Тиристорный выпрямитель

ВНИМАНИЕ: Во время этого эксперимента не прикасайтесь ни к одной части цепи, находясь под напряжением. НЕ заземляйте VARIAC.

Для данного эксперимента в качестве основного источника переменного тока используется переменный трансформатор (VARIAC) на низкой частоте 60 Гц и пике 35 В.

1. Настройка

1. Перед началом подключите дифференциальный пробник к одному каналу осциллографа.
   1. Установите кнопку на дифференциальном пробнике на затухание 1/20 (или 20X).
2. В меню канала осциллографа установите пробник в положение 10X, если для дифференциального пробника доступно значение 20X. Если выбрано значение 10X, вручную умножьте все измерения или результаты на два, чтобы получить желаемое значение 20X.
3. Чтобы настроить VARIAC, убедитесь, что выход VARIAC (выглядит как обычная розетка) не подключен к кабелю.
   1. Не выключайте VARIAC и убедитесь, что его ручка установлена на ноль.
   2. Медленно отрегулируйте ручку VARIAC примерно на 15% выходной мощности.
4. Перед подключением дифференциального пробника к цепи свяжите клеммы пробника вместе и отрегулируйте его измеренную форму сигнала на экране, чтобы показать нулевое напряжение смещения.
5. Подключите выходной кабель к VARIAC, а пробник дифференциального напряжения через выходной разъем VARIAC — к вилке типа «банан».
   1. Включите VARIAC.
   2. Слегка отрегулируйте VARIAC, чтобы достичь пикового напряжения 35 В.
6. Возьмите копию V_in для использования. Покажите от двух до пяти фундаментальных циклов.
7. Выключите VARIAC. Не регулируйте настройку ручки до конца эксперимента.

2. Схема полупериодного выпрямителя SCR с резистивной нагрузкой и нулевым углом срабатывания

1. Основным компонентом выпрямителя является SCR (S), которым является TYN058. Нагрузочный резистор (R) составляет 51 Ω. Схема управления SCR заключена в пунктирную рамку на рисунке 1.
2. В схеме управления используются диоды (1N4004), резистор 1 кОм (R₁), управляющий резистор, который меняется вручную (R₂) и керамический (без полярности) конденсатор 1 мкФ (C).
   1. Убедитесь в правильности полярности SCR и диодов. Приборная панель на диоде находится на катоде, в то время как назначение контактов SCR показано на рисунке 2.
3. На протоплате постройте схему, показанную на рисунке 1. Используйте короткое замыкание вместо R₂.
4. Подключите дифференциальный щуп напряжения к нагрузочному резистору, чтобы наблюдать за выходным напряжением, V_out.
5. Включите VARIAC.
6. Настройте временную базу на области видимости, чтобы показать V_out для того же количества фундаментальных циклов, которое было захвачено для V_in. Сделайте копию осциллограмм.
   1. Измерьте среднее значение V_out.
   2. Увеличьте масштаб между точкой выключения SCR и следующей точкой включения SCR. Измерьте разницу во времени с помощью курсоров осциллографа. Сделайте копию формы волны.
7. Оставьте соединение дифференциального щупа и другие соединения цепи прежними для следующей детали.
8. Выключите ВАРИАК. НЕ изменяйте настройку напряжения VARIAC.

Рисунок 2: Назначение выводов SCR.

3. Схема полупериодного выпрямителя SCR с резистивной нагрузкой и ненулевым углом срабатывания

Два разных резистора будут использоваться как R₂. Значения должны быть в диапазоне от 100 до 1000 Ω. Сопротивление может считываться по цветному коду сопротивления или измеряться с помощью цифрового мультиметра.

1. Настройка угла #1 (маленький R₂)
   1. Устраните короткое замыкание, которое ранее использовалось вместо R₂.
   2. Подключите небольшое значение сопротивления для R₂.
   3. Включите VARIAC.
   4. Настройте временную базу на области видимости, чтобы показать V_out для того же количества фундаментальных циклов, что и V_in. Сделайте копию осциллограмм.
   5. Измерьте среднее значение V_out.
   6. Увеличьте масштаб между точкой выключения SCR и следующей точкой включения SCR. Измерьте разницу во времени с помощью курсоров осциллографа. Сделайте копию формы волны.
   7. Оставьте соединение дифференциального щупа и другие соединения цепи прежними для следующей детали.
   8. Выключите ВАРИАК. НЕ разбирайте цепь и не изменяйте настройку напряжения VARIAC.
2. Настройка угла #2 (маленький R₂)
   1. Замените R₂ на резистор большего значения.
   2. Включите VARIAC.
   3. Настройте временную базу на области видимости, чтобы показать V_out для того же количества фундаментальных циклов, что и V_in. Сделайте копию осциллограмм.
   4. Измерьте среднее значение V_out.
   5. Увеличьте масштаб между точкой выключения SCR и следующей точкой включения SCR. Измерьте разницу во времени с помощью курсоров осциллографа. Сделайте копию формы волны. Среднее значение должно быть таким, как ожидается из этого уравнения:
      <V_out>=V₀[1+cos(α))]/(2π) (1)
      Что составляет чуть меньше половины пикового напряжения входа.
   6. Выключите ВАРИАК. Разберите схему и верните настройку VARIAC в нулевое положение.