Электронные преобразовательные устройства лабораторный практикум3

3.9. Изменяя сопротивление реостата А10, следить за изменением значения выпрямленного тока Id преобразователя А8 (не превышая 1 А) и записывать показания вольтметра Р.1.1 и амперметра Р1.2 в сводную таблицу. Снять осциллограммы выходного напряжения.

3.10.Повторить процедуру, описанную в п. 3.9, для емкостной, индуктивной, активно-индуктивной, активно-емкостной нагрузок.

3.11.По завершении эксперимента отключить источник G1, питание преобразователя А8, блок мультиметра Р1.1.

3.12.Используя данные сводной таблицы, графически по-

строить естественные внешние характеристики Ud = f(Id) выпрямителя при различных видах нагрузки.

Содержание отчета

1.Рисунок схемы соединения блоков, на основе которой проходила соответствующая часть лабораторной работы.

2.Осциллограмма исследованных участков схемы.

3.Сводная таблица данных и диаграмма для каждой части лабораторной работы, где было необходимо построить те или иные характеристики преобразователя.

4.Графики экспериментально полученных характеристик.

21

Контрольные вопросы

1.Что такое внешняя характеристика?

2.Что подразумевается под режимом непрерывного тока тиристорного преобразователя?

3.Сравните исследованные схемы:

–по жесткости внешних характеристик;

–по величине Ed 0 .

4. Нарисуйте диаграммы напряжений на нагрузке, тока нагрузки вторичной и первичной обмоток трансформатора, напряжения и тока вентиля в каждой из исследуемых схем в режимах непрерывных и прерывистых токов.

22

Лабораторная работа № 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

И СНЯТИЕ ГРАФИКОВ НАПРЯЖЕНИЯ НАГРУЗКИ

Продолжительность работы – 4 часа

Цели работы: получить экспериментальное подтверждение теоретическим знаниям, освоить процедуру снятия напряжения нагрузки преобразователя.

Основные теоретические положения

Выпрямители обычно классифицируют следующимобразом:

–помощности (маломощные, среднеймощности, мощные);

–понапряжению(низкого, среднего ивысокого напряжения);

–по числу фаз напряжения, подаваемого на схему выпрямления (однофазные, трехфазные, многофазные);

–по виду силовых электронных ключей;

–по числу выпрямляемых полуволн (однополупериодные и двухполупериодные);

–по построению схем выпрямления (нулевые, однотактные: ток по вторичной обмотке протекает в одном направлении,

имостовые, двухтактные).

Однофазная однополупериодная схема (рис. 3.1). Эта схема является самой простой, требует для своей реализации минимальное количество вентилей. Однако она обладает большим числом недостатков и поэтому в электроприводе используется редко.

Uобр max = U2m = πUd 0 ;

23

Uобр max = π.

Ud 0

Рис. 3.1. Схема выпрямления с активной нагрузкой и форма напряжения на нагрузке

Недостатки данной схемы:

–в схеме имеют место повышенные пульсации напряжения

итока нагрузки вследствие низкой их частоты, равной частоте сети, а также вследствие прерывистости напряжения и тока (ко-

эффициент пульсаций напряжения Kпульс = ud max − ud min = π ); 2Ud 0 2

–схема загружает только одну из фаз трехфазной питающей сети, создавая тем самым асимметрию в загрузке фаз и, значит, асимметрию трехфазного питающего напряжения;

–схема создает асимметрию в загрузке «внутри» питающей фазы: работающая фаза загружается только в одну из полуволн питающего напряжения.

Однофазные двухполупериодные схемы выпрямления

(рис. 3.2). Особенностью однофазной двухполупериодной схемы со средней точкой (нулевым выводом) является то, что вторич-

24

ные полуобмотки трансформатора относительно его средней точки создают систему напряжений, сдвинутых относительно друг друга на θ = π (рис. 3.3).

Рис. 3.2. Однофазные двухполупериодные схемы выпрямления: а – схема со средней точкой (нулевым выводом), б – мостовая схема

Рис. 3.3. Диаграмма напряжения на нагрузке в однофазных двухполупериодных схемах

Точно такой же график получается при использовании мостовой схемы. Частота пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке в этих схемах в 2 раза выше, чем в однополупериодной схеме. Соответственно, снижены пульсации тока. Но при использовании однофазных двухполупериодных схем загружается только одна из фаз трехфазной сети питающего напряжения, что также создает асимметрию напряжения. Однако «внутри» рабочей фазы асимметрии нет.

