2756

-напряжение на уравнительном реакторе (точки 13 и 14);

-выпрямленное напряжение Ud (точки 17 и 18).

11. Установить переключатель «Нагрузка» в положение 3 (максимальный ток). Подключить осциллограф к контрольным точкам 17 и 18. Измерить угол коммутации вентильных токов γ при разных углах регулирования α. Результаты измерения занести в таблицу 8.5.

Таблица 8.5

Зависимость угла коммутации вентильных токов γ от угла регулирования α

в выпрямителе «Две обратные звезды с уравнительным реактором»

Письменно объяснить результаты эксперимента.

Содержание отчета

1.Схемы управляемых выпрямителей: трёхфазного мостового и «Две обратные звезды с уравнительным реактором».

2.Таблицы измерений.

3.Графики внешних характеристик.

4.Временные диаграммы работы управляемых выпрямителей: трёхфазного мостового и «Две обратные звезды с уравнительным реактором».

Контрольные вопросы

1.Нарисуйте принципиальную схему управляемого выпрямителя.

2.Для чего используются управляемые трёхфазные выпрямители?

3.Как выходное напряжение управляемого выпрямителя зависит от угла

регулирования α? Напишите расчётные формулы и нарисуйте семейство внешних характеристик.

4.Как влияет угол регулирования α на угол коммутации вентильных токов γ? Решите уравнение (8.3) относительно γ.

5.Нарисуйте временную диаграмму работы управляемого выпрямителя:

-напряжение на вторичной обмотке трансформатора U2;

-импульсы тока управления тиристорами;

-выпрямленное напряжение Ud;

-ток в тиристоре;

-напряжение на тиристоре.

41

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Трёхфазный зависимый инвертор

Цель работы: исследование схемы зависимого инвертора «Две обратные звезды с уравнительным реактором», наблюдение временных диаграмм работы инвертора, определение зависимости входного напряжения инвертора от угла опережения β.

Краткие теоретические сведения

Инвертированием называется процесс преобразования постоянного тока в переменный. Зависимые, или ведомые сетью инверторы должны быть согласованы по напряжению, частоте и фазе с трёхфазной сетью, в которую возвращается избыточная энергия из сети постоянного тока. Инвертирование применяется на электрифицированном транспорте при рекуперативном торможении, когда электродвигатели переводятся в генераторный режим. Зависимые инверторы выполняются по тем же схемам, что и управляемые выпрямители. Рассмотрим трёхфазный трёхпульсовый инверторный агрегат, выполненный по схеме с общим проводом. Схема агрегата представлена на рис. 9.1.

Для перевода схемы в режим инвертирования необходимо выполнить следующие условия:

1.Изменить полярность преобразовательного агрегата, иначе нельзя будет создать цепь тока инвертора. При работе агрегата в режиме выпрямителя замкнуты выключатели 1 и 3, при работе в режиме инвертора – выключатели 2 и 4.

2.Открыть схемой управления СУ тиристор той фазы, ЭДС в которой направлена встречно приходящему из контактной сети напряжению.

3.Управление режимом работы инвертора должно быть таким, чтобы обеспечивалась коммутация тиристоров под воздействием ЭДС сети. Для этого включение тиристоров осуществляется до момента естественной коммутации с

углом опережения β (рис. 9.2).

4. Из-за угла опережения β входное напряжение инвертора уменьшится пропорционально cosβ, поэтому для выравнивания напряжения холостого хода выпрямителя и инвертора необходимо изменить коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора, увеличив напряжение на вторичной

обмотке до величины U 2И = U 2В . cosβ

5. При увеличении тока нагрузки инвертора возрастает угол коммутации вентильных токов, из-за чего происходит уменьшение угла опережения, поэтому нормальная работа инвертора возможна только при выполнении неравенства

где γи – угол коммутации вентильных токов инвертора; δ – угол запаса.

Угол запаса зависит от времени закрывания тиристора и вводится для предотвращения опрокидывания инвертора в процессе работы на больших токах нагрузки.

42

6. Входная характеристика инвертора описывается выражением

где UИ.0.(β = 0) – начальная точка ограничительной характеристики инвертора; UИ.0.(β = 0) = 1,17U2И для схемы «две обратные звезды с уравнительным реактором»,

UИ.0.(β = 0) = 2,34U2И для мостовой схемы; β – угол опережения инвертора; А= sin mπ

– коэффициент наклона входной характеристики; uкз – напряжение короткого

замыкания преобразовательного трансформатора; I И – коэффициент загрузки,

I ИН

отношение тока инвертора к его номинальному току, т. е. входное напряжение инвертора увеличивается с ростом тока нагрузки.

Для достижения номинального тока нагрузки приходится применять компаундирование инвертора – пропорциональное увеличение угла опережения β в зависимости от увеличения тока нагрузки для обеспечения безопасной работы, т. е. для выполнения условия (9.1).

