Исследование однофазных неуправляемых выпрямителей в среде Multisim
Исследование однофазных неуправляемых выпрямителей: методические указания для студентов
Данное методическое пособие, разработанное для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих дисциплину "Электротехника и электроника", представляет собой руководство по исследованию однофазных неуправляемых выпрямителей в среде моделирования Multisim. Цель работы – изучение принципов работы однофазных выпрямителей, проведение сравнительного анализа их параметров и приобретение навыков работы с программным обеспечением.
Теоретические основы
В пособии изложены основные теоретические сведения, необходимые для понимания работы выпрямителей. Рассматривается процесс преобразования переменного тока в постоянный с помощью выпрямительных устройств, таких как диоды, обладающих односторонней проводимостью. Описываются различные типы выпрямителей: однополупериодные и двухполупериодные (мостовые), а также их классификация по типу управляемости (неуправляемые, управляемые и комбинированные) и количеству фаз питающего напряжения (однофазные и трехфазные). Особое внимание уделяется работе выпрямителей со сглаживающими фильтрами (емкостными, индуктивными и комбинированными), которые используются для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Приведены структурные схемы выпрямительных устройств, включающие трансформатор, вентильную группу и сглаживающий фильтр.
Анализ работы выпрямителей
Подробно рассматривается принцип работы однополупериодного выпрямителя, включая анализ временных диаграмм напряжения и тока. Определяются основные параметры выпрямителя: средние значения выпрямленных напряжения и тока, мощность нагрузки, амплитуда основной гармоники, коэффициент пульсаций и обратное максимальное напряжение на запертом диоде. Приводятся формулы для расчета этих параметров. Аналогичный анализ проводится для двухполупериодного мостового выпрямителя, с акцентом на его преимущества, такие как более высокая частота пульсаций и меньший коэффициент пульсаций по сравнению с однополупериодным выпрямителем.
Сглаживающие фильтры и внешние характеристики
Рассматривается применение емкостных и индуктивных фильтров для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Объясняется принцип работы емкостного фильтра и его влияние на параметры выпрямителя. Приводятся формулы для расчета коэффициента пульсаций с учетом емкостного фильтра. Также рассматривается понятие коэффициента сглаживания, характеризующего эффективность работы фильтра. В заключительной части теоретической части описываются внешние характеристики выпрямителей, представляющие собой зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.
Практическая часть и работа в Multisim
Основная часть пособия посвящена практической работе в среде Multisim. Даются подробные инструкции по сборке схем однофазных выпрямителей (однополупериодных и мостовых) с различными типами фильтров. Описывается процесс настройки приборов, таких как осциллограф, вольтметр и амперметр, для измерения параметров выпрямителей. Приводятся указания по определению амплитуды пульсаций и расчету коэффициента пульсаций на основе осциллограмм. В заключение представлены требования к отчету по лабораторной работе, включающие перечень необходимых данных и графических материалов. Приведены контрольные вопросы для самопроверки.
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.01: Машиностроение
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Т.О. Князькова, Т.В. Авдеева Исследование однофазных неуправляемых выпрямителей в среде Multisim Методические указания к выполнению лабораторных работ
УДК 621.382 ББК 31.264.5 К 54 ISBN 978-5-7038-4451-9 © МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016 © Оформление. Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016 УДК 621.382 ББК 34.264.5 Князькова, Т. О. K54 Исследование однофазных неуправляемых выпрямителей в среде Multisim: методические указания к выполнению лабораторных работ / Т. О. Князькова, Т. В. Авдеева. — Москва: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. — 30, [2] с.: ил. ISBN 978-5-7038-4451-9 В издании приведены основные теоретические сведения, необходимые для изучения работы однофазных неуправляемых выпрямителей: однополупериодных и мостовых схем со сглаживающими фильтрами и без них. Даны указания по работе в среде Multisim, приведена методика определения параметров для расчета коэффициентов пульсаций выпрямителей с помощью осциллографа. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся на факультетах «Машиностроительные технологии», «Специальное машиностроение», «Робототехника и комплексная автоматизация», «Энергомашиностроение», «Инженерный бизнес и менеджмент». Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/72/book1455.html Факультет «Фундаментальные науки» Кафедра «Электротехника и промышленная электроника» Рекомендовано Редакционно-издательским советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний
ПРЕДИСЛОВИЕ Лабораторная работа «Исследование однофазных неуправляемых выпрямителей в среде Multisim» разработана для студентов, изучающих дисциплину «Электротехника и электроника», раздел «Аналоговая электроника». Изучение однофазных неуправляемых выпрямителей как источников вторичного электропитания является важной и актуальной темой, так как они используются для питания всех схем, приборов и устройств цифровой техники, в том числе микросхем и микропроцессорных систем. Особо хочется отметить, что лабораторная работа выполняется с помощью компьютерной программы моделирования электронных схем — Multisim, что позволяет студентам научиться пользоваться программой, ее элементной базой и основными приборами. В процессе выполнения лабораторной работы студенты изучат принцип работы выпрямителей без фильтров и со сглаживающими фильтрами, характеристики и параметры выпрямителей, работу выпрямителей как источников питания; научатся снимать осциллограммы и проводить анализ параметров выпрямителей в среде Multisim. Цель работы — изучение принципа работы однофазных неуправляемых выпрямителей. Проведение сравнительного анализа неуправляемых выпрямителей по их параметрам. Получение навыка работы в среде Multisim.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Процесс преобразования переменного тока в постоянный с помощью выпрямительных устройств, обладающих односторонней проводимостью (диоды и тиристоры), называют выпрямлением. Выпрямители, как правило, работают со сглаживающими фильтрами: емкостными, индуктивными и комбинированными LC или RС. Емкостные фильтры применяются в маломощных источниках питания при значениях выпрямленного тока менее 1А. Индуктивные фильтры используются в мощных источниках питания, в которых значения выпрямленного тока более 1А. Выпрямители классифицируются по ряду признаков: неуправляемые, где схемы строятся на диодах, управляемые — на тиристорах, комбинированные — диодно-тиристорные. По числу фаз питающего переменного напряжения выпрямители бывают однофазные или трехфазные, по форме выпрямленного напряжения – однополупериодные, двухполупериодные. Однофазные маломощные выпрямительные устройства применяются для питания потребителей постоянного тока мощностью от 1Вт до 1кВт, являются составной частью во всех источниках вторичного электропитания, в электронных системах измерения, в системах контроля и управления, в микромашинах постоянного тока, в системах автоматического регулирования и т. п. Структурная схема выпрямительного устройства приведена на рис. 1. Выпрямительные устройства состоят из нескольких основных блоков: трансформатора (Тр), электрических вентилей (В) и сглаживающего фильтра (СФ). На входе схемы представлен трансформатор (Тр), который изменяет переменное напряжение сети Uс до требуемого значения U2. То есть согласует входное напряжение источника с нагрузочным устрой Рис. 1. Структурная схема выпрямительного устройства
Похожие