Трехфазная нулевая схема выпрямления (однополупериод-

ная). В трехфазной схеме однополупериодного выпрямления

25

(рис. 3.4) частота пульсаций напряжения на нагрузке в 3 раза выше частоты сети, поэтому имеет место дальнейшее (по сравнению с предыдущими схемами) снижение пульсаций тока нагрузки. В схеме обеспечивается равномерная загрузка фаз, но остается асимметрия «внутри» каждой фазы (в каждой фазе есть ток при одной полярности напряжения и его нет при обратной). Это приводит к неудовлетворительному режиму работы питающего трансформатора, который в данной схеме обязателен. Необходимость питающего трансформатора обусловлена тем, что только при его наличии есть возможность подключить нагрузку к нулевой точке звезды на вторичной стороне.

Рис. 3.4. Трехфазная нулевая схема и форма напряжения на нагрузке в трехфазной нулевой схеме

Трехфазная мостовая схема выпрямления. Схема (рис. 3.5)

получила самое широкое распространение на практике и приме-

Рис. 3.5. Трехфазная мостовая схема

иформа напряжения на нагрузке

втрехфазной мостовой схеме

Эта схема характеризуется следующим:

–повышенной (6-кратной по отношению к частоте сети) частотой пульсаций напряжения и тока нагрузки. Но, как известно, чем выше частота пульсаций, тем легче она может быть сглажена известными методами;

–возможностью подключения питающего напряжения как непосредственно от сети, так и через согласующий трансформатор;

–минимальной мощностью (по сравнению с другими схемами) согласующего трансформатора;

–симметрией как в загрузке отдельных фаз, так и «внутри» каждой фазы;

–наилучшим использованием вентилей по напряжению,

ким из всех рассмотренных схем.

27

Порядок выполнения работы

1. Собратьсхему дляисследованияработы преобразователя.

1.1.Перед началом сбора схемы все блоки должны быть выключены(т.е. кнопки включения всеть не должнысветиться).

1.2.Собрать требуемую схему вентилей на основе схем соединения отдельных блоков, расположенных согласно рис. 3.6. Номера необходимых блоков указаны на рисунке в правом нижнем углу каждого блока в схеме.

Рис. 3.6. Трехфазная мостовая схема включения преобразователя

1.3. Обязательно следует соединить гнезда защитного за-

земления устройств, используемых в эксперименте, с гнездом РЕ источника G1 с помощью специальных проводов.

1.4. Для исследования величин токов и напряжений схемы необходимо включить в нее измерительную аппаратуру:

–амперметр включить последовательно с нагрузкой;

–вольтметр параллельно нагрузке (удобнее включить на выход преобразователя).

28

1.5. После того как схема собрана, необходимо, чтобы преподаватель проверил ее правильность.

2.Произвести настройку и включение блоков стенда.

2.1.Переключатели номинальных фазных напряжений вторичных полуобмоток трансформаторов А3 и А4 установить в положение 73 В.

2.2.Включить выключатели «СЕТЬ» блоков мультиметров Р1.1, Р1.2.

2.3.Включить выключатель «СЕТЬ» преобразователя А8.

2.4.Включить выключатель «СЕТЬ» датчиков тока и напряжений А6.

2.5.Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А8, установить по его индикатору минимальное значение угла

управления α.

2.6.В соответствии с выбранной для исследования схемой нажать кнопку «1Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» или «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А8 и удерживать ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

2.7.Включить источник G1. О наличии фазных напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

2.8.При необходимости можно выключить стенд, следуя в порядке, обратном порядку включения, и изменить участки, на которых необходимо проанализировать параметры токов/напряжений.

3. Определить характеристики.

3.1.Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А8, установить по его индикатору значение угла управления 0°.

3.2.Регулируя сопротивление реостата А10, установить по амперметру P1.2 выпрямленный ток преобразователя А8 равным, например, 0,5 А, но не более 1 А.

3.3.Подключить осциллограф в соответствии со схемой на рис. 3.6 и снять осциллограммы напряжения нагрузки преобразователя.

29

3.4.По завершении эксперимента отключить источник G1, питание преобразователя А8, осциллограф, блок датчиков тока и напряжений А6, блоки мультиметров Р1.1, Р1.2.

3.5.Изменить схему включения в соответствии с рис. 3.7.

Рис. 3.7. Однофазная мостовая схема включения преобразователя

3.6.Регулируя сопротивление реостата А10, установить по амперметру P1.2 выпрямленный ток преобразователя А8 равным 0,5 А, но не более 1 А.

3.7.Подключить осциллограф в соответствии со схемой на рис. 3.7 и снять осциллограммы напряжения нагрузки преобразователя.

3.8.По завершении эксперимента отключить источник G1, питание преобразователя А8, осциллограф, блок датчиков тока и напряжений А6, блоков мультиметров Р1.1, Р1.2.

3.9.Изменить схему включения в соответствии с рис. 3.8.

30