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа выполняется на стенде «Инверторный агрегат «Две обратные звезды с уравнительным реактором».

1.Установить регуляторы «Напряжение КС» в крайнее левое положение, «Угол опережения» в среднее положение.

2.Включить стенд выключателем, расположенным слева на задней панели.

3.Включить осциллограф и подключить вход Y к разъему «Измерение», а вход внешней синхронизации к разъему «Синхр».

4.Установить переключатель SA1 «Фаза преобразователя» в положение одной из шести фаз по указанию преподавателя.

5.Установить переключатель SA2 в положение 1, зарисовать осциллограмму напряжения в фазе вторичной обмотки трансформатора.

6.Снять входную характеристику инвертора UИ = f(IИ) при различных углах

опережения β, изменяя положение регулятора «Напряжение КС» и отмечая величину напряжения по вольтметру VИ и величину тока по амперметру IИ. Результаты измерения занести в таблицу 9.1.

Таблица 9.1

Входные характеристики трёхфазного инвертора

44

7. Измерить осциллографом угол коммутации вентильных токов инвертора при β = 30 0Эл. Результаты измерения занести в таблицу 9.2.

Письменно объяснить результаты эксперимента.

Содержание отчета

1.Схема инвертора «Две обратные звезды с уравнительным реактором».

2.Таблицы измерений.

3.Графики входных характеристик инвертора.

Контрольные вопросы

1.Для чего используются зависимые инверторы?

2.Перечислите условия перевода выпрямительно-инверторного агрегата из выпрямительного режима в инверторный режим.

3.Почему необходимо изменять полярность преобразователя при переходе

винверторный режим?

4.Для чего нужно открывать тиристор фазы, вступающей в работу, с опережением относительно момента естественной коммутации?

5.Почему входное напряжение инвертора зависит от угла опережения β?

6.Для чего изменяют коэффициент трансформации при переходе в инверторный режим?

7.Нарисуйте временную диаграмму работы инвертора:

-напряжение на вторичной обмотке трансформатора U2;

-импульсы тока управления тиристорами;

-напряжение на входе инвертора UИ;

-ток в фазе вторичной обмотки трансформатора.

8.Что такое «прорыв инвертора»? Из-за чего он происходит?

9.Что такое «опрокидывание инвертора»? Из-за чего оно происходит? Напишите неравенство, обеспечивающее безопасную работу инвертора.

45

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

Исследование двадцатичетырехпульсового выпрямителя

Цель работы: изучение схемы и теории работы двадцатичетырёхульсового выпрямителя, измерение токов и напряжений, исследование фазовых сдвигов между напряжениями вторичных обмоток, построение внешней характеристики.

Краткие теоретические сведения

Двадцатичетырёхпульсовые схемы выпрямления (m = 24) переменного тока обладают преимуществами по сравнению с 6-пульсовыми и 12-пульсовыми схемами, которые заключаются в повышении коэффициента мощности и снижении амплитуды пульсаций выпрямленного напряжения.

В двадцатичетырёхпульсовой схеме применяется последовательное соединение четырёх выпрямительных мостов. Преобразовательный трансформатор имеет одну сетевую (первичную) обмотку с числом витков равным ω1, и четыре вентильные (вторичные) обмотки, которые соединены: первая – в «звезду» ω21Υ, вторая – в «треугольник» ω22 , третья – в «звезду с

зигзагом +150» ω23Υб и ω23Υм, четвертая – в «звезду с зигзагом −150» ω24Υб и ω24Υм. На рис. 10.1 представлена схема двадцатичетырёхпульсового выпрямителя, на

рис. 10.2 – векторные диаграммы напряжений в вентильных обмотках преобразовательного трансформатора.

Мгновенное и среднее значение выпрямленного напряжения выпрямителя равно сумме соответствующих напряжений первого, второго, третьего и четвертого выпрямительных мостов, а ток каждого моста равен току нагрузки:

«звезду», коэффициент трансформации равен kTY = ω1/ω21Υ, для вентильной обмотки, соединённой в «треугольник», коэффициент трансформации равен

зигзагом +150» и «звезду с зигзагом −150» коэффициент трансформации для большего напряжения зигзага равен kTYб = ω1/ω23б, для меньшего напряжения зигзага – kTYм = ω1/ω23м. Поскольку число витков обмоток одинаково, знак зигзага получается соответствующим включением обмоток.

Выпрямительные мосты работают независимо друг от друга. На каждом интервале проводящего состояния ток проводят восемь диодов – по два в каждой мостовой схеме.

46

а2

b2

c2

a1

a3

Рис. 10.2. Векторные диаграммы напряжений в вентильных обмотках двадцатичетырёхпульсового выпрямителя

48

Среднее значение тока в диоде:

Максимальное обратное напряжение на закрытом диоде:

49