Программа и порядок выполнения работы.

1. Снять регулировочную характеристику двухполупериодного выпрямителя .

1.1. При активной нагрузке.

Установить переключатель S1 в положение « ». Переключая

регуляторы « » (изменяя угол ), по показаниям приборов PV и PA снять регулировочную характеристику при различных значениях активной нагрузки « ».

2. При активно-индуктивной нагрузке.

Установить переключатель S1 в положение « » . произвести действия аналогично п. 1.1. Снять регулировочную характеристику.

2. Просмотреть кривые напряжения на нагрузке и напряжение между анодом и катодом одного из транзисторов.

2.1. При активной нагрузке

Установить переключатель S1 в положение « ». Подключить осциллограф к гнездам «12» и «1». Просмотреть и зарисовать кривые напряжения на нагрузке, устанавливая регулятором « » угол = 0^о и 90^о. Подключить осциллограф к гнездам «1» и «4». Просмотреть кривые напряжения между анодом и катодом тиристора при угле регулирования = 0^о и 90^о.

2.2. При активно-индуктивной нагрузке.

Установить переключатель S1 в положение « ». Произвести действия аналогично 2.1. Просмотреть и зарисовать кривые напряжения.

3. Просмотреть кривые выпрямленного тока.

3.1. При активной нагрузке.

Установить переключатель S1 в положение « ». Подключить осциллограф к гнездам «7» и «8». .Устанавливая регулятором « » угол = 0^о и 90^о , просмотреть кривые выпрямленного тока.

3.2. При активно-индуктивной

Установить переключатель S1 в положение « ». Произвести действия аналогично 3.1. Просмотреть кривые выпрямленного тока.

4. Просмотреть кривые тока в цепи управления тиристорами. Подключить осциллограф к гнездам «9» («10 » ) и «11». По экрану осциллографа просмотреть осциллограмму тока.

Содержание отчета

1. Схема однофазного регулируемого выпрямителя.

2. Регулировочные характеристики при активной и индуктивной нагрузках.

3. Кривые напряжение на нагрузке и напряжение между анодом и катодом тиристора при различных нагрузках и углах регулирования.

4. Кривые тока в цепи управления тиристорами.

5. Выводы.

Контрольные вопросы.

1. Каково назначение однофазного регулируемого напряжения?

2. Как функционирует изучаемый выпрямитель на тиристорах?

3. Как влияет вид нагрузки на регулировочные характеристики?

4. Каковы функции трансформатора в данной схеме?

5. Какие функциональные узлы содержит рассматриваемая схема?

6. Из каких элементов состоит статический фазовращатель?

7. Из каких элементов состоят дифференцирующие цепи?

8. Для каких целей используются диоды VD3, VD4?

9. Каким образом работает схема управления тиристорами?

Лабораторная работа № 3

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ПРИВОДА ТИПА УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ-ДВИГАТЕЛЬ.

Цель работы: изучение принципиальной схемы привода типа управляемый выпрямитель-двигатель (УВ-Д) с отсечкой по току.

Основные теоретические положения.

Регулирование скорости привода осуществляется изменением выпрямленного напряжения U_d поступающего с У13, величина которого зависит от момента отпирания тиристоров в проводящую часть периода, питающего напряжением U_c. Уменьшение длительности открытого состояния тиристоров в проводящую часть периода U_c. Характеризуется углом управления(запаздывания)  , который отсчитывается от момента появления напряжения, вызывающего ток в проводящем направления тиристора.

Величина выпрямленного напряжения U_d для режима прерывистого тока определяется выражением:

а для режима непрерывного тока:

где

Такой метод управления выпрямленным напряжением реализуется так называемым «вертикальным» способом управления, суть которого заключается в следующем (Рис.5).

Напряжение пилообразной формы U_ГПН, генерируемое генератором пило образного напряжения ГПН, сравнивается в устройстве сравнения СС с постоянным напряженим сигнала управления U_У. В момент равенства этих напряжений, определяющий угол (фазу) управления , формируется импульс управления, поступающий далее через гальваническую развязку ГР на управляющий электрод тиристора. Синхронизирующее устройство СУ синхронизирует работу ГПН с питающим напряжением.

