Практика 2.15

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Практическая работа № 2.15

«Исследование однофазного преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока при Активно-индуктивной нагрузке»

по дисциплине:

Технические средства систем автоматики и управления

Выполнил: :
студент гр. 5А06				Сергеев А. С.
Проверил:
канд. техн. наук, доцент ОЭЭ ИШЭ				Богданов Е. П.

Томск – 2024

Цель работы: углубить и закрепить знания по теме «Преобразователи частоты» предмета «Технические средства систем автоматики и управления».

Ход работы: Схема модели лабораторного стенда приведена на рисунке 1.

Виртуальная модель преобразователя частоты содержит:

 инвертор, выполненный на тиристорах VS1…VS4;

 систему управления инвертором;

 управляемый выпрямитель;

 осциллограф;

 индуктивную катушку;

 Амперметр РА и вольтметр PV, измеряющие ток и напряжение инвертора.

Рисунок 1 – Схема модели лабораторного стенда

Задание 1.1 Зарисовать кривые напряжения и тока преобразователя в различных положениях движка системы управления инвертором

Крайнее левое положение:

Кривые тока и напряжения для крайнего левого положения приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Кривые тока и напряжения для крайнего левого положения

Частота выходного напряжения и тока преобразователя рассчитывается по формуле:

где V - скорость развертки,

- число точек, соответствующих периоду колебаний.

Среднее положение:

Кривые напряжения и тока для среднего положения приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Кривая тока и напряжения для среднего положения

Частота выходного напряжения и тока преобразователя рассчитывается по формуле:

Крайнее правое положение:

Кривые напряжения и тока для правого положения приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Кривая напряжения для правого положения

Частота выходного напряжения и тока преобразователя рассчитывается по формуле:

Задание 1.2 Определение соотношений между токами и напряжениями преобразователя

Схема опыта определения соотношений токов и напряжений приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема опыта определения соотношений токов и напряжений

Соотношение токов из рисунка 5:

Соотношение напряжений из рисунка 5:

Рисунок 6 – Схема опыта определения соотношений токов и напряжений

Соотношение токов из рисунка 6:

Соотношение напряжений из рисунка 1:

Задание 1.3 Определение коэффициента полезного действия преобразователя

Коэффициент полезного действия можно рассчитать, как отношение выходной мощности к мощности на входе:

где и - выходная и входная мощности, соответственно.

Вывод: в ходе выполнения данной практической работы исследован преобразователь частоты, работающий на активно-индуктивную нагрузку. Получены значения токов и напряжения для крайнего левого, среднего и крайнего правого положения системы управления инвертора. Положения системы управления инвертора влияют только на частоту сигнала, при сдвиге регулятора вправо увеличивается частота. Для каждого положения рассчитаны частоты f. Определены соотношения токов и напряжений, соотношения токов являются постоянными и равны единице вследствие последовательного соединения инвертора и нагрузки, соотношения напряжений изменяется с изменением напряжения на выходе инвертора, так как наблюдается падение напряжения на нагрузке. Рассчитан коэффициент полезного действия преобразователя, который зависит только от напряжений и не зависит от токов, расчетное значение выше, чем у преобразователя, работающего на чисто активную нагрузку. Из-за наличия в схеме индуктивного элемента, кривая тока имеет плавные участки изменения значений, так как в индуктивных элементах ток изменяется плавно.

Список литературы

1. Кляйн Р.Я. Электрические и электронные аппараты. Ч. IV. Исследование силовых электронных аппаратов: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2011. – 130 с

2. Зайцев А. И. Силовая промышленная электроника: учеб. пособие / А.И. Зайцев. Воронеж: Издательство «Научная книга», 2007. Ч. 2. - 124 с.