Redresoare monofazate cu filtru C

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Redresoare monofazate cu filtru C"

Ἀριστοφάνης Δελή
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 LABORAOR 2 Redresoare monofazate cu filtru C Se vor studia redresoarele monofazate mono şi dublă alternanţă cu filtru C. Pentru redresorul monofazat monoalternanţă cu filtru C se va determina experimental caracteristica de ieşire tensiune-curent. Pentru o valoare a rezistenţei de sarcină de la mijlocul caracteristicii se va calcula rezistenţa de ieşire a redresorului. Se vor vizualiza tensiunile de ieşire şi de intrare determinând forma, amplitudinea şi frecvenţa acestora. Se vor măsura valorile maximă şi minimă a tensiunii şi se va verifica prin calcul variaţia de tensiune. Se va proceda similar pentru un redresor monofazat dublă alternanţă fără filtru Introducere teoretică Filtrul C Redresoarele reale sunt urmate, în majoritatea cazurilor, de un circuit sau un element numit filtru, care micşorează variaţiile tensiunii sau ale curentului de ieşire. Cel mai simplu filtru este un condensator în paralel cu rezistenţa de sarcină, filtrul C. Este şi cel mai utilizat în circuitele de curenţi mici deoarece efectul de filtrare este mai accentuat la rezistenţe de sarcină mari. Pentru înţelegerea funcţionării se reaminteşte: Regimul tranzitoriu al descărcării unui condensator pe o rezistenţă. Se dă schema din figura 2.1a, formată dintr-o sursă de tensiune continuă cu rezistenţa ei internă, un un grup paralel şi un comutator care permite încărcarea condensatorului. Presupunem comutatorul închis pentru un interval de timp suficient de lung pentru a avea condensatorul încărcat la o tensiune egală cu tensiunea sursei, U. a) b) Fig Regim tranzitoriu de descărcare a circuitului paralel. La momentul zero se deschide comutatorul şi circuitul paralel evoluează liber, condensatorul descărcându-se pe rezistenţă. ensiunea u este dată de relaţia: t u ( t) U e (2.1) unde:

2 τ = (2.2) se numeşte constanta de timp a circuitului. Graficul variaţiei în timp a tensiunii u(t), o cădere exponenţială, este prezentat în figura 2.1b pentru două valori ale constantei de timp, τ şi τ 1, unde τ 1 >> τ. Constanta de timp τ are o semnificaţie fizică, fiind timpul corespunzător intersecţiei tangentei la curba tensiunii în momentul iniţial cu axa timpului şi momentul în care tensiunea pe condensator este aproximativ o treime din tensiunea iniţială. După trei constante de timp se consideră condensatorul practic descărcat (aproximativ 5% din valoarea iniţială) Fig Filtrul C şi formele de undă. Funcţionarea filtrului C Revenind la filtrul C, ca exemplu s-a ales redresorul monofazat monoalternanţă cu filtru C. În figura 2.2 este prezentată schema şi formele de undă corespunzătoare regimului permanent de funcţionare (la pornire acestea fiind puţin diferite). Se vor considera transformatorul şi dioda ideale. Până la momentul t 1 tensiunea de intrare, u sec (desenată punctat), este mai mică decât tensiunea de ieşire u, aceeaşi cu tensiunea pe condensator, şi dioda este polarizată invers, blocată. Condensatorul se descarcă pe sarcina R, i C fiind egal şi de semn contrar cu i R. În momentul t 1 tensiunea de intrare u sec devine mai mare decât tensiunea pe condensator, u (tensiunea de ieşire), dioda se polarizeză direct şi se deschide, iar tensiunea u va urmări variaţia tensiunii de intrare. Condensatorul se încarcă (panta tensiunii pe condensator se modifică brusc, de la valori negative la valori pozitive) şi conform relaţiei principale între curentul şi tensiunea pe un condensator:

