實驗三單相半波可控整流電路實驗
一、實驗目的
(1) 掌握單結電晶體觸發電路的除錯步驟和方法。
(2) 掌握單相半波可控整流電路在電阻負載及電阻電感性負載時的工作。
(3) 了解續流二極體的作用。
二、實驗所需掛件及附件
三、實驗線路及原理
單結電晶體觸發電路的工作原理及線路圖已在 1-3 節中作過介紹。將 djk03 掛件上的單結電晶體觸發電路的輸出端「 g 」和「 k 」接到 djk02 掛件面板上的反橋中的任意乙個閘流體的門極和陰極，並將相應的觸發脈衝的鈕子開關關閉（防止誤觸發），圖中的 r 負載用 dk04 滑線變阻器接成併聯形式。二極體 vd1 和開關 s1 均在 djk06 掛件上，電感 l d 在 djk02 面板上，有 100mh 、 200mh 、 700mh 三檔可供選擇，本實驗中選用 700mh 。
直流電壓表及直流電流錶從 djk02 掛件上得到。
圖 3-3 單相半波可控整流電路
四、實驗內容
(1) 單結電晶體觸發電路的除錯。
(2) 單結電晶體觸發電路各點電壓波形的觀察並記錄。
(3) 單相半波整流電路帶電阻性負載時 u d /u 2 = f(α) 特性的測定。
(4) 單相半波整流電路帶電阻電感性負載時續流二極體作用的觀察。
五、思考題
(1) 單結電晶體觸發電路的振盪頻率與電路中電容 c1 的數值有什麼關係 ?
答：在乙個梯形波週期內，v6可能導通、關斷多次，但對閘流體的觸發只有
第乙個輸出脈衝起作用。電容c1的充電時間常數由等效電阻等決定，調節rp1
改變c1的充電時間，控制第乙個尖脈衝的出現時刻，實現脈衝的移相控制。
六、實驗方法
(1) 單結電晶體觸發電路的除錯
將 djk01 電源控制屏的電源選擇開關打到「直流調速」側，使輸出線電壓為 200v ，用兩根導線將 200v 交流電壓接到 djk03 的「外接 220v 」端，按下「啟動」按鈕，開啟 djk03 電源開關，用雙蹤示波器觀察單結電晶體觸發電路中整流輸出的梯形波電壓、鋸齒波電壓及單結電晶體觸發電路輸出電壓等波形。調節移相電位器 rp1 ，觀察鋸齒波的週期變化及輸出脈衝波形的移相範圍能否在 30° ～ 170° 範圍內移動 ?
(2) 單相半波可控整流電路接電阻性負載
觸發電路除錯正常後，按圖 3-3 電路圖接線。將滑線變阻器調在最大阻值位置，按下「啟動」按鈕，用示波器觀察負載電壓 u d 、閘流體 vt 兩端電壓 u vt 的波形，調節電位器 rp1 ，觀察 α =30° 、 60° 、 90° 、 120° 、 150° 時 u d 、 u vt 的波形，並測量直流輸出電壓 u d 和電源電壓 u 2 ，記錄於下表中。 計算公式：
u d =0.45u 2 (1+cos α )/2
(3) 單相半波可控整流電路接電阻電感性負載
將負載電阻 r 改成電阻電感性負載（由滑線電阻器與平波電抗器 l d 串聯而成）。暫不接續流二極體 vd1 ，在不同阻抗角 [ 阻抗角 φ =tg -1 ( ω l/r) ，保持電感量不變，改變 r 的電阻值 , 注意電流不要超過 1a ] 情況下，觀察並記錄 α =30° 、 60° 、 90° 、 120° 時的直流輸出電壓值 u d 及 u vt 的波形。
接入續流二極體 vd1 ，重複上述實驗，觀察續流二極體的作用 , 以及 u vd1 波形的變化計算公式 : u d = 0.45u 2 (l 十 cosα)/2
七、實驗報告
(1) 畫出 α=90° 時，電阻性負載和電阻電感性負載的 u d 、 u vt 波形。
答：波形圖略。
(2) 畫出電阻性負載時 u d /u 2 =f(α) 的實驗曲線，並與計算值 u d 的對應曲線相比較。
(3) 分析實驗**現的現象，寫出體會。
答:做這種實驗十分不好控制,要注意各方面的影響。
八、注意事項
(1) 雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路訊號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通過示波器外殼發生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當需要同時觀察兩個訊號時，必須在被測電路上找到這兩個訊號的公共點，將探頭的地線接於此處，探頭各接至被測訊號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個訊號，而不發生意外。
(2) 在本實驗中觸發電路選用的是單結電晶體觸發電路，同樣也可以用鋸齒波同步移相觸發電路來完成實驗。
(3) 在實驗中，觸發脈衝是從外部接入 djko2 面板上閘流體的門極和陰極，此時 , 應將所用閘流體對應的正橋觸發脈衝或反橋觸發脈衝的開關撥向「斷」的位置，並將 u lf 及 u lr 懸空，避免誤觸發。
(4) 為避免閘流體意外損壞，實驗時要注意以下幾點：
①在主電路未接通時，首先要除錯觸發電路，只有觸發電路工作正常後，才可以接通主電路。
②在接通主電路前，必須先將控制電壓 u ct 調到零，且將負載電阻調到最大阻值處；接通主電路後，才可逐漸加大控制電壓 u ct ，避免過流。
③要選擇合適的負載電阻和電感，避免過流。在無法確定的情況下，應盡可能選用大的電阻值。
④由於閘流體具有一定的維持電流，故要使閘流體可靠工作，其通過的電流不能太小，否則會造成閘流體時斷時續，在本實驗裝置中，要保證閘流體正常工作，負載電流必須大於 50ma 以上。
(5) 在實驗中要注意同步電壓與觸發相位的關係，例如在單結電晶體觸發電路中，觸發脈衝產生的位置是在同步電壓的上半周，而在鋸齒波觸發電路中，觸發脈衝產生的位置是在同步電壓的下半周，所以在主電路接線時應充分考慮到這個問題，否則實驗就無法順利完成。
(6) 使用電抗器時要注意其通過的電流不要超過 1a 。
九、實驗心得體會
通過本實驗，我進一步地熟悉了單結電晶體觸發電路的原理及改變觸發延遲角的調節方法。單相半波可控整流電路電阻負載，改變觸發時刻，ud和id波形隨之改變，整流輸出電壓為極性不變但瞬時值變化的脈動直流，其波形只在u2正半周出現，而對於阻感性負載，交流電源一方面供給電阻消耗的能量，另一方面供給電感吸收的磁場能量。到u2由正變負的過零點處，id已經處於減小的過程中，但尚未降到零。
由於電感的存在延遲了vt的關斷時刻，使ud波形出現負的部分，與帶電阻負載時相比其平均值ud下降。
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