POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ

 

 

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5

DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO

 

Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2008. 

2

A) Cel  ćwiczenia 

Celem  ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi parametrami 

prostowników jedno i dwupołówkowych. 

 

B) Program  ćwiczenia 

1. Wyznaczenie  charakterystyk  obciążenia  U

0

 = f(I

0

) dla różnych wartości 

pojemności filtra prostownika jednopołówkowego. 

2. Wyznaczenie  charakterystyk  obciążenia  U

0

 = f(I

0

) dla różnych wartości 

pojemności filtra prostownika dwupołówkowego. 

3. Określenie wartości współczynnika tętnień k

t

 w funkcji prądu obciążenia k

t

 = f(I

0

) 

dla różnych wartości pojemności filtra prostownika jednopołówkowego. 

4. Określenie wartości współczynnika tętnień k

t

 w funkcji prądu obciążenia k

t

 = f(I

0

) 

dla różnych wartości pojemności filtra prostownika dwupołówkowego. 

5.  Obserwacja przebiegów na oscyloskopie. 

C) Wprowadzenie 

Prostownik jednopołówkowy 

 

 

 

Rys. 1. Prostownik jednopołówkowy:  

a) układ prostownika, b) przebieg napięcia wejściowego, c) przebieg napięcia na 

obciążeniu, d) przebieg napięcia na diodzie 

Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2008. 

3

Prąd w obwodzie prostownika płynie tylko dla dodatniej połówki napięcia 

sinusoidalnego. Można zatem napisać,  że przebieg napięcia na wyjściu (przy 

obciążeniu rezystancyjnym) jest dany wzorem: 

 

 

Wartość średnia tego napięcia wynosi: 

 

Wartość średnia prądu w obciążeniu wynosi odpowiednio: 

 

0

0

0

0

R

U

R

U

I

m

π

=

=

 

 

Miarą zbliżenia przebiegu wyjściowego prostownika do wartości stałej jest 

współczynnik tętnień  k

t

 

. Jest on określany jako stosunek: 

 

 

 

W celu zmniejszenia składowej zmiennej w większości układów rzeczywistych 

stosuje się filtrowanie napięcia wyjściowego poprzez dołączenie kondensatora 

równolegle do obciążenia (rys. 2). 

Kondensator  ładuje się przez diody do napięcia równego amplitudzie U

m 

napięcia 

przemiennego, po czym rozładowuje się przez obciążenie, aż do chwili, gdy dioda 

zacznie znowu przewodzić, tj. gdy napięcie na jej anodzie osiągnie wartość większą niż 

na katodzie, czyli także na kondensatorze filtra. Składowa zmienna napięcia 

wyjściowego, charakteryzowana międzyszczytowym napięciem tętnień  U

t

  jest tym 

mniejsza, im większa jest stała czasowa obwodu τ = R

0

C. Zwiększenie stałej czasowej 

obwodu prowadzi zarazem do wzrostu składowej stałej napięcia wyjściowego. W 

granicznym przypadku przy τ = R

0

C → ∞, U

0

 → U

m

, U

t

 → 0. 

Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2008. 

4

 

 

 

Rys. 2. Prostownik jednopołówkowy z filtrem pojemnościowym:  

a) układ prostownika, b) napięcie wejściowe, c) napięcie na obciążeniu,  

d) prąd diody i prąd obciążenia, e) napięcie na diodzie 

 

D) Część pomiarowa 

1. Prostownik jednopołówkowy 

C

+

U

0

V

1

V

2

A

I

0

U

t

R

0

D

1

230 V 

AC

16 V 

AC

I

0

I

C

we Y

OSCYLOSKOP

P

 

 

Rys. 3. Schemat układu pomiarowego dla prostownika jednopołówkowego. 

Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2008. 

