電工電子技術(shù)課件：基于Multisim的單相橋式整流電路仿真分析實(shí)驗(yàn)

基于Multisim的單相橋式整流電路仿真分析實(shí)驗(yàn)電工電子技術(shù)

任務(wù)導(dǎo)學(xué)發(fā)電廠發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)電網(wǎng)輸送到用戶的都是交流電。交流電可以直接用來(lái)照明或驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)等。但是，幾乎所有的電子電路都要求使用穩(wěn)定的直流電源供電，例如，計(jì)算機(jī)、各種電子儀器、自動(dòng)控制系統(tǒng)、通信設(shè)備及電視機(jī)、收音機(jī)等。此外，電解、電鍍等也，需要使用直流電源。生產(chǎn)生活中是如何將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的呢?

任務(wù)導(dǎo)學(xué)目前大量使用的直流電源都是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，構(gòu)成這種直流電源的關(guān)鍵組成部分是整流器。整流器就是利用電子元件的單向?qū)щ娦?，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的設(shè)備。二極管就是一種最常用的半導(dǎo)體整流元件。任務(wù)情境發(fā)電廠發(fā)出的交流電變換成穩(wěn)定的直流電需要經(jīng)過(guò)幾個(gè)步驟:經(jīng)過(guò)電源變壓器將高壓交流電變換成低壓交流電，經(jīng)過(guò)整流電路將低壓交流電整流成脈動(dòng)的直流電，經(jīng)過(guò)濾波電路將脈動(dòng)的直流電整流成平滑的直流電，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路將輸出更加穩(wěn)定平滑的直流電，其組成框圖如圖５-２３所示，試分析整流電路的工作原理。直流電源組成方框圖任務(wù)實(shí)施根據(jù)整流電路的形式和整流元件在電路中接法的不同，整流電路分為半波、全波、橋式等電路形式。根據(jù)使用交流供電系統(tǒng)的不同，可以分為單相整流電路和三相整流電路。前者主要用于小功率整流，后者主要用于大功率整流，現(xiàn)在我們來(lái)討論小功率的單相整流電路。１)單相橋式整流電容濾波電路如圖５-２４所示，分析該電路如何實(shí)現(xiàn)將交流電變換成脈動(dòng)的直流電，完成表５-８。圖5-34(a)單相橋式整流電路(b)單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電路工作原理２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ構(gòu)建仿真模型，正確連接示波器及電壓表，觀察電容變化時(shí)輸出電壓的波形圖，總結(jié)規(guī)律，并完成表５-９。①示波器及電壓表接線要點(diǎn)。②電壓波形隨電容量變化的規(guī)律。③輸出電壓有效值隨電容量變化的規(guī)律。知識(shí)鏈接一、整流電路二、濾波電路

一、濾波電路電工電子技術(shù)

整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。

常見(jiàn)的整流電路：

按波形分：半波、全波。橋式整流屬于全波整流；按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嗪腿嗾鞯?。分析時(shí)為簡(jiǎn)單起見(jiàn)可把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟姷碾p向電流，只容許一個(gè)方向電流通過(guò)，從而形成單向電流。一、整流電路單相橋式整流電路2.工作原理

u

正半周，Va>Vb，二極管

D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4截止。3.工作波形uD2uD41.

電路結(jié)構(gòu)

－uouDttRLuiouo1234ab+–+–

－ut2.工作原理

u

負(fù)半周，Vb>Va，二極管

D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3

截止。uD1uD3

－uouDtt+–RLuiouo1234ab+–

-負(fù)半周時(shí)ut4.

參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電路電流平均值Io(3)流過(guò)二極管的正向平均電流值ID(4)每管承受的最大反向電壓UDRM二、濾波電路

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成份又有交流成份，形成紋波。

濾波原理：濾波電路利用儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能特性，電容兩端的電壓不能突變，只能通過(guò)負(fù)載電阻放電，故電容電壓緩慢變化，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。也可以理解為電容在電源電壓上升過(guò)程中儲(chǔ)能，在電源電壓下降過(guò)程里通過(guò)負(fù)載放出能量，負(fù)載電阻比沒(méi)有電容時(shí)多獲得了能量，故輸出電壓升高。

方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)。1.

電容濾波電路

1.

電路結(jié)構(gòu)2.

工作原理

u>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uo=uC。

u<uC時(shí)，二極管截止，電容通過(guò)負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，

uo=uC

。3.工作波形二極管承受的最高反向電壓為+Cici–++–aDuoubRLio=uCuoutOtO任務(wù)實(shí)施根據(jù)整流電路的形式和整流元件在電路中接法的不同，整流電路分為半波、全波、橋式等電路形式。根據(jù)使用交流供電系統(tǒng)的不同，可以分為單相整流電路和三相整流電路。前者主要用于小功率整流，后者主要用于大功率整流，現(xiàn)在我們來(lái)討論小功率的單相整流電路。１)單相橋式整流電容濾波電路如圖５-２４所示，分析該電路如何實(shí)現(xiàn)將交流電變換成脈動(dòng)的直流電，完成表５-８。圖5-34(a)單相橋式整流電路(b)單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電路工作原理單相橋式整流電容濾波電路２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ構(gòu)建仿真模型，正確連接示波器及電壓表，觀察電容變化時(shí)輸出電壓的波形圖，總結(jié)規(guī)律，并完成表５-９。①示波器及電壓表接線要點(diǎn)。單相橋式整流電容濾波電路仿真模型連接示意圖２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ構(gòu)建仿真模型，正確連接示波器及電壓表，觀察電容變化時(shí)輸出電壓的波形圖，總結(jié)規(guī)律，并完成表５-９。②電壓波形隨電容量變化的規(guī)律。可變電容C=0uF時(shí)，輸出電壓u0波形可變電容C=2%時(shí)，輸出電壓u0波形可變電容C=30%時(shí)，輸出電壓u0波形可變電容C=90%時(shí)，輸出電壓u