单相桥式整流滤波电路教案.docx

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单相桥式整流滤波电路教案

单相桥式整流滤波电路教案

我在给12级汽修班讲解整流滤波电路时，发现同学们不太理解工作原理。

刚开始是这样讲的：

1．简单介绍二极管的单向导电性，然后画出桥式整流电路的原理图。

如下图所示：

2．讲解整流电路的作用：

把交流电转变成直流电。

接着讲交流电的特点：

电流（或电压）大小和方向随时间不断变化。

3．讲交流转变成直流的过程。

为了简化讨论，先不考虑电压的大小，只考虑方向，那么可以将交流电分成正负两个半周：

正半周（下正下负）和负半周（下正上负）。

3.1先讨论正半周（上正下负），此时会产生一个下图中红色线条所示电流。

负载电流方向：

从上到下；电压方向：

上正下负。

3.2再讨论负半周，即下正上负。

此时会产生下图中绿色线条所示的电流。

负载电流方向：

从上到下；电压方向：

上正下负。

3.3整流电路小结：

不管是正半周（上正下负）还是负半周（下正上负），负载电流都是从上往下，电压方向都是上正下负。

即：

输入的是交流电，负载得到的却是直流电。

完成了从交流到直流的转变。

3.4接下来讨论大小。

我们知道二极管的管压降是0.7V。

也就是说，二极管只在要导通，其管压降（两端电压）一直是0.7V，跟电流大小没有关系。

也就是说，只要在输入电压的基础上减去两只二极管的管压降就是输出电压。

于是就可以根据输入电压波形画出输出电压波形。

波形如下：

3.5整流电路结论：

综合以上分析，我们可以得出，当AB端输入正弦交流电（Ui所示）时，OX上就会得到脉动的直流输出电压（Uo所示）。

电压（电流）的方向不变（从上到下），大小在变（脉动直流）。

单相桥式整流电路的工作原理，如果用一句话来总结，那就是：

两两成对，交替导通。

4．接下来讲滤波电路。

4.1滤波电路的作用：

把输出电压变得更加平滑。

因为整流之后的输出电压波动很大，很多设备不能使用。

4.2滤波电路的分类：

电容滤波、电感滤波、组合滤波。

工程中，用得最多的是电容滤波。

因为电容滤波电路简单，成本低，效果好；不好的是给整流二极管带来很大的冲击电流，还会产生高次谐波，对电网有较大影响。

电感滤波体积大、成本高（需要用铜或铝做成线圈），多用于大电流场合。

组合滤波多用于要求较高的场合。

电感滤波之后，往往会加一个电容，电感和电容就组成了组合滤波电路，当然还有电阻与电容组合而成的滤波电路。

4.3画出电容滤波电路：

4.4电容滤波工作原理：

一种是教材上的解释，电容可以把直流隔断，又可以让交流通过（隔直通交）。

整流之后的脉动直流既有直流成分，又有交流成分。

电容的作用就是保留直流成分，把交流成分滤掉（交流通过电容返回电源）。

这样一来，就只剩直流了。

另一种解释是，电容是储能元件。

当输入电压高时，输入不光给负载供电，还给电容充电，这时电容上储存有相当的电能，当输入电压由高转低，电容就给负载放电。

当输入电压又升高后，又给电容充电。

如此周而复始，在负载上就得到了比原来高且平滑的电压。

工作原理示意图如下：

4.5经过滤波后的波形如下图所示：

上述波形中，弯曲的部分是输入给电容充电（当然此时输入还给负载供电），直线部分是电容给负载放电。

波形的平滑程度取决于R与C的乘积。

R与C的乘积越大，波形就越平滑；R与C的乘积越小，波谷就越深。

5．总结：

经过上面的讲述，同学们对整流有一定的认识，但是理解不透彻；对滤波就是稍微有点概念，对工作原理理解不了。

反思：

面对同学们的困惑，我向同一教研组的其他老师请教，他们也想不出好的讲解方法来。

我又到网上搜索相关的教案、视频、动画等资料，发现大同小异，跟我讲的大体相当。

1．后来我想起同学们在听整流时，对为什么会产生图中折线电流表示不理解。

于是我在下一个班讲解为什么会出现折线所示电流时换成另外一种讲法。

2．按电流方向往下走。

电流从正极A出发。

这时有两个方向，流过哪些只二极管呢？

流过D4不可能（电流方向与二极管方向相反），只能从D1流过。

这时也有两个方向，可从D2流过不可能（电流方向与二极管方向相反），只能经X流过电阻R1。

这时又有两个方向，从D3流过还从D4过呢？

把各点电压标上去，就一目了然。

假设某一时刻AB间的电压为12V。

令B点电压为0V，则A点电压为12V。

因为二极，D3的阳极电压是0.7V。

电流是不能从低电压低的地方流向电压高的地方，所以只能从D3流过。

同理，电流到达D3阴极后，也不能经D2流过，只能回到电源负极B。

电流流向如下图所示：

从图中可以看出，D2和D4反向截止，没有导通。

我们干脆把D2和D4从图中擦掉，得到下图。

再把图中二极管移动一下位置，得到下图。

同理，当交流电下正上负时，可以得到如下图所示电流：

再做一下变形，即可得到。

经过如此讲述，同学们对于折线所示电流有了较为清晰的认识。

3．接下来说说对滤波电路讲解所做的改变。

同学们对于滤波本身没有太多的认识，因此我举一个关于水电站例子说明滤波的作用。

这是一座水电站示意图。

水库的上游有很多条河流，把水流到水库储存起来。

大坝下游装有发电机。

上游河流的水流是不稳定的，时大时小。

造成水流不稳定的因素有很多，比如季节变化、天气原因、农田灌溉、蓄洪泄洪等。

而大坝下游的发电机却要求供水非常稳定，要不然发出的电时高时低，用起来很不方便。

把上游河流的水流比如成整流之后输出的电流是恰当的：

方向不变，大小时刻在变。

而供给发电机的水流却要求非常稳定，就好比滤波之后的电压。

解决这个问题的办法，就是在中间建一个水库。

当上游戏河流水流大的时候，上游河流的水不光给发电机供水，还把多余的水储存在水库里，当上游河流水流较小的时候，水库就放出一部分水供给发电机，保证供给发电机的水流稳定。

