Исследование трехфазного выпрямителя

В работе используют следующие блоки стенда: ГТН, АВ1, АВ2, а также сменную панель 17Л-03/17 и съемные эле­менты: VI...V6 R_н 200 Ом, 360 Ом, 620 Ом, 750 Ом, I кОм (поочередно).

Для исследования трехфазного мостового выпрямителя со­бирают цепь, схема которой приведена на рис. 2.7. В качестве источника питания используют блок ГТН.

Внешнюю характеристику трехфазного выпрямителя U₀=f(I₀) снимают для 5 значений сопротивления R_н (200 Ом, 400 Ом, 600 Ом, 800 Ом, I кОм). Напряжение U₀ измеряют ампервольтметром АВ2, ток I₀— ампервольтметром AB1.

Таблица 2.4

Внешняя характеристика трехфазного выпрямителя

Rн, Ом	1000	750	620	360	200	100
U0, B
Iо, мА

Программа работы

1. Исследование однофазного выпрямителя.

1.1. Соберите цепь для исследования однофазного выпрями­теля, схема которого приведена на рис. 2.6:

1.1.1. Установите сменную панель 17Л-03/18.

1.1.2. Установите съемные элементы: диоды V1 - V4, R_н =360 Ом;

2. Включите осциллограф и подготовьте его к работе.

3. Включите стенд и используемые блоки АBl, АВ2, ИзмВ.

1.4.Получите осциллограмму выпрямленного напряжения, зарисуйте ее, укажите значения напряжений U_2m, U_Q.

1.5. Измерьте по осциллографу напряжения U_2m и U₀

U_{обр max}.

Результаты измерений занесите в табл. 2.1.

6. Снимите внешнюю характеристику U₀ ⁼f(I₀) поочеред­но устанавливая сопротивления нагрузки R_H = 200, 400, 600, 800, 1000 Ом. Результаты измерений занесите в табл. 2.2. Пост­ройте внешнюю характеристику.

7. Установите емкость, С1ф = 50 мкФ и R_н = 360 Ом, со­блюдая полярность включения конденсатора.

8. Получите осциллограмму напряжения, зарисуйте ее.

9. Снимите внешнюю характеристику U₀ = f(1₀) вып­рямителя с емкостным фильтром, поочередно устанавливая сопротивления нагрузки R_H = 200 Ом, 360 Ом, 620 Ом, 750 Ом, I кОм. Результаты измерений занесите в табл. 2.2. По­стройте внешнюю характеристику выпрямителя с емкостным фильтром.

1.10. Определите коэффициенты пульсации К_пф.

2. Исследование трехфазного выпрямителя.

2.1. Соберите цепь для исследования трехфазного мостового выпрямителя, схема которого приведена на рис. 2.7.

1. Установите сменную панель 17Л-03/17.

2. Установите съемные элементы: V1... V6, Rн=360 Ом.

2. Включите стенд и блоки ABl, АВ2, ГТН.

3. Получите осциллограмму трехфазного напряжения и за­рисуйте ее, обозначьте напряжение U₀. Снимите внешнюю ха­рактеристику U₀ =f(I_Q) поочередно устанавливая R_H = 200 Ом, 400 Ом, 600 Ом, 600 Ом, I кОм. Результаты измерений занесите в табл. 2.4. Постройте характеристику U₀ =f(I₀).

3. Запишите технические данные приборов.

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Принципиальные схемы.

3. Таблицы результатов измерении.

4. Расчет К_пф.

5. Осциллограммы напряжений.

6. Графики внешних характеристик.

7. Краткие выводы и анализ полученных результатов.

8. Технические данные использованных приборов.

Контрольные вопросы

1. Как изменится форма и величина напряжения на нагру­зочном резисторе выпрямителя, если параллельно R_H подклю­чить конденсатор?

2. Как изменится значение коэффициента пульсации одно­фазного выпрямителя, если увеличить емкость фильтра?

Работа № 3 ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Цель работы: Исследование однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя. Приобретение практичес­ких навыков в измерениях и вычислениях основных параметров и характеристик управляемого выпрямителя.

