4. Содержание отчета

1. Перечень измерительных приборов и их краткие характеристики.

2. Схемы трехфазной цепи при всех исследуемых режимах ее работы.

3. Основные расчетные формулы.

4. Таблицы с результатами измерений.

5. Векторные диаграммы напряжений и токов для всех рассмотренных режимов работы цепи.

6. Краткие выводы по результатам работы.

5. Вопросы для самопроверки

1. Известны комплексные действующие значения линейных напряжений В и В. Определить действующее значение линейного напряжения U_BC .

2. Для трехфазной цепи с нейтральным проводом, работающей в симметричном режиме, известны действующее значение линейного напряжения U_Л = 380 В и сопротивление фазы приемника, соединенного звездой Z_Ф = R = 22 Ом. Определить действующее значение фазного тока.

3. Для трехфазной цепи без нейтрального провода, работающей в симметричном режиме, известны действующее значение линейного напряжения U_Ф = 220 В и сопротивление фазы приемника, соединенного звездой Z_Ф = R = 22 Ом. Определить действующее значение фазного тока.

4. Как определить активную мощность трехфазной цепи с нейтральным проводом, работающей в симметричном режиме?

5. Как определить активную мощность трехфазной цепи без нейтрального провода, работающей в симметричном режиме?

Л и т е р а т у р а: [2], c. 53...62.

Работа 6. Исследование полупроводниковых диодов

1. Цель работы

Исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых диода и стабилитрона и их применения в электротехнических устройствах.

2. Основные теоретические положения

В полупроводниковых диодах используется свойство p-n переходов, а также других электрических переходов, т. е. хорошо проводить электрический ток в одном направлении и плохо – в противоположном. Эти токи и соответствующие им напряжения между выводами диода называются прямым и обратным токами, прямым и обратным напряжениями.

По способу изготовления различают сплавные диоды, диоды с диффузионной базой и точечные диоды.

По функциональному назначению полупроводниковые диоды делятся на выпрямительные, импульсные, стабилитроны, фотодиоды, светоизлучающие диоды и т. д.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный и выполняются по сплавной или диффузионной технологиям. На рис. 6.1 приведены условное изображение выпрямительного диода и его типовая вольт-амперная характеристика. Прямой ток диода направлен от анодного А вывода к катодному К выводу. Нагрузочную способность выпрямительного диода определяют: допустимый прямой ток I_пр и соответствующее ему прямое напряжение U_пр, допустимое обратное напряжение U_обр и соответствующий ему обратный ток I_обр, допустимая мощность рассеяния. Допустимая мощность рассеяния у диодов малой мощности с естественным охлаждением (рис 6.2, а) достигает 1 Вт. У диодов большой мощности (рис 6.2, б) с радиаторами и искусственным охлаждением (воз­душным или водяным) допустимая мощность рассеяния достигает 10 кВт при допустимых значениях прямого тока до 1000 А и обрат­ного напряжения до 1500 В.

Импульсные диоды предназначены для работы в цепях формиро­вания импульсов напряжения и тока.

Стабилитроны, называемые также опорными диодами, предназ­начены для стабилизации напряжения. В этих диодах используется явление неразрушающего электрического пробоя (лавинного про­боя) p-nперехода при определенных значениях обратного напря­жения U_o6p = U_проб (рис. 6.3, а). В прямом направлении его ВАХ подобна диоду (рис. 6.3, а). На рис. 6.3, б приведена про­стейшая схема стабилизатора напряжения на приемнике с сопротив­лением нагрузки R_н.

Рис. 6.1

Рис. 6.2

При изменении напряжения между входными выводами стабилизатора U_вх> U_проб(R_н + R)/R_н напряжение меж­ду выходными выводами U_вых ≈U_проб изменяется незначительно.

Все полупроводниковые элементы обладают нелинейными и несимметричными вольт-амперными характеристиками (ВАХ). Для определения ВАХ полупроводниковых элементов на постоянном токе используется установка, схема которой изображена на рис. 6.4, где БПН - блок постоянного напряжения лабораторного стенда, R - сопротивление, ограничивающее ток, ПЭ - полупроводниковый элемент (диод или стабилитрон).

Рис. 6.3

Рис. 6.4

Различают статическое сопротивление полупроводникового диода:

(6.1)

и его дифференциальное сопротивление:

. (6.2)

На разных участках ВАХ эти сопротивления будут различными, т. е.

являются функциями тока I.

Нелинейные свойства указанных полупроводниковых приборов эффективно используются в различных устройствах автоматики, электротехники, радиотехники. В частности, полупроводниковые диоды применяются для выпрямления переменного тока, стабилитроны - для стабилизации или ограничения напряжения.

Если полупроводниковый диод (рис. 6.5, а) подключен к источнику синусоидального напряжения (рис. 6.5, б), то при положительной полуволне этого напряжения все напряжение, за вычетом падения напряжения на диоде, прикладывается к сопротивлению R₁ (рис. 6.5, в). При отрицательной полуволне приложенного напряжения сопротивление диода очень велико и напряжение R₁ практически равно нулю, тем самым осуществляется выпрямление переменного тока.

На рис. 6.6, а приведена схема для ограничения амплитуды выпрямленного напряжения с использованием стабилитрона. Диод VD₁ предназначен для выпрямления входного синусоидального напряжения u₁ (рис. 6.6, б).

Форма выпрямленного напряжения u₂ представлена на рис. 6.6, в. Это выпрямленное напряжение приложено к нелинейной цепи, содержащей стабилитрон VD₂ и сопротивления R₁, R₂. Выходное напряжение этой цепи u₃ (рис. 6.6, г) зависит от величины ограничительного сопротивления R₂:

.