Практика 2.16 и 2.17
.docxМинистерство 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 № 2.16 и 2.17
«Исследование преобразователя частоты с непостредственной связью при работе на активную и активно-индуктивную нагрузки»
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:
Описание моделей лабораторного стенда. Модели лабораторного стенда содержат:
Преобразователь частоты, выполненный на тиристорах VS1…VS18;
систему управления преобразователем;
нагрузочные сопротивления Ra, Rb, Rc;
активно-индуктивную нагрузку Ra–La, Rb–Lb, Rc–Lc;
осциллограф;
вольтметры PV1 и PV2;
амперметры PA1 и PA2.
Схемы моделей лабораторного стенда приведена на рис. 1, 2.
Рисунок 1 – Схема модели лабораторного стенда на активную нагрузку
Рисунок 2 – Схема модели лабораторного стенда на активно-индуктивную нагрузку
РАБОТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА АКТИВНУЮ НАГРУЗКУ
Задание 1.1 Зарисовать кривые напряжения на выходе преобразователя частоты в разных режимах при заданных значениях частоты.
Кривые напряжения для разных частот в режиме работы 1 приведены на рисунках 3-6.
Рисунок 3 – Кривая напряжения для частоты 21,43 Гц
Рисунок 4 – Кривая напряжения для частоты 10 Гц
Рисунок 5 – Кривая напряжения для частоты 6 Гц
Рисунок 6 – Кривая напряжения для частоты 3,06 Гц
Кривые напряжения для разных частот в режиме работы 3 приведены на рисунках 7-10.
Рисунок 7 – Кривая напряжения для частоты 21,43 Гц
Рисунок 8 – Кривая напряжения для частоты 10 Гц
Рисунок 9 – Кривая напряжения для частоты 6 Гц
Рисунок 10 – Кривая напряжения для частоты 3,06 Гц
Кривые напряжения для разных частот в режиме работы 2 приведены на рисунках 11-14.
Рисунок 11 – Кривая напряжения для частоты 16,67 Гц
Рисунок 12 – Кривая напряжения для частоты 8,82 Гц
Рисунок 13 – Кривая напряжения для частоты 5,56 Гц
Рисунок 14 – Кривая напряжения для частоты 3,06 Гц
Задание 1. 2. Определение соотношений между токами и напряжениями преобразователя
Схема для определения соотношений приведены на рисунке 15.
Рисунок 15 – Кривая напряжения в режиме 1 при частоте 21,43 Гц.
Соотношение токов:
Соотношение напряжений:
Задание 1. 3. Определение коэффициента полезного действия преобразователя
Коэффициент полезного действия рассчитывается, как отношения выходной мощности к мощности на входе:
где
и
–
выходная и входная мощности, соответственно.
Задание 1. 4. Зарисовать кривые фазных напряжений преобразователя в режиме 1 для частоты 16,67 Гц.
Кривые фазных напряжений в режиме работы 1 при частоте 16,67 Гц приведены на рисунках 16-18.
Рисунок 16 – Кривая фазного напряжения на фазе А
Рисунок 17 – Кривая фазного напряжения на фазе B
Рисунок 18 – Кривая фазного напряжения на фазе C
2. РАБОТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА АКТИВНО-ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ.
Задание 2. 1. Снять кривые напряжения на выходе преобразователя при заданных значениях частоты.
Кривые напряжения преобразователя для различных частот приведены на рисунках 19-22.
Рисунок 19 – Кривая напряжения для частоты 16.67 Гц
Рисунок 20 – Кривая напряжения для частоты 8.82 Гц
Рисунок 21 – Кривая напряжения для частоты 5.56 Гц
Рисунок 22 – Кривая напряжения для частоты 2.94 Гц
Задание 2.2 Определить соотношение между токами и напряжениями преобразователя.
Схема для определения соотношений токов и напряжений приведена на рисунке 23.
Рисунок 23 – Схема для определения соотношений токов и напряжений
Соотношение токов из рисунка 23:
Соотношение напряжений определяется из рисунка 6:
Задание 2.3 Изменяя частоту, снять зависимости выходного напряжения и тока от частоты
Снятые показания приведены в таблице 1.
Таблица 1.
|
2,94 |
5,56 |
8,82 |
16,67 |
|
254 |
247 |
242 |
237 |
|
85,2 |
45,7 |
28,5 |
14,9 |
Задание 2.4 Построить зависимости выходного напряжения и тока от частоты
Построенные
зависимости выходного напряжения и
тока от частоты
приведены на рисунках 24 и 25.
Рисунок
24 – Зависимость выходного напряжения
от частоты
Рисунок 25 – Зависимость выходного тока от частоты
Задание 2.5 Определение коэффициента полезного действия преобразователя
Коэффициент полезного действия рассчитан по формуле:
где и - выходная и входная мощности соответственно.
Вывод:
в
ходе выполнения практической работы
исследован преобразователь частоты с
непосредственной связью при работе на
активную и активно-индуктивную нагрузки,
получены зависимости выходного напряжения
и
выходного тока от частоты
,
определены
соотношения между токами и напряжения
и рассчитан коэффициент полезного
действия преобразователя.
Зависимость выходного тока
от частоты
имеет убывающий вид из-за активно-индуктивной
нагрузки, так как индуктивность
обуславливает запаздывание тока
относительно напряжения из-за невозможности
изменения мгновенно.
При активной нагрузке не появляются участки отрицательного напряжения анодной группы, а катодная группа вступает в работу после спада до нуля полуволны напряжения. С помощью системы управления можно задать момент включении тиристорных групп, выбирая требуемый режим работы.
При активно-индуктивной нагрузке появляются участки отрицательного напряжения анодной группы и тиристоры отключается только после заданного угла регулирования, а затем вступает в работу катодная группа.
При увеличении частоты выходного напряжения преобразователя, количество пульсаций увеличивается, поэтому среднее выпрямленное напряжение повышается. Преобразование кривые напряжения равномерно распределяются по фазам через каждые 120º.
Список литературы
Кляйн Р.Я. Электрические и электронные аппараты. Ч. IV. Исследование силовых электронных аппаратов: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2011. – 130 с
Зайцев А. И. Силовая промышленная электроника: учеб. пособие / А.И. Зайцев. Воронеж: Издательство «Научная книга», 2007. Ч. 2. - 124 с.