Порядок проведения работы

Рассчитать маломощный трансформатор на вычислительном комплексе. Данные для расчёта приведены в табл. 1.10. Номер варианта необходимо узнать у преподавателя.

Таблица 1.10

Данные для расчёта

Номер варианта	U1, В	U2, В	U3, В	I2, A	I3, A	f, Гц
1	220	36	6	0,05	0,2	50
2	127	36	12	0,1	0,5	50
3	115	24	12	0,1	0,6	400
4	127	24	6	0,1	0,8	50
5	220	50	15	0,1	0,5	50
6	115	20	9	0,2	0,4	400
7	220	100	12	0,1	0,8	50
8	127	50	5	0,05	1	50
9	115	36	9	0,06	0,4	400
10	220	24	6	0,05	0,5	50
11	300	30	6	1	0,5	50000
12	300	40	10	0,5	0,5	60000
13	22	40	6	0,5	1	70000
14	34	26	10	0,5	1	80000
15	34	10	6	1	0,4	50000
16	300	10	6	1	1	60000
17	300	26	6	1	1	60000
18	300	18	10	0,5	1	60000
19	58	16	10	1	0,5	50000
20	300	16	10	0,5	1	50000

Варианты с №11 по №20 содержат данные трансформатора высокочастотного преобразователя напряжения (форма напряжения – прямоугольная).

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Цель работы

2. Ответы на контрольные вопросы «Домашнего задания» /3/.

3. Результаты расчета.

4. Чертеж трансформатора в масштабе 1:1.

Библиографический список

1. Иванов-Цыганов, А. И. Электропреобразовательные устройства РЭС / А. И. Иванов-Цыганов. М.: Высш. шк., 1991. С. 6–28.

2. Китаев, В. Е. Расчет источников электропитания устройств связи. / В. Е. Китаев, А. А. Бокуняев, М. Ф. Колканов. М.: Радио и связь, 1993. С. 4–32.

3. Лисовская, Н.Н. Электропреобразовательные устройства РЭС. УМКД. Методические указания по самостоятельной работе. / Н.Н. Лисовская, Г.Н. Романова. Красноярск: СФУ, 2008.

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

 

Цель работы

1. Исследовать внешние характеристики выпрямителей.

2. Определить основные параметры трехфазной схемы выпрямления с нулевым выводом и схемы Ларионова.

3. Снять осциллограммы токов и напряжений выпрямителя, определить степень отличия их от теоретических.

Оборудование и приборы

1. Стенд "Исследование трехфазных нерегулируемых выпрямителей ЭС5А".

2. Осциллограф ОСУ-20.

Трехфазные выпрямители

Трехфазные выпрямители являются устройствами средней и большой мощности.

Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом (рис. 2.1, а) содержит трехфазный трансформатор, 3 вентиля и нагрузку R_н. Вторичная обмотка трансформатора обязательно соединяется звездой. В течение времени с t₁ до t₂ u_2A>0. Вентиль VD1 открыт, ток проходит только через вторичную обмотку фазы A и VD1. 1. Величина этого тока

.

Вследствие протекания тока потенциал катода VD1 будет равен потенциалу его анода, то есть . Так как катоды вентилей всех фаз объединены, то потенциалы катодов VD2 и VD3 тоже будут равны . Поэтому пока<,<, вентили VD2 и VD3 заперты. В моментt₂ =, вентиль VD2 открывается и пропускает ток, направление которого в нагрузке совпадает с направлением тока в предыдущую треть периода. К вентилю VD1 приложено отрицательное напряжение () и он заперт. Точно также в моментt₃ проводящим становится вентиль VD3, а VD1 и VD2 закрыты. Открыт тот вентиль, анод которого находится под наиболее положительным потенциалом.

Вентиль открывается на 1/3 периода. В это время напряжение на нем равно нулю (u_а1=0 на VD1 в первую треть периода). В остальные 2/3 периода напряжение на аноде определяется потенциалом этой фазы, а на катоде - потенциалом фаз проводящих вентилей, то есть

 

u_а1= u_2Au_2B( открытVD2);

u_а1= u_2Au_2С ( открыт VD3).

а)

б)

 

Рис.2.1. Трёхфазная схема выпрямления с нулевым выводом (а)

и временные диаграммы при активной нагрузке (б)

 

Максимальное обратное напряжение равно амплитуде линейного напряжения:

 

.

Среднее значение выпрямленного напряжения (постоянная составляющая):

.

Форма тока во вторичной обмотке трансформатора совпадает с формой тока вентиля. Ток в первичной обмотке имеет ту же форму, но без постоянной составляющей. Частота пульсаций в 3 раза выше частоты сети, а коэффициент пульсаций

 

,

где m – отношение частоты пульсаций основной гармоники к частоте сети.

Основным недостатком трехфазной схемы является наличие потока вынужденного намагничивания трансформатора, создаваемого протекающей через вторичную обмотку нескомпенсированной постоянной составляющей. Поэтому типовая мощность трансформатора в 1,35 раз выше мощности P₀, выделяемой в нагрузке.

Т

б)

рехфазная мостовая (схема Ларионова)содержит 6 вентилей, объединенных в 2 группы: анодную (VD1, VD3, VD5) и катодную (VD2, VD4, VD6).

а)

Рис.2.2. Трехфазная мостовая схема выпрямления (а) и временные диаграммы при активной нагрузке (б)

Обмотки трансформатора могут быть соединены в звезду или в треугольник. Все вентили работают попарно: один из анодной группы и один из катодной. В катодной группе ток проводит тот вентиль, анодное напряжение которого больше, а в анодной  тот, который имеет наиболее отрицательный потенциал на катоде. На схеме направление тока показано для момента t.

Смена пар вентилей происходит через 1/6 периода. Ток через нагрузку течет в одном направлении. Положительные полуволны синусоиды выпрямляются вентилями катодной группы, а отрицательные полуволны  вентилями анодной группы. В результате к нагрузке оказывается приложенной сумма выпрямленных напряжений анодной и катодной групп.

Мгновенные значения напряжений этой суммы представляют разность фазных напряжений, то есть линейное напряжение чередующихся фаз вторичной обмотки. Поэтому ток в нагрузке с момента t₁ до t₂

 

(VD2 и VD3 открыты);

(VD2 и VD5 открыты).

Происходит выпрямление линейного напряжения, а среднее значение выпрямленного напряжения

 

,

что в два раза больше, чем в трехфазной схеме с нулевым выводом.

В непроводящие 2/3 периода к вентилю приложено обратное напряжение, форма и величина которого такая же, как в трехфазной схеме с нулевым выводом, однако по отношению к величине выпрямленного напряжения U_обрmax в два раза меньше:

 

.

Токи вторичной и первичной обмоток не содержат постоянной составляющей, поэтому типовая мощность трансформатора меньше:

.

Частота основной гармоники f_0г = 6f_c, а коэффициент пульсаций

.

Таким образом, преимущества трехфазной мостовой схемы следующие:

1) меньшая типовая мощность трансформатора;

2) высокая частота пульсаций и малый коэффициент пульсаций;

3) хорошее использование вентилей по напряжению(U_обрmax=U₀);

4) высокое выпрямленное напряжение.

К недостаткам схемы следует отнести наличие шести вентилей вместо трех. Для сглаживания пульсаций в мощных выпрямителях обычно применяются индуктивные фильтры (см. раздел "Однофазные выпрямители" к лабораторной работе №3).