ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»

Кафедра «Электрическая связь»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей»

ТЕМА РАБОТЫ

«Исследование схем трёхфазных управляемых выпрямителей»

Выполнил:

Обучающийся группы ____________	________________ Подпись, дата	________________ И.О. Фамилия
Исправить замечания:_____________________ _________________________________________	________________ Подпись, дата	уч. звание, И.О. Фамилия
Защита: ________________ Зачтено/не зачтено	________________ Подпись, дата	уч. звание, И.О. Фамилия

Санкт-Петербург

2019

Содержание

1. Общая теория 3

2. Электрическая схема 4

3. Перечень элементов схемы 4

4. Описание принципа действия 4

5. Практическая часть. 6

Вывод 19

1. Общая теория

Назначение оборудования:

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. Основное назначение выпрямителя заключается в сохранении направления тока в нагрузке при изменении полярности приложенного напряжения. Выпрямитель можно рассматривать как один из типов инверторов напряжения.

Классификация:

По мощности:

• силовые выпрямители.

• выпрямители сигналов.

По степени использования полупериодов переменного напряжения:

• однополупериодные — пропускают в нагрузку только одну полуволну.

• двухполупериодные — пропускают в нагрузку обе полуволны.

• неполноволновые — не полностью используют синусоидальные полуволны.

• полноволновые — полностью используют синусоидальные полуволны.

По количеству используемых фаз — однофазные, двухфазные, трёхфазные и многофазные.

Историческая справка:

Эффект выпрямления переменного тока с использованием электрической дуги впервые был обнаружен и исследован В.Ф. Миткевичем в начале XX в. Им же были разработаны получившие широкое распространение двухполупериодная и трехфазная нулевая схемы выпрямления (1901 г.).

Мощные выпрямители впервые были созданы на основе дугового разряда в парах ртути с холодным катодом. Во многих странах, в том числе и в СССР, быстро развивалась теория газового разряда, создавались конструкции мощных ртутных вентилей, разрабатывались специальные виды трансформаторов, защитной и коммутационной аппаратуры.

История развития преобразовательной техники в нашей стране начинается с создания первых стеклянных ртутных вентилей с ртутным катодом. Стеклянные вентили выпускались для выпрямления напряжения промышленной сети; специальные конструкции высоковольтных вентилей использовались для питания радиопередающих устройств.

Достоинства и недостатки:

Достоинства: Низкий уровень пульсаций выпрямленного напряжения.

Недостатки: так же, как и в однофазной однополупериодной схеме выпрямления, низкий КПД, нерациональное использование трансформатора. Данный выпрямитель неприменим для обычной однофазной сети.

2. Электрическая схема

Принципиальная электрическая схема представлена на рис.1.

Рисунок 1. Принципиальная электрическая схема трехфазного выпрямителя мостовой схемы

3. Перечень элементов схемы

A,B,C – первичный обмотки трансформатора.

a,b,c, - вторичные обмотки трансформатора.

– – тиристоры.

–индуктивное сопротивление нагрузки.

–активное сопротивление нагрузки.

4. Описание принципа действия

В каждый момент времени ток проводит один тиристор катодной группы (тиристоры с общим катодом), у которого напряжение на аноде наиболее положительно, и один тиристор анодной группы (тиристоры с общим анодом), у которого напряжение на катоде наиболее отрицательное. Моментами естественного отпирания тиристоров катодной группы являются точки пересечения синусоид ua, ub, uc при положительных напряжениях, для тиристоров анодной группы – точки пересечения синусоид при отрицательных напряжениях. От моментов естественного отпирания отсчитываются углы управления α.

Рассмотрим работу схемы для случая активно-индуктивной нагрузки. Начиная с момента υ1, ток проводят тиристоры VS1 и VS6, а остальные тиристоры выключены. В этом случае к нагрузке Rd приложено линейное напряжение Uab и выпрямленный ток протекает по контуру обмотка фазы А–VS1–Ld–Rd –VS6–обмотка фазы B. Этот процесс продолжается до момента времени υ2, когда потенциал фазы С станет более отрицательным, чем потенциал фазы B, т.е. в течение времени, соответствующего π/3. С момента времени υ2 до момента времени υ3 ток проводят тиристоры VS1 и VS2. В момент времени υ3 подается импульс на тиристор VS3 и он включается, а тиристор VS1 оказывается в выключенном состоянии, так как потенциал фазы В более положителен, чем потенциал фазы А. Далее, через интервалы времени равные π/3, производится коммутация следующих тиристорных пар: VS2 и VS4; VS3 и VS5; VS4 и VS6; VS5 и VS1 таким образом, что первый тиристор из пары выключается, а второй включается.

Поочередная работа различных пар тиристоров в схеме приводит к появлению на сопротивлении R_d выпрямленного напряжения, состоящего из частей линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора. Длительность прохождения тока через каждый тиристор равна 2π/3, в этот период времени падение напряжения на тиристоре равно нулю, остальное время к нему приложено обратное напряжение, состоящее из частей соответствующих линейных напряжений.

Рисунок 2. Диаграмма напряжений трехфазного выпрямителя