3 du i C C (2.3) dt curentul, proporţional cu derivata tensiunii funcţie de timp, adică panta funcţiei u(t), se modifică prin salt, de la valori negative la valori pozitive. În continuare curentul prin condensator rămâne pozitiv dar se micşorează ca şi panta tensiunii până în momentul t 2 de maxim al tensiunii de intrare, când panta devine zero şi curentul trece prin zero. În acelaşi subinterval de timp avem de asemenea un curent i R prin R, proporţional cu u. Suma celor doi este curentul prin diodă, i D. Încărcarea condensatorului încetază în momentul t 2, când tensiunea de intrare atinge maximul. Curentul prin condensator îşi schimbă semnul. După un interval foarte scurt de timp, în momentul t 3, curentul prin dioda D devine zero şi dioda se blochează. Din acest moment suntem într-un caz identic cu cel prezentat mai înainte. Condensatorul se va descărca liber pe rezistenţa de sarcină şi în intervalul t 3 -t 4 tensiunea de ieşire variază conform ecuaţiei: u t U e (2.4) M unde = τ constanta de timp a circuitului şi U M 2U Constanta de timp se alege, în cazul filtrelor C, mult mai mare decât perioada de repetiţie a tensiunii pulsatorii (aici = 20 ms, perioada reţelei). În acest caz tensiunea scade relativ lent, iar valoarea minimă, U m se obţine în momentul t 4. Acum dioda se redeschide şi ciclul început în momentul t 1 reîncepe. Calculul simplificat al variaţiei tensiunii filtrate Cel mai important pentru a evalua eficacitatea filtrării este să se determine variaţia tensiunii pe sarcină după filtrare. În cazurile practice perioada t 4 -t 3 şi atunci: Dacă dezvoltăm: e U m M U e (2.5) U U M 1 e (2.6) 1 1! 2! 2... (2.7) Ţinem cont că pentru o filtrare bună trebuie îndeplinită condiţia τ >>, şi atunci termenii de ordin superior pot fi neglijaţi. Rămâne o formulă simplă şi uşor de utilizat pentru calculul condensatorului C: U UM (2.8) În cazul redresoarelor dublă alternanţă funcţionarea este similară deosebirea fiind că perioada de variaţie a tensiunii de ieşire este de două ori mai mică, /2.

2.2. Mersul lucrării 1. Se măsoară şi se aranjează descrescator rezistenţele pe placa de încercare conform cu figura următoare iar apoi se plasează şi cele două condensatoare.

4 2.2. Mersul lucrării 1. Se măsoară şi se aranjează descrescator rezistenţele pe placa de încercare conform cu figura următoare iar apoi se plasează şi cele două condensatoare. Atenţie: Se va respecta polaritatea terminalelor condensatoarelor! 2. Se realizează schema din figura următoare (liniile continue). Se face întâi o măsuratoare în gol, nicio rezistenţă nu e conectata (R - ), apoi se conectează pe rând rezistenţele şi se completează tabelul 1. I şi U sunt valorile efective ale curentului şi tensiunii pe sarcină, măsurate cu ampermetrul şi voltmetrul iar U M şi U m sunt valorile maximă şi minimă ale tensiunii pe sarcină măsurate cu osciloscopul. 3. Se va desena forma tensiunii la ieşire pentru cazul R=560Ω 4. Se conectează condensatorul de 100 μf şi pe rând rezistenţele şi se completează tabelul Se va desena forma tensiunii la ieşire pentru cazul R=560Ω 6. Se va realiza şi circuitul redresorului monofazat dublă alternanţă prin legatura (desenată punctat) între catozii celor doua diode şi se refac punctele 2 5 completând tabelele 3 şi 4

5 2.3. Referat 2 EA Redresoare monofazate cu filtru C Nume Grupa Data Monoalternanţă: abel 1 abel 2 Dublă alternanţă: abel 3 abel 4 Elementele schemei echivalente: Monoalternanţă:6,8 μf: U= R i = 100 μf: U= R i = Dublă alternanţă:6,8 μf: U= R i = 100 μf: U= R i = Calcul ΔU : abel 5 ΔU Mono 6,8 μf Mono 100 μf Dublă 6,8 μf Dublă 100 μf Măsurat Calculat Observaţii:

6 2.4. Conţinutul referatului 2 Referatul va fi întocmit conform formularului ataşat. El va conţine: 1. Nume, prenume, data, grupa; 2. abelele 1-4 completate; 3. Desenul, pe un acelaşi grafic, al caracteristicilor tensiune-curent conform tabelelor 1-4; 4. Elementele surselor echivalente determinate din caracteristicile externe conform figurii 1.3 şi relaţiilor 1.1 şi 1.2 (laborator 1); 5. Calculul variaţiei de tensiune ΔU din masuratori (U M - U m ) şi teoretic (formula 2.8) pentru R S = 560 Ω în cele patru cazuri. Pentru primul caz calculul se va face explicit pe referat; 6. abelul 5 completat; 7. Desenele formelor de undă observate la punctele 3, 5 şi 6; 8. Observaţii.

Σχετικά έγγραφα

Diode semiconductoare şi redresoare monofazate

Laborator 1 Diode semiconductoare şi redresoare monofazate Se vor studia dioda redresoare şi redresorul monofazat cu şi fără filtru C. Pentru diodă se va determina experimental dependenţa curent-tensiune