5

W układzie pomiarowym prostownika jednopołówkowego (rys.3) zmieniać prąd 

obciążenia  I

0 

ustawiając potencjometr P na pozycjach od a do g. Na przyrządach 

pomiarowych odczytywać odpowiednie wartości a wyniki wpisywać w tabeli. Pomiary 

wykonać dla wartości kondensatora C = 0;  C = 47 

µF;  C = 100 µF;  C = 470 µF; 

C = 0 

Pozycja 

potencjometru 

a b c d e f g 

I

0

 

[mA] 

 

 

 

 

 

 

 

U

0 

[V] 

       

U

t 

[V] 

       

k

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = 47 

µF 

Pozycja 

potencjometru 

a b c d e f g 

I

0

 

[mA] 

 

 

 

 

 

 

 

U

0 

[V] 

       

U

t 

[V] 

       

k

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = 100 

µF 

Pozycja 

potencjometru 

a b c d e f g 

I

0

 

[mA] 

 

 

 

 

 

 

 

U

0 

[V] 

       

U

t 

[V] 

       

k

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = 470 

µF 

Pozycja 

potencjometru 

a b c d e f g 

I

0

 

[mA] 

 

 

 

 

 

 

 

U

0 

[V] 

       

U

t 

[V] 

       

k

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2008. 

6

2. Prostownik dwupołówkowy (mostek Graetz’a) 

 

 

 

Rys. 4. Schemat układu pomiarowego dla prostownika dwupołówkowego 

 

W układzie pomiarowym prostownika dwupołówkowego (rys.4) zmieniać prąd 

obciążenia  I

0 

ustawiając potencjometr P na pozycjach od a do g. Na przyrządach 

pomiarowych odczytywać odpowiednie wartości a wyniki wpisywać w tabeli. Pomiary 

wykonać dla wartości kondensatora C = 0;  C = 47 

µF;  C = 100 µF;  C = 470 µF; 

 

C = 0 

Pozycja 

potencjometru 

a b c d e f g 

I

0

 

[mA] 

 

 

 

 

 

 

 

U

0 

[V] 

       

U

t 

[V] 

       

k

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = 47 

µF 

Pozycja 

potencjometru 

a b c d e f g 

I

0

 

[mA] 

 

 

 

 

 

 

 

U

0 

[V] 

       

U

t 

[V] 

       

k

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2008. 

7

C = 100 

µF 

Pozycja 

potencjometru 

a b c d e f g 

I

0

 

[mA] 

 

 

 

 

 

 

 

U

0 

[V] 

       

U

t 

[V] 

       

k

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = 470 

µF 

Pozycja 

potencjometru 

a b c d e f g 

I

0

 

[mA] 

 

 

 

 

 

 

 

U

0 

[V] 

       

U

t 

[V] 

       

k

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obliczeń k

t

 dokonać wg wzoru  

0

U

U

k

t

t

=

 

Z otrzymanych wyników wykreślić rodziny charakterystyk U

0

 = f(I

0

), k

t

 = f(I

0

) dla 

różnych wartości kondensatora C oddzielnie dla prostownika jednopołówkowego i dla 

prostownika dwupołówkowego. 

 

3. Obserwacja oscyloskopowa 

 

Podczas wszystkich pomiarów obserwować przebiegi oscyloskopowe. Na polecenie 

prowadzącego należy przerysować wykresy z oscyloskopu zachowując wszystkie 

parametry ustawione na oscyloskopie. 

 

 

 

 

 

Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2008. 

8

 

E) Zagadnienia do opracowania 

1. Zasada działania prostownika jednopołówkowego. 

2. Zasada działania prostownika dwupołówkowego 

3. Zasada działania kondensatora w filtrze pojemnościowym. 

4. Porównanie własności i parametrów prostownika jedno i dwupołówkowego. 

 

F) Literatura 

 

1. Basztura 

Czesław: ,,Elementy elektroniczne”. Stow. Inż. i Techn. Mechaników, 

1985 

2. Kończak Sławomir: ,,Fizyczne podstawy elektroniki”. Wydaw. Politechn. Śląskiej, 

1994 

3.  Kusy Andrzej: ,,Podstawy elektroniki”. Oficyna Wydaw. Politechn. Rzeszowskiej, 

1996 

4.  Marcyniuk Andrzej: ,,Podstawy miernictwa”. Wydaw. Politechn. Śląskiej, 2002 
5. Nowaczyk Emilia: ,,Podstawy elektroniki”. Oficyna Wydaw. Politechn. 

Wrocławskiej, 1995 

6.  Tietze, Schenk: ,,Układy półprzewodnikowe”. Wydaw. Nauk. –Techn., 1996 
7. Wawrzyński Wojciech: ,,Podstawy współczesnej elektroniki”. Oficyna Wydaw. 

Politechn. Warszawskiej, 2003 

8.  Wieland Jerzy: ,,Diody półprzewodnikowe”. Wyższa Szkoła Morska, 1983