Badanie prostowników i powielaczy napięć, Studia, SPRAWOZDANIA

Politechnika Lubelska	Laboratorium Elektroniki
w Lublinie	Ćwiczenie: 3 Seria: 2
Jurek Piotr Kidaj Andrzej Kwiatek Krzysztof	Semestr: IV	Grupa: ED 4.1	Rok akademicki: 1997/98
Badanie prostowników i powielaczy napięć.		Data wykonania: 29.04.1998.	Ocena:

Przyrządy użyte w ćwiczeniu:

oscyloskop OS-9020P Goldstar

woltomierz LE-1 wartość skuteczna (U₁)

woltomierz LE-1 wartość skuteczna (U_we)

woltomierz LM-1 wartość średnia (U₀)

woltomierz MEA-1 wartość średnia (U_t)

miliamperomierz LM-1 wartość średnia (I)

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z prostownikami napięcia jednopołówkowymi i dwupołówkowymi (w tym także mostek Graetza) oraz powielaczami napięcia oraz zbadaniem jakości wyprostowanego przez nie napięcia (zawartości tętnień).

Współczynnik tętnień oblicza się ze wzoru:

1. Badanie prostownika jednopołówkowego obciążonego rezystancją.

I	mA	18	19	20	31	60	80	100	124	135	173	200	250
U₁	V	5,2	5,2	5,2	5	4,4	4	3,6	3,1	2,9	2,2	1,8	0,5
U₀	V	3,5	3,25	3,25	3,25	2,8	2,5	2,25	2,0	1,9	1,4	0,75	0,25
U_t	V	2,30	2,30	2,30	2,20	1,95	1,75	1,6	1,35	1,25	0,9	0,6	0,25
t	%	65	71	71	68	69	70	71	68	66	64	80	100

2. Badanie prostownika dwupołówkowego obciążonego rezystancją.

I	mA	39	51	70	90	106	128	150	170	195	210	250	300
U₁	V	8,2	8	7,8	7,6	7,4	7,2	7	6,8	6,6	6,4	6	5,5
U₀	V	7,5	7,25	7	6,75	6,7	6,45	6,25	6,2	5,8	5,7	5,4	4,9
U_t	V	2,2	2,15	2,08	2,05	2	1,95	1,9	1,85	1,75	1,74	1,65	1,5
t	%	29	29	29	30	30	30	30	30	30	30	30	30

3. Badanie prostownika mostkowego.

U_we=10V

I	mA	41	70	92	106	140	155	190	225	245	300
U₁	V	8,5	8,3	8,2	8,2	8	8	7,8	7,6	7,6	7,2
U₀	V	7,5	7,5	7,4	7,35	7,2	7	6,8	6,75	6,6	6,5
U_t	V	2,35	2,25	2,25	2,25	2,2	2,2	2,15	2,12	2,09	2,04
t	%	31	30	30	30	30	31	31	31	31	31

4. Badanie prostownika jednopołówkowego z filtrem LC.

I	mA	24	40	61	82	104	126	150	170	195
U₁	V	4,4	4,2	3,6	3	2,6	2	1,4	1	0
U₀	V	4,5	4,2	3,7	3,1	2,6	2	1,45	0,95	0
U_t	mV	500	525	550	590	600	610	610	500	100
t	%	11	12	14	19	23	30	42	52	_

5. Badanie prostownika dwupołówkowego z filtrem LC.

I	mA	38	54	73	94	128	150	170	210	230	255	300
U₁	V	7	6,6	6,3	5,8	5,2	4,8	4,3	3,8	3,1	2,75	1,75
U₀	V	7	6,75	6,25	5,8	5,2	4,8	4,3	3,8	3,1	2,75	1,75
U_t	mV	450	450	450	448	500	540	550	600	600	590	550
t	%	6,4	6,6	7,2	7,7	9,6	11,2	12,9	15,7	19,3	21,4	31,4

