Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электроника. Лабораторный практикум. В 2 частях. Ч.1. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 136 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Структуру тиристора можно изобразить в виде двух транзисторов разной электропроводности, соединенных между собой так, как показано на рис. 27.

Коллекторный ток транзистора VT2 является базовым током транзистора VT1, и наоборот, коллекторный ток транзистора VT1 является базовым током транзистора VT2. В такой схеме возникает внутренняя обратная связь, которая после включения тиристора делает цепь управления неэффективной, так как оба транзистора поддерживают друг друга в открытом состоянии и без цепи управления, т. е. закрыть тиристор по цепи управления невозможно. Поэтому он называется однооперационным тиристором, или в зарубежной терминологии SCR (Silicon Controled Rectier). Для запирания тиристора необходимо каким-либо способом снизить анодный ток до нуля и удерживать его на нулевом уровне в течение времени рассасывания неосновных носителей, накопившихся в базах транзисторов VT1 и VT2.

а) б)

VT2

–

Рис. 27. Структура (а) и схема (б) двухтранзисторной

модели тиристора

VT1

к2

к1

–

Основные тенденции развития тиристорных выпрямителей

= ω= α

определяются увеличением граничных параметров тиристоров, использованием более эффективных способов охлаждения (жидкостных, испарительных) и усовершенствованием и упрощением систем управления. Все это позволяет реализовать все большие мощности при умеренных весогабаритных показателях.

Характерной особенностью управляемых тиристорных выпрямителей является возможность воздействия на выходной параметр (ток, напряжение) сигналом управления лишь один раз в течение полупериода питающего фазного напряжения. Закрытие тиристоров происходит при снижении тока ниже значения тока удержания.

Принципиальная электрическая схема трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя представлена на рис. 28.

Временные диаграммы (рис. 29), поясняющие работу выпрямителя, приведены при допущении, что тиристоры являются идеальными элементами без потерь, а индуктивность сглаживающего дросселя L → ∞, ток нагрузки полностью сглажен и угол управления тиристорами выпрямителя α = 0.

При допущениях, принятых для трехфазного двухполупериодного выпрямителя, справедливы следующие основные расчетные соотношения.

Среднее значение напряжения на выходе выпрямителя U

имеет

dα

следующий вид при аналитическом описании:

гдеU

–действующее значение фазного напряжения на вторичных

U U tdt

6 sin cos ,

∫

(34)

обмотках трансформатора.

Формула (34) отражает зависимость среднего значения напряжения на выходе от угла управления. Данная зависимость называется регулировочной характеристикой.

Среднее значение тока, протекающего через нагрузку:

= = α

–сопротивление нагрузки.

где R

нн

cos ,

(35)

VS1

b c

VS3

VS5

VS 1, VS3, VS5

VS2, VS4,

VS6

(α = 0°)

VS2

VS4

VS6

Рис. 28. Принципиальная электрическая схема трехфазного

двухполупериодного тиристорного выпрямителя

2a u2b u2c

T/6 T/3 2T/3 5T/6

T/2 T 3T/2 2T

VS1 VS3 VS5 VS1 VS3 VS5

VS4 VS6 VS2 VS4 VS6 VS2

dα

Рис. 29. Временные диаграммы, поясняющие работу

выпрямителя приуглеуправления α = 0

Среднее и действующее значения тока, протекающего через

тиристоры выпрямителя (VS1–VS6):

ти р.

(36)

=0;

тир.действ

= .

(37)

Максимальное значение напряжения на тиристорах:

тир.макс

5.2. Описание лабораторного модуля

Рис. 30. Модуль «Тиристорный

преобразователь»

=232 .

(38)

В комплект лабораторной установки входят следующие модули: «Тиристорный преобразователь», «Нагрузка», «Модуль питания», «Мультиметры», модуль «Измерительный» и «Измеритель мощности». Лицевая панель модуля «Тиристорный преобразователь» представлена на рис.30. На ней изображена мнемосхема и установлены коммутирующие, регулирующие и измерительные элементы, а также гнезда для внешних соединений (Х1…Х20). На мнемосхеме показаны трансформатор T и реверсивный тиристорный преобразователь, состоящий из комплекта «Вперед» (UZ1) и комплекта «Назад» (UZ2). С помощью тумблера SA1 устанавливают заданные параметры трансформатора (факти чески подключают дополнительные реакторы). Параметры трансформатора, зависящие от положения тумблера SA1, приведены в табл. 9.

