Usměrňování střídavého napětí
Úkol: Sestavte jednocestný a dvoucestný usměrňovač, pozorujte jejich funkci.
Vybavení: zdroj střídavého napětí 3 V, 50 Hz, počítačový měřicí systém s vysokou vzorkovací frekvencí obsahující voltmetr, rozhraní, ovládací program, rezistor 10 kΩ, kondenzátor 100 µF, 4 polovodičové diody
Teoretický úvod: Usměrňování je přeměna střídavého napětí na stejnosměrné. K usměrňování se používají polovodičové diody v zapojení, která v tomto praktiku vyzkoušíme. Usměrňovač najdete jak ve všech druzích nabíječek (k mobilu, k notebooku, v nabíječce baterií do foťáku, …), tak v různých adaptérech, napájecích zdrojích k hračkám, v napájecích zdrojích k PC a ve výkonovém provedení také v tramvajích a elektrických lokomotivách.
Postup:
1) Pozorování střídavého napětí na zdroji
Na zdroji nastavte napětí 3 V, připojte k němu voltmetr. V nastavení měření zvolte co nejvyšší vzorkovací frekvenci (10 kHz) a dobu měření 0,1 s. Použijte trigger, který spustí měření, jakmile velikost napětí překročí 0,05 V.
Z grafu zjistěte amplitudu napětí \(U_\mathrm{m}\) (maximální hodnota, které napětí dosahuje) a jeho periodu \(T\) (nejkratší doba, po které se průběh křivky začne opakovat). Vypočítejte frekvenci napětí \(f=1/T\).
2) Jednocestný usměrňovač
Jednocestný usměrňovač je tvořen diodou v sérii s rezistorem. Sestavte obvod podle obrázku 9.67.
Při stejném nastavení jako v úkolu 1) změřte jednocestně usměrněné napětí. Průběh křivky vysvětlete. Z grafu určete maximální napětí \(U_{\mathrm{m}1}\) a vysvětlete jeho pokles oproti \(U_\mathrm{m}\).
Zdroj
3) Dvoucestný usměrňovač
Dvoucestný usměrňovač je tvořen čtveřicí diod zapojených do tzv. Graetzova můstku. Sestavte obvod podle schématu 9.68. Dejte pozor na polaritu diod.
Změřte dvoucestně usměrněné napětí a porovnáním s předchozími grafy a s využitím schématu jeho průběh vysvětlete. Z grafu určete maximální napětí \(U_{\mathrm{m}2}\) a vysvětlete jeho pokles oproti \(U_\mathrm{m}\).
Zdroj
4) *Vyhlazování
Do předchozího obvodu přidejte filtrační kondenzátor a změřte průběh vyhlazeného napětí.
Toto napětí je oproti konstantnímu napětí, které často potřebujeme k napájení součástek, mírně zvlněno. Kvalitu usměrněného napětí popisuje koeficient zvlnění \(\varphi_\mathrm{zv}\).
Z grafu určete, kolem které hodnoty \(U_0\) toto zvlněné napětí kmitá a jaká je maximální odchylka \(U_\mathrm{zv}\) od této střední hodnoty \(U_0\). Vypočítejte koeficient zvlnění \(\varphi_\mathrm{zv}=U_\mathrm{zv}/U_0\).
Zdroj
