Politechnika Śląska w Gliwicach

Wydział Elektryczny

Laboratorium Elektroniki

BADANIE UKŁADÓW PROSTOWNICZYCH I STABILIZUJĄCYCH

Sekcja 4:

1. Nowak Małgorzata

2. Wójtowicz Jarosław

1. WPROWADZENIE

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania i właściwościami prostowników jednofazowych jednopołówkowych, dwupołówkowych (obciążonych przez filtr rezystancją), właściwościami stabilizatora parametrycznego oraz zapoznanie się z podstawowymi parametrami układów prostowniczych, filtrujących i stabilizacyjnych oraz ich charakterystykami.

2. RODZAJE I BUDOWA UKŁADÓW PROSTOWNICZYCH

Prostownik jednopołówkowy

Prostownik jednopołówkowy jest mało wykorzystywany, ponieważ obciążany jest tylko co pół okresu. Ponadto przepływ składowej stałej przez uzwojenie transformatora w dużym stopniu zmniejsza jego moc.

Częstotliwość najniższej harmonicznej tętnień napięcia wyprostowanego równa jest częstotliwości napięcia zasilającego.

Prostownik dwupołówkowy

Częstotliwość najniższej harmonicznej napięcia wyprostowanego w prostownikach dwupołówkowych jest dwukrotnie wyższa niż częstotliwość napięcia zasilającego (ułatwia to jego filtrację). Moc transformatora nie jest całkowicie wykorzystana, ponieważ każda połówka uzwojenia wtórnego obciążona jest tylko przez pół okresu.

Mostek Graetza

To układ prostowniczy w którym uzyskuje się lepsze wykorzystanie transformatora niż w poprzednich układach.

Dla prostownika dwupołówkowego i układu mostka Graetza przebiegi napięcia i prądu są takie same, lecz wartości średnie prądu i napięcia na wyjściu są dwukrotnie większe niż dla prostownika jednopołówkowego.

3. WSPÓŁCZYNNIK TĘTNIEŃ

Układ prostowniczy wytwarza napięcie zawierające składową stałą zależną od napięcia zasilania, układu prostownika i rodzaju obciążenia oraz składową zmienną(tętnienie). Miarą tętnień jest współczynnik tętnień k_t. Jest on definiowany jako stosunek wartości międzyszczytowej składowej zmiennej u do wartości średniej napięcia wyprostowanego U_o.

4. BUDOWA UKŁADÓW FILTRUJĄCYCH

Dla zmniejszenia tętnień napięcia wyprostowanego należy włączyć w obwód układ filtru. Ma on stanowić dla prądu stałego bardzo małą rezystancję, natomiast dla składowej zmiennej dużą impedancję. Warunki te spełnia filtr dolnoprzepustowy.

Parametrem charakterystycznym dla filtrów jest skuteczność filtru. Jest to stosunek wartości międzyszczytowych składowych zmiennych napięć na wejściu i wyjściu filtra.

Mniejsza wartość b_p oznacza lepsze działanie filtru.

5. WYNIKI POMIARÓW

Układ prostowniczy jednopołówkowy

RX	I	U
[ k ]	[ mA ]	[ V ]
1	8	7
2	4	7
3	2,5	7

Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu wynosi u=24 [V].

RX	I	U
[ k ]	[ mA ]	[ V ]
1	20	17,75
2	11	19,5
3	7	20,25

Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu wynosi u=3 [V].

RX	I	U
[ k ]	[ mA ]	[ V ]
1	18	15,5
2	10	18
3	7	19,5

Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu wynosi u=0,4 [V].

RX	I	U
[ k ]	[ mA ]	[ V ]
1	16,5	14,5
2	9,5	17,5
3	7	18,5

Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu wynosi u=0,2 [V].

Przebiegi prądu na rezystorze R=2 [] są przedstawione na dołączonej do sprawozdania karcie pomiarowej.