Рис. 5. Схема СИФУ: СС- схема сравнения, ФИ – формирователь импульса управления тиристором, ГР-гальваническая развязка, СУ-синхронизирующее устройство, ГПН-генератор пилообразного напряжения.

Функциональная схема привода УВ-Д (Рис.6) реализует САР по схеме с общим суммирующим усилителем, т.е. сигналы задания скорости, обратной связи по скорости и нелинейной отрицательной обратной связи по току суммируются на входе усилителя. Нелинейная обратная связь по току двигателя выполняет функцию ограничения тока двигателя и реализуется устройством токоограничителя УТО. УТО работает следующим образом: до тех пор, пока входной сигнал обратной святи, пропорциональный току двигателя не превосходит некоторого значения, называемого током отсечки I_отс , сигнал на выходе равен нулю.

Если фактический ток двигателя превышает I_отс , то на выходе УТО появляется сигнал отрицательной обратной связи, что приводит к уменьшению выпрямленного напряжения U_d ,уменьшению тока двигателя и снижению скорости. Двигатель останавливается при токе двигателя равная току стопорения I_ст. график электромеханической характеристики приведен на рис. 7.

Рис. 6. Функциональная схема привода типа УВ-Д: ТТ- трансформатор тока, УТО -устройство токоограничения, У- усилитель, СИФУ – система импульсно-разового управления, М- двигатель, ТГ – тахогенератор.

Рис. 7. Электромеханическая характеристика привода с отсечкой по току.

Устройство и принцип работы тиристорного преобразователя ПТО

Тиристорный преобразователь представляет собой законченную конструкцию в виде металлического шкафа, в котором расположена панель, на которой находятся: выпрямительный мост, защита выпрямительного моста от тока короткого замыкания, предохранители быстродействующие типа ПНБ-5, узел токовой отсечки и источник питания узла автоматики.

Для подсоединения цепей питания, нагрузки и тахогенератора предусмотрены клеммы, расположенные на силовой панели преобразователя.

Узел автоматики, включающий систему импульсно-фазового управления тиристорами и промежуточный усилитель, для удобства обслуживания выполнен на двух панелях с разъемами. Обе панели крепятся к двери шкафа, на которой также находятся измерительные приборы, сигнальная лампа и задающий резистор R_2Б.

Преобразователь выполнен по однофазной мостовой полууправляемой схеме, в двух плечах которой установлены управляемые вентили (тиристоры Вп3 и Вп4) а в двух других – диоды Вп1 и Вп2. изменение по фазе открытия тиристоров вызывает изменение величины выходного напряжения преобразователя. Электрические цепи R₄ C₃ и R₂ C₄ служат для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений.

Для защиты преобразователя от токов короткого замыкания используется предохранитель типа ПНБ-5 и отрицательная обратная связь по току с задержкой действия (или токовая отсечка), которая включает следующие основные элементы: трансформатор тока ТТ, диоды Д₁ – Д₄, резистор R₆ – стабилитрон СТ₁.

Токовая отсечка обеспечивает снижение выходного напряжения при возрастании тока нагрузки выше установленного значения. Минимальный ток нагрузки, на который может реагировать токовая отсечка IEA. Включение преобразователя фиксируется сигнальной лампой ЛС.

Узел автоматики выполнен на двух съемных панелях.

На первой панели размещается узел промежуточного усилителя и узел стабилизации.

Узел промежуточного усиления предназначен для усиления сигнала управления.

В качестве промежуточного усилителя применяется полупроводниковый усилитель.

Полупроводниковый трехкаскадный широкополосный усилитель включает в себя: транзисторы Т8 Т10; резисторы R 27 35 ; диоды Д25 Д29, Д33 и конденсаторы С13 С16.