Принципиальная схема, основные параметры и характеристики управляемого выпрямителя

Управляемые выпрямители — это электронные ус­тройства, которые кроме выпрямления переменного напряже­ния (тока) осуществляют управление этим напряжением в оп­ределенных пределах.

В промышленности часто требуется не только преобразовать переменное напряжение в постоянное, но и плавно изменять значение выпрямленного напряжения. Управлять (регулировать) выпрямленным напряжением можно как по цепи переменного напряжения, так и по цепи выпрямленного напряжения, (тока).

Более экономичным и удобным способом управления, ко­торый получил широкое распространение, является управление выпрямленным напряжением (током) в процессе выпрямления.

Управляемые выпрямители выполняются по тем же схемам, что и неуправляемые выпрямители, классифицируются по тем же признакам.

В настоящей работе исследуют однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель, выполненный по мостовой схе­ме (рис. 3.1). Мостовая схема содержит два неуправляемых венти­ля — диоды VЗ, V4 и два тиристора— VS1, VS2. Для управления тиристорами выпрямитель содержит блок управления А. Управле­ние выпрямленным током (напряжением) осуществляют за счет изменения момента времени отпирания (включения) тиристоров.

Для этого на управляющий электрод каждого тиристора подают импульсное напряжение, сдвинутое по фазе относительно начала положительной полуволны анодного напряжения. Такой сдвиг по фазе называют углом управления и обозначают α, а спо­соб управления называют импульсно-фазовым. Для формирова­ния импульсов, которые называют управляющими, и получения регулируемого угла управления в выпрямителях имеется блок уп­равления. Принципиальная схема блока управления, выполнен­ная по "горизонтальному" принципу, приведена на рис. 3.2.

На схеме можно выделить следующие основные узлы и эле­менты: фазовращаюший мост (ФВМ), формирователь отрица­тельных полуволн переменного напряжения (ФОП), усилитель-ограничитель (УО).

Фазовращатель содержит понижающий трансформатор со средней точкой вторичной обмотки (трансформатором служит блок стенда ИсН1 в на схеме показаны только выходные гнезда вторичной обмотки: 15 В и "Общ"), конденсатор CI и перемен­ный резисторR1. Диоды V1 и V2 служат для выделения только отрицательных полуволн переменного напряжения.

Усилитель-ограничитель выполнен на транзисторах VTЗ и VT4. Выходное напряжение усилителя, имеющее трапецеидальную форму, поступает на дифференцирующие цепочки С2, R6 и C3,R7. На управляющие электроды тиристоров необходимо пода­вать импульсы только положительной полярности, поэтому на выходе блока управления имеются диоды V5, V6.

Время поступления импульсов управления или точнее угол управления а изменяют с помощью переменного резистора R1 в пределах от 0 до 160°. Временные диаграммы, иллюстрирую­щие принцип действия мостового однофазного управляемого выпрямителя, приведены на рис. 3.3. В том случае, когда угол управления α = 0, напряжение на нагрузке будет максимальным (рис. 3.3.a). При увеличении угла α напряжение U₀ будет умень­шаться. На рис. 3.3 изображена осциллограмма напряжения при α = 0, α = 60° и α = 90°. При α = 180° напряжение на нагрузке становится равным нулю.

Зависимость напряжения U_0α или выпрямленного тока I_0α от угла управления α называют регулировочной характеристикой управляемого выпрямителя. Она определяется из выражения для среднего значения напряжения на нагрузке:

где U₀ — среднее значение напряжения на нагрузке при α = 0; U₂ — действующее значение напряжен

ИсН2

Рис. 3.1. Схема для исследования управляемого выпрямителя

ия на диагонали моста. Аналогично:

где I₀ — среднее значение тока нагрузки при α = 0.

На рис. 3.4 приведена регулировочная характеристика уп­равляемого выпрямителя при чисто активной нагрузке.

Рис. 3.4. Регулировочная характеристика