6. Badanie prostownika dwupołówkowego z filtrem RC.

I	mA	34	48	64	80	100	120	150	185	200	230	270	300
U₁	V	6,3	5,95	5,6	5,2	4,8	4,4	3,7	3	2,6	2	1,2	0,2
U₀	V	6,25	6	5,6	5,2	4,8	4,4	3,7	3	2,6	2	1,2	0,2
U_t	mV	59	61	61	65	66	67	69	70	71	69	55	26
t	%	9,4	10	11	12	14	15	18	23	27	34	45	130

7. Badanie symetrycznego podwajacza napięcia.

I	mA	65	75	86	98	114	130	150	180	205	240	270	300
U₁	V	12	11,8	11,6	11,4	11	10,5	10,4	9,8	9,4	8,7	8,1	7,6
U₀	V	12	11,8	11,5	11,4	11	10,5	10,2	9,8	9,4	8,6	7,9	7,2
U_t	V	1,05	1,05	1,1	1,1	1,1	1,12	1,15	1,15	1,16	1,16	1,16	1,16
t	%	8,7	8,8	9,5	9,6	10	10	11	11	12	13	14	16

8. badanie niesymetrycznego potrajacza napięcia.

I	mA	58	65	75	86	102	120	142	170	200	225	260	300
U₁	V	10,7	10,5	10,2	9,8	9,4	8,9	8,2	7,4	6,6	5,8	5	3,9
U₀	V	10,8	10,5	10,2	9,8	9,4	8,9	8,2	7,4	6,6	5,8	5	3,9
U_t	V	0,75	0,77	0,77	0,78	0,79	0,79	0,8	0,81	0,82	0,82	0,79	0,74
t	%	6,9	7,3	7,5	7,9	8,4	8,8	9,7	11	12	14	16	19

Wnioski.

Już pobieżna analiza wyników pomiarów i obserwacja przebiegów na oscyloskopie oraz wykresów będących ich kontynuacją graficzną można stwierdzić, że tętnienia nie zmieniają się w układach bez filtracji przebiegów harmonicznych - wynika to z tego, że wraz ze zwiększaniem się obciążenia maleje napięcie wyprostowane (zasilanie nie może być traktowane jako sieć sztywna) a razem z nim maleją również (proporcjonalnie) tętnienia. Utrzymują się one jednak na bardzo dużym poziomie, a wynika to z tego faktu, że jest to prostownik jednopołówkowy i przynajmniej połowa energii zostaje bezpowrotnie utracona.

W prostownikach jednopołówkowych tętnienia mogą dochodzić do 120%, gdy dla dwupołówkowych tylko do 50%.

Tętnienia zmieniają się w układach z filtracją przebiegów harmonicznych wraz ze zmianą obciążenia. Przyczyną tego jest pewien czas rozładowywania się kondensatora będącego filtrem wyższych częstotliwości (wyższych od zerowej). Przy wzroście obciążenia tętnienia zwiększają się - jest to spowodowane tym, że większy prąd szybciej rozładowywuje kondensator.

Generalnie jednak tętnienia są większe w układzie prostowania jednopołówkowego i w przypadku układu z filtrem dla obciążenia, gdy napięcie osiąga wartość zero (czyli jest to bardzo duże obciążenie) tętnienia sięgają 100% napięcia wyjściowego, podczas gdy dla prostownika dwupołówkowego przy tym samym obciążeniu osiągają wartość kilkunastu procent. Ponadto tętnienia są większe dla filtra RC (u nas w jednym przypadku było 130%).

Wieloma zaletami wykazuje się mostek Graetza, który jest bardzo często stosowanym układem.

Bardzo niewielkie tętnienia występują w powielaczach napięcia (rzędu ledwie kilkunastu procent).

Dzięki zastosowaniu układów scalonych można jednak uzyskać lepsze sprawności układów prostujących, a przy tym znacznie zmniejszyć ich wymiary.