2. Лабораторная работа «исследование однофазного двухтактного выпрямителя»

Цель работы: исследование электромагнитных процессов, энергетических и нагрузочных характеристик однофазного двухтактного выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку.

Указания к выполнению работы

Однофазный мостовой выпрямитель (двухтактная схема на рис. 4.9) является, вероятно, самой распространенной из всех схем выпрямления.

Рис. 4.9. Однофазный мостовой выпрямитель с активно-индуктивной нагрузкой

Нагрузка выпрямителя имеет индуктивный характер при питании выпрямленным током обмоток электромагнитов, втягивающих катушек электрических аппаратов или при использовании дросселей в качестве первого элемента фильтра источников питания устройств автоматики и электропривода.

При обычно выполняющемся условии схема на рис. 4.9 характеризуется следующими соотношениями [5].

Параметры выходной электрической энергии выпрямителя:

– средневыпрямленные значения напряжения и тока

, , (4.36)

где – действующее значение переменного синусоидального напряжения на входе выпрямителя, равное 220 В (рис. 4.9);

– частота гармонических составляющих выпрямленного напряжения

, (4.37)

где n 1, 2, 3 – последовательный ряд чисел;

– коэффициент пульсаций по гармоническим составляющим выпрямленного напряжения

; (4.38)

– коэффициент сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения

. (4.39)

Параметры вентилей:

– среднее, действующее и максимальное значения прямого тока диодов

, ,

; (4.40)

– амплитуда обратного напряжения на каждом диоде

. (4.41)

Параметры преобразовательного трансформатора:

– действующие значения тока и напряжения сетевой обмотки трансформатора

, ; (4.42)

– полная мощность сетевой обмотки трансформатора

(4.43)

Параметры входной электрической энергии:

– частота гармонических составляющих входного тока выпрямителя

; (4.44)

– амплитуды гармонических составляющих входного тока выпрямителя

, (4.45)

где– амплитуда первой (основной) гармонической составляющей входного тока выпрямителя; ν – порядок гармонической составляющей входного тока выпрямителя;

– коэффициент искажения синусоидальности входного тока выпрямителя

; (4.46)

– реактивная мощность искажений на входе выпрямителя

; (4.47)

– активная входная мощность выпрямителя

; (4.48)

– коэффициент мощности выпрямителя

; (4.49)

– КПД выпрямителя

= (4.50)

Описание лабораторной установки и методики измерений

Виртуальная лабораторная установка для исследований, предусмотренных содержанием работы, приведена на рис. 4.10. Установка включает в себя:

– источник V1 синусоидального напряжения (220 V, 50 Hz, 0 Deg);

– однофазный трансформатор T1 с коэффициентом трансформации ;

– активно-индуктивную нагрузку L1, R1, R2 c сопротивлением , регулируемым в сторону повышения до 100 Ом нажатием клавиши «А» и в сторону понижения сопротивления нажатием клавиш «Shift + A»;

– однофазный диодный мост на вентилях FGF1M (D1…D4);

– двухканальные осциллографы XSC1, XSC2;

– датчик V2 для наблюдений на экране осциллографа XSC1 входного тока выпрямителя;

– измерительный пробник 5 для контроля действующего значения входного тока выпрямителя;

– измерительный пробник 2 для контроля средневыпрямленного напряженияи средневыпрямленного тока, амплитудыобратного напряжения на вентиле, действующего значенияпеременных составляющих выпрямленного напряжения и действующего значенияпеременных составляющих выпрямленного тока.

Рис. 4.10. Виртуальная установка однофазного двухтактного выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой

Установка позволяет также с помощью средств анализа Фурье, имеющихся в программе Multisim, определять гармонический состав токов и напряжений в выбранных точках установки для экспериментального определения коэффициента мощности, коэффициента пульсаций, КПД, коэффициента сглаживания пульсаций и других параметров выпрямителя.