整流滤波电路及其应用.pdf

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1、Readme预习报告：报告格式依照绪论课要求，实验原理部分自己组织语言简述，并给出重要的公式和图表。实验操作：本实验操作中设置了3个现场见证点（W点），完成相应操作后，请报告教师，以便进行现场确认。数据处理：按照实验要求完成数据处理与绘图，不需要进行不确定度分析，完成思考题2。1整流滤波电路及应用在现代工农业生产和日常生活中，广泛地使用着交流电。主要原因是与直流电相比，交流电在生产、输送和使用方面具有明显的优点和重大的经济意义。例如在远距离输电时，采用较高的电压可以减少线路上的损失。对于用户来说，采用较低的电压既安全又可降低电气设备的绝缘要

2、求。这种电压的升高和降低，在交流供电系统中可以很方便而又经济地由变压器来实现。此外，异步电动机比起直流电动机来，具有构造简单、价格便宜，运行可靠等优点。在一些非用直流电不可的场合，如工业上的电解和电镀等，也可利用整流设备，将交流电转化为直流电。本实验的目的是了解交流信号的几个参数，学习整流滤波电路的基本工作原理及制作一台直流电源。实验原理1．交流电路正弦交流电的表达式如下，其曲线如图6.2.1-1所示。i(t)Isin(t)P1（1）u(t)Usin(t)P2由此可见，正弦交流电的特性表现在正弦交流电的大小、变化快慢及初始值

3、方面。而它们分别由幅值（或有效值）、频率（或周期）和初相位来确定。所以幅值、频率和初相位被称为正弦交流电的三要素。（1）幅值、频率值和有效值1）幅值峰值或最大值，记为UP或IP，峰点电位之差称为“峰-峰值”，记为UP-P和IP-P。显然U2U,I2I。PPPPPP2）平均值令i(t)、u(t)分别表示时间变化的交流电流和交流电压，则它们的平均值分别为11TTiitdt()uutdt()（2）TT00这里T是周期，平均值实际上就是交流信号中直流分量的大小，所以图6.2.1-1所示的正弦交流电的平均值为0。23）有效值在实际应用

4、中，交流电路中的电流或电压往往是用有效值而不是用幅值来表示。许多交流电流或电压测量设备的读数均为有效值。有效值采用如下定义：1111TT2222I00itdt()Uutdt()（3）TTIUPP对于具有（2）式性质的纯正弦交流电来说，上述计算结果为：IU。22通常我国使用的市电电压为220V，意指其有效值U=220V，因此它的峰值UU2311V，表1列P出了常见交流电的有效值、峰值和平均值的换算关系。（2）周期与频率正弦交流电通常用周期（T）或频率（f）来表示交变的快慢，也常常用角频率（ω）来表示，这

5、三者之间的关表1常见交流电的有效值、峰值和平均值系是：12ff2（4）TT需要指出的是：同频率正弦交流电的和或差均为同一频率的正弦交流电。此外，正弦交流电对di(t)于时间的导数（）或积分（i(t)dt）也仍为同一频率的正弦交流电。这在技术上具有十分重dt要的意义。（3）初相位交流电t=0时的相位（φ）称为交流电的初相位。它反映了正弦交流电的初始值。它反映了正弦交流电的初始值。在实际电路中由于电流、电压之间的位相不同，电器的平均功率P=UIcos（cos称为功率因数），cos越大，电路能量的利用率越高，损耗越小。功率因数

6、是电力工业中需要考虑的一个重要问题。2．整流和滤波整流电路的作用是把交流电转换成直流电，严格地讲是单方向大脉动直流电，而滤波电路的作用是把大脉动直流电处理成平滑的脉动小的直流电。3（1）整流原理利用二极管的单向导电性可实现整流。1）半波整流图6.2.1-2中D是二极管，RL是负载电阻。若输入交流电为u(t)Usint（5）iP则经整流后输出电压u0(t)为（一个周期内）：u0(t)=Usint0tPu0(t)=0t2（6）其相应的平均值（即直流平均值，又称直流1T1分量）uu(t)dtU0.318U（7）00

7、PPT02）全波桥式整流前述半波整流只利用了交流电半个周期的正弦信号。为了提高整流效率，使交流电的正负半周信号都被利用，则应采用全波整流，现以全波桥式整流为例，其电路和相应的波形如图6.2.1-3所示。若输入交流电仍为u(t)Usint（8）iP则经桥式整流后的输出电压u0(t)为（一个周期）u0UPsint0t（9）u0UPsintt21T2其相应直流平均值为uu(t)dtU0.637U（10）00PPT0由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少，平均电压比半波整流提高了一倍（忽略整流内阻时）

8、。（2）滤波电路经过整流后的电压（电流）仍然是有“脉动”的直流电，为了减少被波动，通常要加滤波器，常用的滤波电路有电容、电感滤波等。现介绍最简单的滤波电路。1）电容滤波电路电容滤