Устройство и принцип действия аппарата для гальванизации

Основным узлом аппарата является выпрямитель со сглаживающим фильтром.

Выпрямитель состоит из трансформатора, полупроводниковых диодов, сглаживающего фильтра (С₁, С₂и др.) и потенциометраR_н. Переменное напряжение сети преобразуется трансформатором в нужное по величине напряжение, которое снимается с вторичной обмотки и подается на диоды, включенные по мостовой схеме.

Рисунок 5. Схема аппарата для гальванизации без сглаживающего фильтра

Рассмотрим процесс выпрямления переменного тока в данной схеме выпрямителя. Предположим, что в какой-то момент времени точка А(по схеме рис.5) имеет положительный потенциал по отношению к точкеВ. тогда ток протекает через диодД₁(пропускное направление), потенциометрR_ниД₃ .

Во второй полупериод полярность точки АиВменяется на противоположную. Тогда ток потечет через диодД₂, потенциометрR_ниД₄.

Таким образом, в оба полупериода через потенциометр R_н течет ток, постоянный по направлению, но переменный по величине пульсирующий ток (рис. 6).

Рисунок 6. График двухполупериодного выпрямления без сглаживающего фильтра

Для сглаживания пульсаций тока используют сглаживающий фильтр, состоящий из двух конденсаторов С₁, и С₂и дросселяД_р

(рис. 7).

Рисунок 7. График двухполупериодного выпрямления со сглаживающим фильтром

При возрастании тока конденсаторы заряжаются. В тот момент, когда ток начинает уменьшаться, конденсаторы, разряжаясь через R_н, поддерживают ток, не давая падать ему до нуля. Это приводит к ослаблению амплитуды пульсаций тока. Одновременно с этими процессами происходит гашение колебаний тока в дросселе, в котором возникает ток самоиндукции противоположного направления, а при уменьшении основного тока, ток самоиндукции меняет свое направление и стремится поддержать его. Таким образом, пульсация основного тока еще больше уменьшается и черезR_нтечет ток, постоянный уже не только по направлению, но и по величине.

Порядок выполнения работы

Упражнение 1.Снятие вольтамперной характеристики диода

Измерения проводятся на макете, схема которого представлена на рис.8

Рисунок 8. Схема для снятия вольтамперной характеристики диода

1. Начертить в тетради таблицы 1 и 2.

Таблица 1

Результаты измерений и вычислений

Uпр, мВ	0	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
Iпр, мА	0

Таблица 2

Результаты измерений и вычислений

Uобр, В	0	20	40	60	80	100	120
Iобр, мкА

2. Для измерения прямого тока поставить все тумблеры в левое положение и включить макет в сеть. Устанавливая потенциометромR₁напряжениеU_прсогласно таблице 1, измерить соответствующие значения силы токаI_пр.

3. Для измерений обратного тока поставить всетумблеры в правое положение. Устанавливая потенциометромR₂напряжениеU_обрсогласно таблице 2, измерить соответствующие значения силы токаI_обр.

4. Выключить макет из сети. По полученным данным построить вольтамперную характеристику диода I=f(U)на одном графике, причемU_приI_пр откладывать на положительных полуосях координат, аU_обриI_обр - на отрицательных (масштабы дляI_приI_обр, U_приU_обр- разные ).

5. Оценить по полученной вольтамперной характеристике прямое R_пр и обратноеR_обр сопротивления диода.

6. Оценить абсолютные погрешности всех измерительных приборов.

Упражнение 2.Исследование работы выпрямителя со сглаживающим фильтром

1. Перечертите схему изучаемого двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром (рис .9) в свою тетрадь. Аналогичные выпрямители используются в медицине в качестве источника постоянного тока, например, для гальванизации и электрофореза.

Рисунок 9. Схема для получения постоянного тока двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром

2. Подключить осциллограф к входным клеммам выпрямителя (точки АиВ) и затем включить оба прибора в сеть.

3. Получить на экране осциллографа и зарисовать наблюдаемые осциллограммы, соответствующие:

а) Выпрямляемому переменному току (точки АиВна схеме).

б) Однополупериодному выпрямлению:

1) без сглаживающего фильтра. Для этого подключить осциллограф к выходным клеммам выпрямителя и поставить все тумблеры в нижнее положение.

2) с фильтром из:

а) одного конденсатора С₁. Для этого поставить тумблерК₂в верхнее положение;

б) двух конденсаторов С₁иС₂. Для этого поставить тумблерК₃в верхнее положение;

в) двух конденсаторов С₁иС₂и индуктивностиL. Для этого поставить тумблерК₄в верхнее положение.

Примечание.Все четыре осциллограммы (1; 2а, 2б, 2в) рисуются разными линиями на одном графике в том же временном масштабе, что и в случаеА.

в) Двухполупериодному выпрямлению:

1) без сглаживающего фильтра. Для этого все тумблеры, кроме К₁, поставить в нижнее положение.

2) с фильтром... - выполняется аналогично пункту 2) для случая Б.

3) выключить оба прибора из сети.