Úkolem tohoto laboratorního cvičení je sledovat na osciloskopu průběhy napětí a proudu v charakteristických bodech obvodu a pro prvý případ odporové zátěže změřit střední a efektivní hodnoty a ověřit je výpočtem na základě odvozených vztahů.

Průběh znázorněného usměrněného napětí odvodíme jednoduchou úvahou. Sinusové napětí na výstupní straně transformátoru otevře diodu tehdy, jestliže je okamžitá hodnota horní svorky kladná. Na konci půlperiody při poklesu proudu k nule dioda vypíná a její odpor se stává nesrovnatelně větší, než je odpor zátěže. Napětí zdroje se objeví na diodě a po dobu druhé periody ji polarizuje v závěrném směru. Usměrněné napětí a proud (při odporové zátěži jsou si přímo úměrné) mají tvar kladných půlvln sinusového napětí. Průběh závěrného napětí u_r je znázorněn jako poslední.

Lepšího vyhlazení proudu zátěže dosáhneme, zapojíme-li do série s rezistorem tlumivku. Průběh proudu se získá řešením diferenciální rovnice pro interval od počátku periody, kdy napájecí napětí u>0, do okamžiku w t₁, kdy usměrněný proud i_d poklesne na nulu a ventil se uzavře.

Tak jako se tlumivky zapojené v sérii se zatěžovacím rezistorem používá pro vyhlazení stejnosměrného proudu, lze paralelně připojeného kondenzátoru použít pro vyhlazení usměrněného napětí.

Pro řízení tyristorů používáme v laboratoři stavebnicový generátor zapínacích impulsů, který je určen pro jednofázová i trojfázová zapojení tyristorů. Pro řízení jednofázového můstku má generátor dva zdvojené výstupy s impulsy vzájemně posunutými o 180°. Konfázními impulsy řídíme tyristory v úhlopříčce můstku. Řídící rozsah (posuv impulsů) je 180° a impulsy mají počátek na konci každé půlperiody. Sepnutí tyristoru můžeme tedy změnou okamžiku přivedení řídícího impulsu časově posunovat – zpozdit vzhledem k okamžiku sepnutí diody odpovídajícího neřízeného usměrňovače. Toto zpoždění, vyjádřené v úhlové míře, se nazývá řídící úhel a .

Řídící impulsy na řídící elektrodu a katodu tyristoru (soulad propustného stavu a příslušných zapalovacích impulsů) správně připojíme pomocí osciloskopu. Řídící impuls se musí objevit na počátku půlperiody, jestliže je ovladač řídících impulsů otočen do levé krajní polohy, a zároveň je tyristor polarizován do vodivého stavu. Z hlediska činnosti tyristoru je nežádoucí, aby řídící impulsy přicházely v okamžiku, kdy je tyristor v závěrném stavu. Značně by tím vzrostl proud a tepelné namáhání tyristoru.

Velikost odporu v zátěži volíme tak, aby proud v transformátoru i tyristorech nepřekročil při plně otevřených tyristorech (a =0°) jmenovitou hodnotu.

Řídící úhel nejsnadněji měříme na osciloskopu při nastavení časové základny na kalibrovanou hodnotu odpovídající kmitočtu 50 Hz. Potom můžeme sledovat a měřit průběhy napětí na zátěži pro jednotlivé řídící úhly, kterým odpovídají dílky stínítka obrazovky.

Úkolem laboratorního cvičení je sledovat časové průběhy napětí a proudu v charakteristických bodech obvodu a změřit řídící charakteristiky U_dAV(a ).

Můstek napájíme z transformátoru, přístroje a jejich rozsahy volíme podle měření požadovaných veličin, velikost zatěžovacího odporu zvolíme podle jmenovitých hodnot transformátoru a tyristorů. Pro oscilografování jsou v obvodu zařazeny malé snímací odpory R₀. Zapojení řídících obvodů tyristorů a uvedení do provozu provedeme podle předchozího odstavce. Pro rozbor funkce celořízeného můstku se zaměříme na sledování časových průběhů napětí a proudu v charakteristických bodech a na měření řídící charakteristiky.Podobně jako u diody můžeme pro zjednodušení považovat tyristor za ideální spínač.

Pro obecný řídící úhel platí:

1. Pro řídící úhel a >j , kde j je posun mezi napětím a proudem střídavé složky, pro který platí j =arctg w L/R je proud přerušovaný.

2. Při řídícím úhlu a £ j protéká zátěží proud nepřerušovaný.

Jednotlivé pracovní stavy celořízeného můstku můžeme rovněž sledovat na řídící charakteristice. Charakteristika při RL zátěži sleduje od a =0° až do souřadnice a =j (j =arctg X₁/R) křivku RL zátěže pro L® µ a zátěží prochází nepřerušovaný proud. V tomto případě lze pro řídící úhel a odvodit střední hodnotu usměrněného napětí:

Pro a >j je oblast přerušovaného proudu a průběh této části charakteristiky lze obtížně analyticky vyjádřit.

U=86V

Ud=60V

UdAV=37V

I=1A

R=39W

U=88V

Ud=66V

UdAV=52V

I=1,37A

R=39W

C=128m F

U=86V

Ud=62V

UdAV=33V

I=0,86A

Výpočtem střední a efektivní hodnoty napětí u jednopulsního usměrňovače zatíženého odporem jsme zjistili poměrně velkou přesnost naměřených hodnot. Při RC zátěži se ověřil teoretický předpoklad o průběhu napětí; pouze u proudu se objevily zákmity. Velký rozdíl naměřených a vypočtených hodnot u jednofázového plně řízeného můstku byl způsoben idealizací celého obvodu.