ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1
ДОСЛІДЖЕННЯ ОДНОФАЗНОГО ДВОХПІВПЕРІОДНОГО
МОСТОВОГО ВИПРЯМЛЯЧА
Мета роботи – експериментальне дослідження двохпівперіодного мостового випрямляча
Робоче завдання
1.1. Домашнє завдання
Вивчити принцип роботи та різновиди випрямлячів
1.2. Експериментальна частина
1.2.1. Відкрийте програму схемного симулятора Qucs. Це можна зробити, вибравши в його піктограму в меню «Пуск» → «Программы» → «Qucs» → «Quite Universal Circuit Simulator».
1.2.2. На екрані з’явиться вікно схемного симулятора Qucs (рис. 1.1). В лівій частині вікна розташована область для відображення поточних проектів, вмісту кожного проекту, та бібліотека компонентів. В правій частині вікна розташоване набірне поле, в якому можуть розташовуватися компоненти або результати моделювання.
Рис.1.1. Вигляд вікна програми схемного симулятора Qucs
Натисніть на кнопку «Компоненти» в лівій частині вікна для відображення бібліотеки компонентів.
Рис.1.2. Вигляд вікна з бібліотекою компонентів
Для розташування компоненту на набірному полі виберіть відповідну групу компонентів за допомогою випадаючого списку та перетягніть компонент на набірне поле.
1.2.1. Шляхом перетягування
компонентів на набірне поле зберіть схему відповідно до рис. 1.3. Для з’єднання компонентів між собою
використовуйте «Провідник» 
,
для нанесення міток провідників використовуйте «Мітка провідника» 
, для вставки рівнянь -
«Рівняння»
. Для
підключення загального виводу використовуйте «Вставити заземлення» 
.
Рис.1.3. Схема мостового випрямляча
1.2.2. Для встановлення властивостей компонента зробіть подвійний клік на цьому компоненті на схемі, при цьому відкриється вікно «Зміна властивостей компоненту» (рис.1.4).
Рис.1.4. Вікно «Зміна властивостей компоненту»
Встановіть властивості компонентів відповідно до таблиці 1.1.
|
Графічне позначення компоненту |
Назва компоненту |
Схемне позначення компоненту |
Назва властивості компонента |
Значення властивості |
|
|
Джерело напруги змінного струму |
V1 |
U (пікове значення напруги) |
310 V |
|
f (частота) |
50 Hz |
|||
|
|
Трансформатор |
Tr1 |
T (коефіцієнт трансформації) |
6.11 |
|
|
Діод |
VD1-VD4 |
|
|
|
|
Конденсатор |
C1 |
C (ємність) |
100 uF |
|
|
Резистор |
R1 |
R (опір) |
100 Ohm |
|
|
Вольтметр |
Uin |
|
|
|
|
Амперметр |
I1, Ic, Ir |
|
|
|
|
Моделювання перехідного процесу |
TR1 |
Запустити |
0 |
|
Спинити |
200 ms |
|||
|
Крок |
0.2 ms |
|||
|
|
Рівняння |
Eqn1 |
Uin_rms |
rms(Uin.Vt) |
|
Uout_avg |
avg (Uout.Vt) |
|||
|
|
Мітка провідника |
Uout |
|
|
|
|
Мітка провідника |
Uvd4 |
|
|
1.2.3. Збережіть схему, натиснувши на
кнопку «Зберегти» 
на
панелі інструментів, та виберіть ім’я файлу, наприклад «lab1.sch».
1.2.4. Запустіть моделювання схеми,
натиснувши на кнопку «Моделювати» 
на панелі інструментів. При цьому на екрані
з’явиться вікно, що відображає процес моделювання (рис 1.5).
Рис.1.5. Вікно з повідомленнями про процес моделювання.
У тому випадку, коли схему було зібрано правильно, схемний симулятор автоматично створить новий документ з результатами моделювання з назвою «lab1.dpl». У випадку, коли в схемі є помилки, вони будуть відображатися у вищенаведеному вікні рис.1.5. Найбільш поширені помилки – відсутність земляного компоненту на схемі, закорочування джерела живлення або інших компонентів, залишення непід’єднаним виводів компонентів, завдання некоректних параметрів компонентів. Перевірте правильність складання електричної схеми, збережіть файл схеми, завантажте його, та повторіть моделювання.
1.2.5. У документі з результатами моделювання створіть декартові діаграми, що відображають наступні параметри: Uout, Uin, I1, Ir, Ic, Uvd4, Ivd2.
Рекомендується або створити окремо діаграму для кожного параметра, або згрупувати діаграми наступним чином: Перша діаграма - Uout, Uin, Друга діаграма - I1, Ir, Ic, Третя діаграма - Uvd4, Четверта діаграма Ivd2. Також створіть таблицю зі значеннями параметрів Uin_rms, Uout_avg. Приклад розміщення діаграм наведено на рис.1.6.
Рис.1.6. Розміщення діаграм та таблиці у вікні результатів моделювання
1.2.6. Змінюючи ємність конденсатора С1 при постійному опорі R1 = 100 Ом, зняти значення вихідної напруги Ud=Uout_avg і занести в табл. 1.1. Зробити висновки.
Таблиця 1.1
|
№ |
C1 (мкФ) при Rn = 100 Ом |
Ud (В) |
R1 (Ом) при C1 = 500 мкФ |
Ud (В) |
|
1 |
0 |
|
10 |
|
|
2 |
100 |
|
30 |
|
|
3 |
300 |
|
100 |
|
|
4 |
1000 |
|
300 |
|
|
5 |
3000 |
|
1000 |
|
|
6 |
10000 |
|
3000 |
|
1.2.7. Змінюючи значення опору R1 при постійній ємності C1 = 500 мкФ, зняти значення вихідної напруги Ud=Uout_avg, і занести в табл. 1.1. За допомогою графіків спостерігати за зміною вихідної напруги. Зробити висновки.
1.3. Обробка експериментальних даних
1.3.1. За даними табл. 1.1 побудувати графіки залежностей Ud(C) і Ud(R). Порівняти результати двох експериментів і зробити висновки.
1.3.2. Оформити звіт, куди включити досліджувану схему, таблиці з результатами експериментів, графіки і осцилограми.
1.3.3. Зробити висновки.
1.4. Результати
1.4.1.Осцилограми вхідної напруги, вихідної напруги, струму на вході фільтра, струму в навантаженні, струму в ємності, струму через діод та напруги на діоді зображені на рис. 1.7 та рис 1.8.
Рис.1.7. Осцилограми: вхідної напруги (Uin), вихідної напруги (Uout), струму на вході фільтра (I1), струму в навантаженні (Ir), струму в ємності (Ic).
Рис. 1.8. Осцилограми струму через діод (Ivd2) та напруги на діоді (Uvd4)
1.4.4. Заповнимо таблицю
Таблиця 1.2
|
№ |
C1 (мкФ) при R1 = 100 Ом |
Ud (В) |
R1 (Ом) при C = 500 мкФ |
Ud (В) |
|
1 |
0 |
30.579 |
10 |
34.5744 |
|
2 |
100 |
38.2565 |
30 |
40.3403 |
|
3 |
300 |
43.484 |
100 |
45.1423 |
|
4 |
1000 |
46.6312 |
300 |
47.2439 |
|
5 |
3000 |
47.7817 |
1000 |
48.1425 |
|
6 |
10000 |
48.2004 |
3000 |
48.428 |
1.4.5. Побудуємо графіки залежностей
Рис. 1.9. Залежність Ud від C, при R=100 Ом.
Рис. 1.10. Залежність Ud від R, при C=500 мкФ.