觸發(fā)脈沖的鈕子開關關閉(防止誤觸發(fā)),圖中的 R 負載用 DK04 滑線變阻器接成并聯(lián)形式。二極管 VD1 和開關 S1 均在 DJK06 掛件上,電感 L d 在 DJK02 面板上,有 100mH 、 200mH 、 700mH 三檔可供選擇,本實驗中選用 700mH 。直流電壓表及直流電流表從 DJK02 掛件上得到。

四、實驗內容

1、單結晶體管觸發(fā)電路的調試。

2、單結晶體管觸發(fā)電路各點電壓波形的觀察并記錄。

3、單相半波整流電路帶電阻性負載時 U d /U 2 = f(α) 特性的測定。

4、單相半波整流電路帶電阻電感性負載時續(xù)流二極管作用的觀察。

五、預習要求

1、閱讀電力電子技術教材中有關單結晶體管的內容,弄清單結晶體管觸發(fā)電路的工作原理。

2、復習單相半波可控整流電路的有關內容,掌握單相半波可控整流電路接電阻性負載和電阻電感性負載時的工作波形。

3、掌握單相半波可控整流電路接不同負載時 U d 、 I d 的計算方法。

六、思考題

1、單結晶體管觸發(fā)電路的振蕩頻率與電路中電容 C1 的數(shù)值有什么關系 ?

2、單相半波可控整流電路接電感性負載時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象 ? 如何解決 ?

七、實驗方法

1、單結晶體管觸發(fā)電路的調試

將 DJK01 電源控制屏的電源選擇開關打到"直流調速"側,使輸出線電壓為 200V ,用兩根導線將 200V 交流電壓接到 DJK03 的"外接 220V "端,按下"啟動"按鈕,打開 DJK03 電源開關,用雙蹤示波器觀察單結晶體管觸發(fā)電路中整流輸出的梯形波電壓、鋸齒波電壓及單結晶體管觸發(fā)電路輸出電壓等波形。調節(jié)移相電位器 RP1 ,觀察鋸齒波的周期變化及輸出脈沖波形的移相范圍能否在 30° ~ 170° 范圍內移動 ?

2、單相半波可控整流電路接電阻性負載

觸發(fā)電路調試正常后,按圖 3-3 電路圖接線。將滑線變阻器調在最大阻值位置,按下"啟動"按鈕,用示波器觀察負載電壓 U d 、晶閘管 VT 兩端電壓 U VT 的波形,調節(jié)電位器 RP1 ,觀察 α =30° 、 60° 、 90° 、 120° 、 150° 時 U d 、 U VT 的波形,并測量直流輸出電壓 U d 和電源電壓 U 2 ,記錄于下表中。

計算公式 : U d = 0.45U 2 (l 十 cosα)/2

八、實驗報告

1、畫出 α=90° 時,電阻性負載和電阻電感性負載的 U d 、 U VT 波形。

2、畫出電阻性負載時 U d /U 2 =f(α) 的實驗曲線,并與計算值 U d 的對應曲線相比較。

3、分析實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象,寫出體會。