Статья:

Исследование схем включения выпрямительных диодов и выпрямительных схем на них

Конференция: XLI Студенческая международная научно-практическая конференция «Технические и математические науки. Студенческий научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Осокин Н.С., Жаров Д.Г., Крайнов К.А. Исследование схем включения выпрямительных диодов и выпрямительных схем на них // Технические и математические науки. Студенческий научный форум: электр. сб. ст. по мат. XLI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 6(41). URL: https://nauchforum.ru/archive/SNF_tech/6(41).pdf (дата обращения: 08.12.2022)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 9 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Исследование схем включения выпрямительных диодов и выпрямительных схем на них

Осокин Николай Сергеевич
студент, Улан-Удэнский колледж железнодорожного транспорта филиал ИрГУПС, РФ, г. Улан-Удэ
Жаров Дмитрий Григорьевич
студент, Улан-Удэнский колледж железнодорожного транспорта филиал ИрГУПС, РФ, г. Улан-Удэ
Крайнов Кирилл Алексеевич
студент, Улан-Удэнский колледж железнодорожного транспорта филиал ИрГУПС, РФ, г. Улан-Удэ
Павлова Светлана Валерьевна
научный руководитель, Улан-Удэнский колледж железнодорожного транспорта филиал ИрГУПС, РФ, г. Улан-Удэ

 

Аннотация. В схеме представлено исследование схем включения диодов и схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с мостиковой схемой на диодах, выполненная вручную.

 

Ключевые слова: Диод, последовательное соединение, параллельное соединение, односторонняя проводимость.

 

Цель: Собрать схему однофазного двухполупериодного выпрямителя с мостиковой схемой на диодах, ознакомится с принципом работы, проанализировать характеристики; Собрать схемы последовательного и параллельного соединения диодов, провести анализ характеристик.

Задачи исследования: Изучить теоретические сведения о схемах включения диодов и двухполупериодного выпрямителя с мостиковой схемой.

Диод – полупроводниковое устройство, состоящее из p-n-перехода, разделяющего область с дырочной p-проводимостью от области с электронной n-проводимостью. Диод имеет одностороннюю проводимость.

Выпрямительный диод – основан на p-n-переходе между двумя разными по сопротивлению областями (рис. 1). Область с более высоким сопротивлением – база. Область с низким сопротивлением - эмиттер. Это лежит в основе принципа односторонней проводимости: ток проходит из области высокого сопротивления в область более низкого при прямом включении, и почти не проводит ток при обратном включении из-за большой разности сопротивлений.

 

Рисунок 1. Внутреннее строение диода

 

Основные характеристики диода:

  • Iпр – прямой ток диода.
  • Iпр max – прямой максимальный ток.
  • Uобр max – максимальное обратное напряжение.
  • Iобр – обратный ток.
  • Iвп.ср – средний выпрямительный ток.
  • Pmax  - максимальная мощность диода.

Вольт-Амперная характеристика диода (рис. 2) представляет собой график, показывающий изменение тока относительно напряжения. На рисунке 1 мы видим, что график состоит из двух ветвей. При подаче и росте напряжения в прямом включении диода прямой ток Iпр растет постепенно до некоторого значения, после которого резко возрастает. При обратном включении диода в нем протекает малый обратный ток, это продолжается до тех пор, пока не происходит пробой, вызванный большим обратным напряжением.

 

Рисунок 2. Вольт-Амперная характеристика диода

 

Теперь разберем схемы включения выпрямительных диодов.

Последовательная схема включения:

 

Рисунок 3. Последовательное соединение диодов

 

Последовательное включение (рис. 3) позволяет увеличить обратное напряжение диодов.

Параллельная схема включения диодов:

 

Рисунок 4. Параллельное соединение диодов

 

При параллельном включении (рис.4) увеличивается прямой ток.

 

Рисунок 5. Параллельное и последовательное соединение диодов

 

Так как диоды имеют свойство проводить ток только в одну сторону, они часто применяются для выпрямления переменного тока, преобразованья его в постоянный. В электровозах переменного тока наиболее часто используются выпрямительные схемы на диодах. Рассмотрим самые распространенные схемы.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель с мостиковой системой (рис. 6) используются в выпрямительных установках электровозов.

 

Рисунок 6. Схема двухполупериодного выпрямителя с мостиковой схемой

 

Принцип работы этой схемы заключается в следующем:

В первый полупериод в цепи протекает ток i1, проходящий через диоды VD1 и VD3, в это время диоды VD2 и VD4 «закрыты», т.к. в данный момент они включены обратно. На амперной характеристике мы можем наблюдать следующий график (рис. 7):

 

Рисунок 7. Работа выпрямительного диода

 

Далее начинается второй полупериод. Ток i2 проходит через VD2 и VD4, и не протекает через VD1 и VD3 из-за их обратного включения в данный момент.

Если посмотреть амперную характеристику двух полупериодов, то увидим, что переменный ток преобразовался в постоянный пульсирующий (рис. 8).

 

Рисунок 8. Переменный ток преобразовался в постоянный пульсирующий

 

Для уменьшения пульсации в схему включается сглаживающий фильтр(конденсатор), уменьшая пульсацию тока до 98% (рис. 10).

 

Рисунок 9. Двухполупериодный выпрямитель с мостиковой схемой

 

Рисунок 10. Выходной ток

 

Заключение: В заключение проведенного исследования можно сделать вывод о разных свойствах и характеристиках диодов в различных схемах, что делает диоды применяемыми в большой сфере электроники.

 

Список литературы:
1. Акимова Г.Н. Электронная техника: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. трансп. М.: Маршрут, 2003. – 290 с. 
2. Бодиловский В.Г. Электронные приборы и усилители на железнодорожном транспорте: Учеб. для техникумов ж.-д. М.: Транспорт, 1995. 432с.
3. https://helpiks.org/6-21806.html