此处水库的作用就相当于整流滤波电路中的电容：

当输入电压较高时，输入电压不光给负载供电，还把多余的电能储存在电容里，当输入电压由高降低后，电容就把储存在其中的电能释放出来，这样就保证负载上得到了平滑的电压。

水电站中，水库越大，调节能越强；整流滤波电路中，电容越大，输出越平滑。

经过这样讲述，同学们对整流滤波电路理解深刻多了。

经过此次改变，我发现给中职生讲课时，要针对他们基础比较薄弱、理解能力不是很强的特点，做一些改变，力求深入浅出、形象生动，举一些贴近生活的实例，才能让同学们学得进、记得牢，而不是单纯地把理论讲得多么透彻。

有时为了讲清某个知识点，需要反复讲多次，甚至用不同的讲解方法讲多次，才能达到比较好的效果。

【课题】正弦交流电基本概念

【课时】1课时

【教学目标】

1、掌握正弦交流电的基本概念。

2、了解正弦量的三要素。

【教学重点】

正弦交流电的三要素。

【教学难点】

正弦交流电的角频率、瞬时值、最大值、有效值、相位、初相位和相位差。

【教学过程】

【一、导入新课】

在生活中同学们都经常听说直流电和交流电，那么同学们是否知道我们教室里所使用的电到底是直流电还是交流电呢？

【二、讲授新课】

1.2.1 正弦交流电的基本概念

正弦交流电的波形

1、交流电：

大小和方向随时间按正弦规律做周期性变化的电量，符号AC。

2、基本电量：

正弦交流电流、正弦交流电压、正弦交流电动势。

3、解析式：

i（t）=Imsin（ωt+

）

u（t）=Umsin（ωt+

）

e（t）=Emsin（ωt+

）

ImUmEm————振幅（峰值或最大值）

ω——角频率（rad/s）

——初相位（弧度或度）

1、交流电的大小

1、瞬时值：

交流电在任意时刻的数值，用小写字母表示，例如e、i、u。

2、最大值：

交流电在变化过程中出现在最大瞬时值，用大写字母并在右下角标m表示，例如Im、Um、Em。

3、有效值：

规定用来计量交流电大小的物理量，用大写字母表示，例如U、I、E。

如果交流电通过一个电阻时，在一个周期内产生的热量与某直流电通过同一电阻在同样长的时间内产生的热量相等，就将这一直流电的数值定义为交流电的有效值。

正弦交流电的有效值和最大值之间的关系为

=Um或Um=

U

练习题：

已知，u（t）=500sin（200t+45°），求Um、U和第5秒时的瞬时值。

解：

Um=500V，U=

=

=250

V,u（5）=500sin（200×5+45°）V

2、交流电的频率和周期

1．周期：

交流电变化一个循环所需要的时间，用T表示，单位是秒（S），如图所示。

2．频率：

每秒钟内正弦交流电往复变化的次数，也就是交流电在每秒钟完成的周期数，单位是[赫兹]（Hz）。

频率和周期是互为倒数，即

f=

正弦交流电的周期

3．角频率：

发电机的转子转动一圈,正弦交流电就变化一个周期,即交流电的电角度变化了2π弧度或360°.我们把正弦交流电在一秒内变化的电角度,.称为正弦交流电的角频率，单位是弧度/秒（rad/s）。

角频率与周期T、频率f之间的关系为

ω=2πf=

练习题：

我国供电电源的频率为50Hz，称为工业标准频率，简称工频，其周期为多少？

角频率为多少？

解：

T=

s=s

ω=2πf=2⨯3.14⨯50rad/s=314rad/s

即工频50Hz的交流电，每s钟变化一个循环，每秒钟变化50个循环，电流方向每秒改变100次。

3 交流电的相位与初相角

正弦交流电的相位

相位：

正弦交流电流在每一时刻都是变化的，（ωt+

0）是该正弦交流电流在t时刻所对应的角度。

初相角：

t=0所对应的角度

0。

相位差：

两个同频率的正弦量子任何瞬时的相位之差。

i1（t）=Imsin（ωt+

1）i2（t）=Imsin（ωt+

2）

=（ωt+

1）—（ωt+

2）=

1——

2

当

1>

2时，i1比i2超前

角；当

1=

2时，同相位；当

1=-

2时，互差180度，反相位；当

1<

2时，i1比i2滞后

角。

【三、课堂小结】

1．正弦量的三要素：

频率、幅值和初相位。

2．初相位是确定正弦量初始值的，而且初相位因计时起点（t=0）取得不同而不同；

3、周期与频率互为倒数；

4．相位差是两个同频正弦交流电的初相位之差，它不随计时起点而变化；

5．初相位、相位差和相位都是电角度，但意义是不同的。

【四、作业】

P33-34页

一、填空题：

10、11；二、判断题：

9、10；三、计算题：

1。