Усилитель работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на входе отсутствует управляющий сигнал, транзисторы усилителя Т8, Т9, Т10 открыты. Транзистор Т3 открыт током смещения по цепи (эммитер-база, резистор R29). Транзистор Т9 открыт положительным потенциалом, прикладываемым к базе через открытый транзистор Т8. транзистор Т10 открыт смещением по цепи (эммитер-база Т10, открытый транзистор Т9, резистор R31). При подаче на вход усилителя управляющего сигнала (точки 28-62), обусловленного палением напряжения на диоде Д28 при прохождении через него тока от напряжения рассогласования опорного напряжения (точки 52-60) и напряжения тахогенератора (точки 60, 61), транзисторы усилителя подзакрываются и на вход системы импульсно-базового управления поступает напряжение управления (точки 46, 23), которое сравнивается с пилообразным напряжение генератора пилообразного напряжения. Изменяя величину управляющего сигнала на входе усилителя, тем самым создается фазовый сдвиг управляющих импульсов.

Узел стабилизации предназначен для создания напряжения. Узел стабилизации предназначен для создания опорного напряжения. Узел стабилизации включает в себя стабилитроны Ст2 Ст6, резисторы R23, R24, R26, конденсатор С8 и диоды Д13-Д16. Все эти элементы смонтированы на одной панели.

На другой панели размещены узлы системы импульсно-фазового управления тиристорами; они служат для формирования прямоугольных импульсов и выдачи их в определенной последовательности и в определенный момент времени, что необходимо для работы преобразователя. Систему управления можно разбить на следующие функциональные узлы:

а) узел генератора пилообразного напряжения;

б) узел формирования и распределения импульсов.

Узел генератора пилообразного напряжения вырабатывает пилообразно напряжение с частотой 100 Гц. Узел состоит из следующих элементов:

трансформатор Тр1;

диоды Д21-д24;

конденсаторы С10, С12;

резисторы R20 R22;

транзистор Т7.

Обмотка Н7-К7 и Н8-К8 Тр1 совместно с диодами Д23, Д24 образуют источник питания Т7.

С12 – для сглаживания пульсаций.

Напряжение смещения Uсм, отпирающее транзистор Т7, действует по цепи эммитер-база Т7, резистор R21. напряжение U_з , запирающее Т7, образуется обмотками Н7-К7, Н8-К8. Тр1 совместно с диодами Д21, Д22 и действует по цепи R22, база-эммитер Т7. большую часть полупериода напряжения на Тр1 U_з по величине превышает U_СМ, следовательно, Т7 закрыт и происходит заряд конденсатора С10 через R20. когда U_з<= U_СМ, Т7 открывается и С10 быстро разряжается через эмиттер-коллектор Т7. напряжение на R20, при этом, скачкообразно возрастает. Далее процесс повторяется. Таким образом происходит формирование пилообразного напряжения. Разность усиленного напряжения управления U_У и пилообразного напряжения U_ГПН поступает на входе усилителя, выполненного на транзисторах Т5 и Т6 и работающего в ключевом режиме. Далее сигнал поступает на узел формирования и распределения импульсов. Входная цепь усилителя образуется следующими элементами: точки 46, R19, R20, база-эммитер, Т6, точка 28.

Узел формирования и распределения импульсов состоит из транзисторов Т1 и Т3, на которых выполнены ждущие блокинг-генераторы (включают в себя трансформатор Тр3 иТр2, диоды Д17, Д18, Д30, Д31, резисторы R7, R10, R8, R9, R12, R13) Т2 и Т4, на которых выполнен распределитель импульсов (включает в себя две обмотки Н5-К5 иН6-К6 трансформатора Тр1б резисторы R11 и R14, диод Д19)., т5 и Т6, конденсатор С9, резисторы R15 R18, диод Д20. транзисторы Т2 и Т4 распределителя импульсов выполняют роль ключей, синхронизированных с сетевым напряжением. При закрытом транзисторе Т5 открывается транзистор Т1 и Т3 отрицательным потенциалом по цепи: эммитер-коллектор транзистора Т2, диод Д19, резисторы R15 или эммитер-коллектор транзистора Т4, диод Д19, резистор R15 в зависимости от того, какой транзистор распределителя будет открыт.

Прямоугольные импульсы со вторичных обмоток трансформаторов Тр2 и Тр3 блокинг-генераторов поступают на управляющие переходы тиристоров Вп3 иВп4.