2.6. Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

наименование, цель и программу работы;

принципиальную схему лабораторной установки;

краткое описание методики эксперимента;

экспериментально снятые временные диаграммы;

таблицу с экспериментальными данными;

коммутационные характеристики схем;

выводы по работе.

2.7. Вопросы для самоконтроля

1. Какова цель работы?

2. Сформулировать программу работы.

3. Пояснить, что включают в себя отдельные пункты программы работы.

4. Для чего предназначены выключатели S1…S3?

5. Каким образом устанавливается величина тока нагрузки перед коммутацией I(0)?

6. Как определить время t_п.в, в течение которого к силовому тиристору приложено обратное напряжение?

7. Пояснить назначение узлов коммутации тиристоров и дать их классификацию.

8. Пояснить физические процессы, протекающие в схеме параллельной коммутации тиристоров.

9. Объяснить характер временных диаграмм токов и напряжений в схеме с коммутирующим дросселем, вынесенным из силовой цепи.

10. Объяснить характер временных диаграмм токов и напряжений в схеме с коммутирующим дросселем, расположенным в цепи силового тиристора.

11. Объяснить характер временных диаграмм токов и напряжений в комбинированной схеме параллельной коммутации.

12. Пояснить вид коммутационных характеристик узлов параллельной коммутации.

13. Пояснить отличие коммутационных характеристик различных схем параллельной коммутации тиристоров, исследуемых в лабораторной работе.

14. Какие схемы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров вам известны и чем они отличаются друг от друга?

2.8. Рекомендуемая литература

1. Забродин, Ю.С. Промышленная электроника / Ю.С. Забродин. – М.: Высш. шк., 1982, с. 410 – 419.

2. Медведев, В.А. Автономные преобразователи : учебное пособие / В.А. Медведев. - Тольятти : ТГУ, 2009, с.64 – 70.

3. Автономный резонансный инвертор

3.1. Цель работы

Изучить физику процессов, происходящих в автономном резонансном инверторе (АИР) и исследовать электромагнитные процессы в однофазном мостовом последовательном АИР.

3.2. Теоретические сведения

АИР предназначены для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение повышенной частоты. Наиболее распространенными потребителями таких преобразователей являются установки для индукционного плавления металлов, индукционного нагрева, закалки деталей. Они используются также в качестве источников переменного напряжения повышенной частоты и для преобразования постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины. В последнем случае выходным напряжением является выпрямленное и сглаженное напряжение АИР.

АИР обычно выполняются в однофазном варианте, преимущественно по мостовой схеме с использованием однооперационных тиристоров. Конденсатор в АИР может включаться параллельно нагрузке или последовательно с ней. В зависимости от этого различают параллельные или последовательные АИР. Процессы, протекающие в АИР, характеризуются колебательным (резонансным) перезарядом конденсатора в цепи с индуктивностью, в которую может входить индуктивность нагрузки. На практике в АИР чаще всего используют последовательное или последовательно-параллельное включение конденсаторов.

Последовательный АИР (рис. 3.1, а) состоит из инверторного моста VS1…VS4 и последовательно включенных в его диагональ конденсатора С, активно-индуктивной нагрузки Z_н и дополнительного дросселя L. Работает схема следующим образом (рис. 3.1, б – з). В момент времени t₀ подаются управляющие импульсы на тиристоры VS3 и VS4. Они открываются, и начинается процесс колебательного перезаряда конденсатора С полярностью без скобок по цепи: (+Е, VS4, С, Z_н (L_н, R_н), L, VS3, -Е). Характер зависимости тока инвертора i_и(t), а следовательно, и тока нагрузки i_н(t) обусловливается колебательным процессом перезаряда конденсатора С с частотой:

. (3.1)

В этой схеме частота собственных колебаний контура f₀ связана с частотой следования отпирающих импульсов на тиристоры инверторного моста f = 1/Т соотношением f₀ > f. Благодаря этому колебательные процессы перезаряда конденсатора с близкими к синусоидальному законом изменения тока i_н = i_и заканчиваются до отпирания очередной пары тиристоров инвертора и в кривых тока нагрузки и тока источника питания i_d создаются паузы. Токовая

пауза необходима для проведения операции запирания проводившей пары тиристоров перед отпиранием очередной пары. Таким образом, к моменту времени t₁ заканчивается процесс перезаряда конденсатора, ток i_н = 0, а напряжение на конденсаторе U_сm > Е, в связи с чем к проводившим тиристорам VS3 и VS4 прикладывается обратное напряжение (U_сm – Е)/2. В момент времени t₂ подаются управляющие импульсы на тиристоры VS1 и VS2, и начинается процесс обратного перезаряда конденсатора С полярностью в скобках по цепи: (+Е, VS2, L, Z_н (R_н, L_н,), С, VS1, -Е). В нагрузке протекает ток обратного направления. В момент времени t₃ процесс колебательного перезаряда конденсатора заканчивается, ток i_н = 0 и к проводившим тиристорам VS1 и VS2 прикладывается обратное напряжение (U_сm – Е)/2. Далее процессы повторяются.

Наличие в кривой тока нагрузки паузы характеризует работу АИР с естественным режимом запирания тиристоров. Необходимое при этом различие в частотах f₀ и f подчиняется условию поддержания обратного напряжения на тиристорах с целью их запирания:

, (3.2)

где t_п.в – время, предоставляемое тиристору для восстановления запирающих свойств;

к_з = 1,2…1,5 – коэффициент запаса;

t_в – паспортное время выключения тиристора.