Параметры трансформатора

Таблица 9

Поло-

жение тумб-

лера

Первичное

фазное на-

пряжение

U1, В

1 220 48 4,3 1,65

2 220 48 0,3 1,5

Вторичное фазное

напряжение U2, В

Индуктивное со-

противление рас-

сеяния, приведен-

ное к вторичной

стороне xa, Ом

Активное со-

противление,

приведенное

к вторичной

стороне ra, Ом

В модуле установлена система управления (СУ) преобразователя, построенная на основе микроконтроллера. При подаче напряжения на гнезда А, В, С микроконтроллер СУ обеспечивает требуемый порядок включения элементов схемы, в том числе контактора К1, и подачу управляющих импульсов на тиристоры в соответствии с заданным углом управления. Потенциометр RP1 используют, чтобы регулировать напряжения на входе СУ для установки требуемого угла управления. Измерительный прибор Р1 служит для измерения угла управления α.

В модуле «Тиристорный преобразователь» установлены датчики тока (ДТ) и напряжения (ДН), служащие для получения осциллограмм напряжений и токов в схеме. На гнезда Х16 и Х17 подаются сигналы напряжения, а на гнезда Х19 и Х20 – сигналы тока. Гнезда Х15, Х18 и общий провод «⊥» служат для подключения выходных цепей ДН и ДТ к осциллографу.

Коэффициент преобразования датчиков напряжения k коэффициент преобразования датчиков тока k

= 0,25 А / В. Факти-

= 40,

ческие значения напряжения и тока определяются умножением значений, измеренных при помощи осциллографа, на соответствующий коэффициент датчика. С помощью тумблеров SA2 и SA3 изменяют полосу пропускания датчиков, что позволяет наблюдать на экране осциллографа сигнал (положение «2») или его первую гармонику (положение «1»).

Питание модуля «Тиристорный преобразователь» осуществляется через гнезда А, В, С на лицевой панели от источника трехфазного переменного напряжения (линейное напряжение 380В) через автомат QF2, расположенный в модуле питания. Максимальный выпрямленный ток установки не должен превышать I

= 1 A. Модуль «Тиристор-

ный преобразователь» снабжен защитой от перегрузки, срабатывающей при токе I

= 2 A.

Нагрузкой для модуля «Тиристорный преобразователь» является модуль «Нагрузка» (рис.31), который обеспечивает работу исследуемого преобразователя на активно-индуктивную нагрузку. Налицевой панели изображена мнемосхема и установлены коммутирующие и регулирующие элементы. В нагрузке регулируются только активные сопротив-

Рис. 31. Модуль «Нагрузка»

ления, а индуктивности остаются почти неизменными. Регулиро-

вание производится переключателем SA1. Значения резисторов, соответствующие положениям переключателя, приведены втабл.10.

Таблица 10

Активное сопротивление нагрузки

Положение переключателя SA1 1 2 3 4 5 6 Сопротивление нагрузки, Ом 100 200 400 600 1000 1600

Рис. 32. Принципиальная электрическая схема исследования

трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя

Измерительные приборы

Измеряемые величины

Действующее значение вторичного напряжения трансформатора U

Среднее значение выпрямленного напряжения U

Среднее значение выпрямленного тока I

Обозна-

чение

прибора

Предел

измере-

ния

Месторасполо-

жение прибора

(название модуля)

PV1 ~ 0…200 В Мультиметры

PV2 = 0…200 В Мультиметры

PA1 –

Модуль измерительный

Таблица 11

Датчики

Таблица 12

Измеряемый сигнал

Мгновенное значение выпрямленного напряжения u

Обозначе-

ние прибора

ДН1

Месторасположение при-

бора (название модуля)

Тиристорный преобразователь

В данной работе используется одна фаза модуля «Нагрузка». Сглаживающий реактор L1 индуктивностью 80 мГн вместе с резистором RP1 выполняют роль регулируемой активно-индуктивной нагрузки. Втабл. 11 приведены измерительные приборы, а в табл.12– датчики тока и напряжения, используемые в лабораторной работе, в соответствии с принятыми обозначениями на принципиальной схеме (рис. 32).

