晶闸管整流器

注意：实验过程中，电路通电时切勿触碰任何部分。切勿将可变变压器（VARIAC）接地。

本实验采用可变变压器（VARIAC）作为主要交流电源，工作频率为60 Hz，峰值电压为35 V。

1. 设置

1. 开始之前，将差分探头连接到示波器的一个通道。
   1. 将差分探头上的按钮设置为 1/20（或 20X）衰减。
2. 在示波器通道菜单中，将探头设置为 10X，除非差分探头支持 20X。如果选择 10X，则需手动将所有测量值或结果乘以 2，以获得所需的 20X 效果。
3. 设置可变交流变压器（VARIAC）时，确保其输出端（外观类似普通插座）未连接任何电缆。
   1. 保持 VARIAC 处于关闭状态，并确保其旋钮置于零位。
   2. 缓慢调节 VARIAC 旋钮至约 15% 输出。
4. 在将差分探头连接至电路之前，先将探头的两个端子短接，并调节屏幕上显示的波形，使其偏移电压为零。
5. 将输出电缆连接至 VARIAC，并将差分电压探头跨接在 VARIAC 输出端的香蕉插孔上。
   1. 打开 VARIAC 电源。
   2. 轻微调节 VARIAC，使峰值电压达到 35 V。
6. 获取一份 V_in 波形作为参考，显示两到五个基波周期。
7. 关闭 VARIAC 电源。在后续实验过程中不得再调节其旋钮设置。

2. 带电阻负载和零触发角的半波整流晶闸管电路

1. 主要的整流元件是 SCR (S)，型号为 TYN058。负载电阻（R）为 51 Ω。SCR 控制电路包含在图 1 中的虚线框内。
2. 控制电路使用二极管（1N4004）、一个 1 kΩ 的电阻（R₁）、一个手动调节的控制电阻（R₂）以及一个陶瓷（无极性）1 µF 电容（C）。
   1. 确保 SCR 和二极管的极性正确。二极管上的短线端为阴极，SCR 的引脚分配如图 2 所示。
3. 在原型板上搭建图 1 所示的电路。使用短路线代替 R₂。
4. 将差分电压探头连接在负载电阻两端，以观测输出电压 V_out。
5. 打开 VARIAC 电源。
6. 调节示波器的时间基准，使 V_out 显示与 V_in 相同数量的基本周期波形。保存波形图像。
   1. 测量 V_out 的平均值或均值。
   2. 在 SCR 关断点与下一个 SCR 开启点之间放大波形，使用示波器光标测量时间差。保存该波形图像。
7. 保持差分探头及其他电路连接不变，进入下一部分实验。
8. 关闭 VARIAC 电源。切勿改变 VARIAC 的电压设置。

图 2：可控硅整流器（SCR）的引脚分配。

3. 带电阻负载且触发角非零的半波整流晶闸管电路

将使用两个不同的电阻作为 R₂，其阻值应在 100 至 1000 Ω 之间。可通过电阻色环代码读取阻值，或使用数字万用表进行测量。

1. 导通角设置 #1（小阻值 R₂）
   1. 移除之前用于替代 R₂ 的短路连接。
   2. 接入小阻值的 R₂ 电阻。
   3. 打开 VARIAC 电源。
   4. 调节示波器时间基准，使 V_out 显示与 V_in 所捕获的基本周期数相同。保存波形图像。
   5. 测量 V_out 的平均值或均值。
   6. 放大观察 SCR 关断点与下一个 SCR 开启点之间的区间，使用示波器光标测量时间差，并保存该波形图像。
   7. 保持差分探头及其他电路连接不变，以便进行下一部分实验。
   8. 关闭 VARIAC 电源。不要拆卸电路，也不要改变 VARIAC 的电压设置。
2. 导通角设置 #2（大阻值 R₂）
   1. 将 R₂ 更换为阻值更大的电阻。
   2. 打开 VARIAC 电源。
   3. 调节示波器时间基准，使 V_out 显示与 V_in 所捕获的基本周期数相同。保存波形图像。
   4. 测量 V_out 的平均值或均值。
   5. 放大观察 SCR 关断点与下一个 SCR 开启点之间的区间，使用示波器光标测量时间差，并保存波形图像。其平均值应符合以下公式计算结果：
      <V_out>=V₀[1+cos(α)]/(2π) (1)
      该值略小于输入电压峰值的一半。
   6. 关闭 VARIAC 电源，拆卸电路，并将 VARIAC 调节至零位。