Содержание отчета

1. Схема лабораторной установки для исследования мостового однофазного выпрямителя.

2. Формулы для расчетов параметров выходной и входной энергии, параметров вентилей и трансформатора.

3. Таблицы с данными измерений.

4. Нагрузочные и энергетические характеристики выпрямителя.

5. Осциллограммы мгновенных значений токов и напряжений.

6. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Из каких основных функциональных блоков состоит выпрямитель?

2. Используя осциллограммы напряжений и токов, объясните принцип работы однофазной мостовой схемы на активно-индуктивную нагрузку.

3. Что понимают под средним значением и коэффициентом пульсаций выпрямленного напряжения и тока?

4. По каким формулам определяются среднее значение и амплитуда основной гармонической составляющей выпрямленного напряжения?

5. Проведите анализ нагрузочной характеристики и энергетических характеристик выпрямителя.

6. Что является признаком схем выпрямления: однотактных и двухтактных?

7. По каким параметрам вентиля определяют, что его режим работы в выпрямительном устройстве не выходит за допустимые границы?

8. Какие величины необходимо определить, чтобы правильно выбрать параметры обмоток преобразовательного трансформатора?

9. Что такое коэффициент пульсаций?

10. Что такое коэффициент сглаживания?

11. Какими параметрами определяется качество напряжения на выходе выпрямителя и на нагрузке?

4.3. Лабораторная работа «исследование трехфазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом»

Цель работы: исследование трехфазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом при работе на активно-индуктивную нагрузку с противоЭДС; исследование внешней, энергетических и регулировочных характеристик; определение гармонического состава тока потребления трехфазного управляемого выпрямителя.

Указания к выполнению работы

В большинстве случаев применения выпрямителей приходится решать задачу управления выпрямленным напряжением на нагрузке. Трехфазная схема управляемого выпрямителя с нулевым выводом (рис. 4.13) получила распространение в диапазоне мощностей до 10 кВт.

Рис. 4.13. Трехфазный нулевой выпрямитель с активно-индуктивной нагрузкой

Под действием ЭДС ток через вентиль протекает и тогда, когда фазная ЭДС вентильной обмотки трансформатора е₂ изменила направление. Поэтому при углах включения тиристора a > a_кр выпрямленное напряжение u’_0,a на входе фильтра имеет участки отрицательного напряжения (рис. 4.14, в). На этих участках нагрузка является источником, т. е. возвращает ранее накопленную в индуктивности энергию обратно в питающую сеть. Часть этой энергии теряется в активном сопротивлении R₀. При достаточно большой индуктивности L₀ (когда pm₂wL₀ >> R₀) ток i_0,a нагрузки непрерывен и ток через управляемый вентиль протекает всегда 1/m₂ часть периода. В режиме непрерывного тока уравнение и график регулировочной характеристики при m₂ ³ 2 и р = 1 имеют определенный вид (формула 4.52 и рис. 4.14, г).

U^*_0,a= Сosa. (4.52)

Коэффициент пульсаций на входе фильтра определяется по формуле

. (4.53)

При работе как на активную, так и на активно-индуктивную нагрузку угол a включения оказывает влияние на соотношение между активной и реактивной мощностями. Как можно видеть из рис. 4.15, а и б, импульс тока работающего

а

г

б

в

д

Рис. 4.14. Эквивалентная схема (а), волновые диаграммы напряжений U_0,a и тока i_0,a (б, в), регулировочная характеристика (г) и коэффициент пульсации К_п(1) (д) управляемого трехфазного одноактного выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке. Режим непрерывного тока (pm₂wl₀ >> R₀)

вентиля смещен по фазе относительно фазной ЭДС на угол a (или на угол a + 0,5g с учетом эффекта коммутации). Поэтому основная гармоника этого тока, а значит, и фазный ток i_1,1 выпрямителя (рис. 4.15, а) отстают относительно сетевого напряжения U₁ на такой же угол (a + 0,5g).

а

б

Рис. 4.15. Схема (а) и диаграмма тока и напряжения (б) при работе источника переменного напряжения на управляемый выпрямитель

В результате управляемый выпрямитель нагружает сеть реактивной мощностью как потребитель, обладающий коэффициентом фазового сдвига.

, (4.54)

где P_C и Q_C­ соответственно активная и реактивная мощность, потребляемая выпрямителем из сети. В случае работы выпрямителя на индуктивную нагрузку для улучшения коэффициента фазового сдвига в схему включают нулевой или ответвляющий диод D4 (рис. 4.13). Когда ЭДС е₂ становится меньше нуля, то работающий тиристор закрывается и блокировочный диод D4 открывается. При этом ток в дросселе L1 (совпадающий с током нагрузки) не прерывается и протекает по контуру L1-R1-D4. При открывании следующего тиристора нулевой диод D4 закрывается.

За счёт нулевого диода в кривой u_0,a (рис. 4.14, в) исчезают отрицательные площадки, и поэтому регулировочная характеристика и зависимость коэффициента пульсации от угла a становятся такими же, как и при активной нагрузке. Нулевой диод улучшает также коэффициент сдвига фазы до значения .