Лабораторные работы по электротехнике Изучение метода компенсации Изучение работы полупроводниковых выпрямителей Изучение кенотронного выпрямителя Изучение колебательного контура Изучение цепи переменного тока

Электричество Лабораторные работы

Расчет установившегося синусоидального режима в простых цепях; векторные диаграммы; простейшие резонансы напряжений и токов. Мощность в установившемся синусоидальном режиме. Резонанс в электрических цепях общего вида. Частотные характеристики цепи, методы определения и построения амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 218.

Изучение кенотронного выпрямителя

Принцип выпрямления и сглаживания тока.

В основе работы всякого выпрямительного устройства лежит использование свойства проводящего элемента электрической схемы, в котором сила тока зависит не только от величины, но и от направле ния приложенного к нему напряжения. Сила тока в таких проводниках не подчиняется закону Ома (нелинейный проводник).

Основной частью кенотронного выпрямителя является КЕНОТРОН-электронный прибор с накаливаемым катодом и холодным анодом (двух электродная лампа-диод). Кенотроны обладают односторонней (унипо лярной) проводимостью: ток в лампе возможен только в том случае, когда потенциал анода  выше потенциала катода , т.е. ко гда анодное напряжение Ua=->0. В обратном направлении ток через кенотрон идти не может, ибо способностью испускать электроны обладает лишь катод: анод будучи холодным, электронов не испускает.

Схема простейшего однополупериодного кенотронного выпрямите ля приведена на рис.1.

 

 Рис.1.

Первичная I обмотка трансформа тора Тр соединена с источником переменного тока. Одна из вто ричных обмоток III служит для питания нити накала кенотрона. Концы другой вторичной обмотки II присоединены к аноду и като ду кенотрона. В эту цепь вклю чен потребитель выпрямленного тока, сопротивление которого R.

 Электрический ток I в лампе и сопротивление К может иметь только одно направление, показанное на чертеже стрелками. Численное значение этого тока периодически из меняется. Такой ток называется пуль сирующим. Если выпрямленный перемен ный ток изменяется по гармоническому закону, то в течение  первой половины периода, когда анодное напряжение на лампе 

 отрицательно, ток 1=0, а в течении

второй  половины периода постепенно возрастает до максималь ного значения и затем снова уменьшает ся до нуля./рис.2/.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока  I параллельно потребителю R включают специальные устройства, называемые ФИЛЬТРА МИ. Простейшим фильтром служит конденсатор С, показанный на черте же

 Рис.2

/рис.1/ пунктиром. В процессе возрастания тока I и напряжения UR на сопротивлении R конденсатор заряжается, а затем при уменьше нии I и UR разряжается, сглаживая пульсации тока. Более совершенен фильтр, изображенный на рис.4. Он состоит из катушки с железным сердечником, называемой ДРОССЕЛЕМ, двух конденсаторов С1 и С2. Сглаживающее действие дросселя на пульсирующий ток основано на яв лении самоиндукции. Так как по катушке течет переменный по величине ток, то вокруг нее возникает переменное магнитное поле, за счет которого в катушке будет возникать ЭДС и ток самоиндукции. Ток самоиндукции, согласно закону Ленца, всегда противодействует изменению основного тока. Поэтому ток самоиндукции будет уменьшать растущий ток и под держивать /увеличивать/ уменьшающийся,  способствуя уменьшению пульсации выпрямленного тока.

 Используя два диода  или диод с двумя анодами /сдвоенный диод/, можно осуществить двухполупериодное выпрямление тока. Схема двухполупериодного кенотронного выпрямителя показана на рис.З. По требитель тока R присоединен к катоду сдвоенного диода и к средней точке 0 вторичной обмотки трансформатора Тр. Направление выпрямле нного тока I показано стрелкой. Аноды А1 и А2 работают поочередно. Пусть в течение первого полупериода ЭДС вторичной обмотке трансфо рматора Тр имеет такой знак, что напряжение U1 между анодом А1 и катодом положительно, а напряжение U2 между анодом А2 и катодом отрицательно. В этом случае ток в лампе идет от анода А1 к катоду /I=I1/. Во втором полупериоде знак ЭДС во вторичной обмотке трансфор матора изменяется на противоположный так, что U1<0,а U2 >0 . Поэтому ток в лампе идет уже от анода зависимости выпрямленного I от времени представлен на рис.5.

Сглаживание такого пульсирующего тока проще, чем  в случае однополупериодного выпрямителя.

Расчет цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединениями резистивных элементов. Метод пропорциональных величин. Уравнения контурных токов и узловых напряжений. Метод наложения и принцип взаимности. Дуальные цепи. Теорема замещения и ее применение. Теоремы об эквивалентных источниках.
Электрические токи в металлах, вакууме и полупроводниках