Układ mostkowy Graetza

Schematy układów pomiarowych są identyczne jak w przypadku prostownika jednopołówkowego. Jedyną zmianą jest zastosowanie zamiast pojedynczej diody układu mostkowego. Wyniki pomiarów umieszczono w tabelach ponumerowanych zgodnie z kolejnością badanych układów na karcie pomiarowej.

1) Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu wynosi u=24 [V].

RX	I	U
[ k ]	[ mA ]	[ V ]
1	15	13,5
2	7	13,25
3	5	13,25

2) Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu wynosi u=1,4 [V].

RX	I	U
[ k ]	[ mA ]	[ V ]
1	22	19,25
2	11	20
3	7	20,5

3) Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu wynosi u=40 [mV].

RX	I	U
[ k ]	[ mA ]	[ V ]
1	21	18,5
2	11	19,75
3	7,25	20,25

4) Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu wynosi u=55 [mV].

RX	I	U
[ k ]	[ mA ]	[ V ]
1	18	15,5
2	10	18
3	7	19

Układ stabilizujący

RX	I	U
[  ]	[ mA ]	[ V ]
560	10	5,5
1000	6	6
2000	3	6,5

Wartości napięć międzyszczytowych na wejściu i wyjściu układu:

RX	UWE	UWY
[  ]	[ V ]	[ V ]
560	4	8
1000	4	9
2000	4	10

RX	I	U
[  ]	[ mA ]	[ V ]
560	14	7,5
1000	8	8
2000	4	8

Wartości napięć międzyszczytowych na wejściu i wyjściu układu:

RX	UWE	UWY
[  ]	[ V ]	[ V ]
560	22	0,9
1000	22	0,8
2000	22	0,7

6. OBLICZENIA

Współczynniki tętnień

kt	prostownik jednopołówkowy				mostek Graetza
RX	układ 1	układ 2	układ 3	układ 4	układ 1	układ 2	układ 3	układ 4
1000	3,429	0,169	0,026	0,014	1,778	0,073	0,002	0,004
2000	3,429	0,154	0,022	0,011	1,811	0,070	0,002	0,003
3000	3,429	0,148	0,021	0,011	1,811	0,068	0,002	0,003

Współczynniki skuteczności filtrów

bp	prostownik jednopołówkowy				mostek Graetza				stabilizator
RX	układ 1	układ 2	układ 3	układ 4	układ 1	układ 2	układ 3	układ 4	RX	układ 1	układ2
1000	1,412	0,176	0,024	0,012	1,412	0,082	0,002	0,003	560	2	0,041
2000	1,412	0,176	0,024	0,012	1,412	0,082	0,002	0,003	1000	2,25	0,036
3000	1,412	0,176	0,024	0,012	1,412	0,082	0,002	0,003	2000	2,5	0,032

Uśrednione wartości współczynników stabilizacji napięcia wynoszą odpowiednio dla układu stabilizatora (1) S_U=0,344, natomiast dla układu (2) stabilizatora S_U=0,130.

7. WNIOSKI

Z otrzymanych wyników wynika, iż współczynnik tętnień k_t charakteryzujący układy prostownicze ściśle zależy od charakteru filtra włączonego na zaciski wyjściowe prostownika .

Im mniejsza jest wartość k_t tym układ prostownika pracuje lepiej. A im mniejsza jest wartość b_p tym działanie filtru jest skuteczniejsze.

Dla prostownika jednopołówkowego i mostka Graetza obserwujemy związek między wartościami współczynnika tętnień kt a skutecznością filtru bp. Najmniejszą wartość kt otrzymywaliśmy obciążając układy prostowników filtrami o najmniejszej wartości skuteczności filtru bp.

Dla układu prostownika jednopołówkowego zauważamy, że wprowadzenie do obwodu filtru radykalnie poprawia wartość współczynnika tętnień a dla układu stabilizatora taka sama operacja poprawia współczynnik b_p. W tym drugim przypadku poprawie uległ także współczynnik stabilizacji (prawie trzykrotnie).

---