5.3. Методические указания по выполнению лабораторной работы

Соберите цепь для выполнения лабораторной работы в соответствии с принципиальной электрической схемой исследуемого трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя, представленной на рис.32. В модуле «Тиристорный преобразователь» переключите тумблер SA1 в положение, соответствующее заданным параметрам трансформатора (в соответствии с указаниями преподавателя). Установите переключатель SA1 на модуле «Нагрузка» в положение максимального сопротивления (крайнее правое положение). Установите переключателем SA1 необходимое сопротивление на модуле «Нагрузка».

При включенном автомате QF1 «Модуля питания» запрещается переключать тумблер SA1 в модуле «Тиристорный преобразователь», изменять места включения измерительных модулей и производить другие пересоединения. Порядок выключения – обратный. Выключатель «Модуль питания стенда» выключается только в конце работы. При срабатывании защиты по току необходимо отключить автомат QF1 «Модуль питания», проверить схему, включить автомат «Модуль питания».

Тумблеры SA2 и SA3 датчиков напряжения ДН1 и тока ДТ1 вмодуле «Тиристорный преобразователь» установите в положение«2»

(фильтр выключен). Установите требуемые пределы измерений наизмерительных приборах согласно табл.11 и 12.

Снимите осциллограммы выпрямленного напряжения u

Дляэтого подключите выходы осциллографа к датчику напряжения ДН1 (канал CH1 – гнездо X15, корпус осциллографа соедините с гнездом «⊥»). Проверьте величину заданного угла α и сопротивление нагрузки R

. Сохраните осциллограммы udα.

Измерьте и запишите действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора вольтметром PV1 модуля «Мультиметры» и, варьируя угол управления α, рассчитайте и постройте регулировочную характеристику в соответствии с формулой (34).

Регулировочные характеристики выпрямителя U

= f(α) сни-

dα

мают при двух разных сопротивлениях нагрузки (по указанию преподавателя), изменяя угол α ручкой потенциометра RP1 в модуле «Тиристорный преобразователь» так, чтобы выпрямленное напряжение U

изменялось в диапазоне от максимального значе-

dα

ния до нуля. Результаты измерений занесите в табл. 13. Постройте характеристики на одной координатной плоскости.

Таблица 13

Регулировочная характеристика

№

…

№

…

= … Ом R

α = … град U

Внешняя характеристика

α = … град α = … град

, А Ud, В Id, А Ud, В

, В α = … град Ud, В

= … Ом

Таблица 14

Снимите внешние характеристики Ud = f (Id) при заданных значениях α (по указанию преподавателя). Характеристики снимайте, изменяя ток нагрузки I

переключателем SA1 в модуле «Нагрузка».

Результаты измерений занесите в табл. 14. Постройте характеристики на одной координатной плоскости. По формуле (36) рассчитайте теоретическую зависимость и нанесите ее на график.

Снизьте ток нагрузки I

до нуля (установите переключатель

d α

SA1 модуля «Нагрузка» в крайне правое положение), выключите автомат QF2 модуля питания.

5.4. Содержание отчета

Отчет выполняется СТРОГО индивидуально и должен содержать следующие пункты:

1. Наименование и цель работы.

2. Принципиальные электрические схемы для выполненных

экспериментальных исследований.

3. Результаты экспериментальных исследований: таблицы, экспериментально снятые и построенные характеристики, обработанные осциллограммы.

4. Расчетная (теоретическая) зависимость, нанесенная на экспериментальную регулировочную характеристику.

5. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные величины, используемые при описании работы выпрямителей.

2. Объясните принцип работы трехфазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя.

3. По каким признакам классифицируются выпрямители?

4. Какова частота пульсации в изучаемой схеме?

5. Что такое внешняя характеристика выпрямителя?

6. Что такое регулировочная характеристика, от каких параметров зависит ее вид?

7. Будут ли осциллограммы, снятые в лабораторной работе, отличаться от временных диаграмм? Почему?

8. Порядок включения и выключения лабораторной установки. Какие переключения и при каких условиях запрещается производить?

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 136 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]