книги / Электронные преобразовательные устройства

Рис. 1.3. Схема соединения преобразователя

1.4.Для исследования величин токов и напряжений схемы необходимо включить в нее измерительную аппаратуру:

– амперметр включить последовательно с нагрузкой;

– вольтметр параллельно нагрузке (удобнее включить на выход преобразователя).

1.5.После того как схема собрана, необходимо, чтобы преподаватель проверил ее правильность.

2. Произвести настройку и включение блоков стенда.

2.1.Переключатели номинальных фазных напряжений вторичных полуобмоток трансформаторов А3 и А4 установить в положение 73 В.

2.2.Включить выключатели «СЕТЬ» блоков мультиметров Р1.1, Р1.2.

2.3.Включить выключатель «СЕТЬ» преобразователя А5.

2.4.Включить выключатель «СЕТЬ» датчиков тока и напряжений А6.

2.5.Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А5, установить по его индикатору минимальное значение угла

управления α.

11

2.6.В соответствии с выбранной для исследования схемой нажать кнопку «1Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» или «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А5 и удерживать ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

2.7.Включить источник G1. О наличии фазных напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

2.8.При необходимости можно выключить стенд, следуя в порядке, обратном порядку включения, и изменить участки, на которых необходимо проанализировать параметры токов/напряжений.

3. Определить характеристики тиристора.

3.1.Включить собранную схему в порядке, указанном в предыдущей части.

3.2.Изменяя сопротивление реостата А10, снять показания вольтметра P1.1 и амперметра P1.2 и занести их в свободную таблицу:

R

U

I

3.3.Подключить осциллограф в соответствии со схемой (см. рис. 1.3) и снять осциллограммы выходного напряжения.

3.4.Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А5,

установить по его индикатору значение угла управления

α= 30, 60, 90, 120 и повторить пп. 3.2 и 3.3.

3.5.По завершении эксперимента отключить источник G1, питание преобразователя А5, осциллограф, блок датчиков тока и напряжений А6, блоков мультиметров Р1.1, Р1.2.

3.6.По результатам сводной таблицы построить ВАХ тири-

стора.

4. Определить характеристики диода.

4.1.Изменить схему согласно рис. 1.4.

4.2.Включить выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1.1, P1.2, выпрямителя А5, датчиков тока и напряжений А6, источник G1.

12

Рис. 1.4. Схема соединения выпрямителя

4.3. Изменяя сопротивление реостата А10, снять показания вольтметраP1.1 и амперметраP1.2 изанести в своднуютаблицу:

R

U

I

4.4.Подключить осциллограф в соответствии со схемой на рис. 1.4 и снять осциллограммы выходного напряжения.

4.5.По завершении эксперимента отключить источник G1, питание выпрямителя А5, осциллограф, блок датчиков тока и напряжений А6, блоков мультиметров Р1.1, Р1.2.

4.6.Порезультатам своднойтаблицыпостроить ВАХ диода.

Содержание отчета

1.Рисунок схемы соединения блоков, на основе которой проходила соответствующая часть лабораторной работы.

2.Осциллограмма исследованных участков схемы.

13

3.Сводная таблица данных и диаграмма для каждой части лабораторной работы, где было необходимо построить те или иные характеристики преобразователя.

4.Графики экспериментально полученных характеристик.

Контрольные вопросы

1.По каким предельным параметрам выбираются диоды?

2.Уменьшается ли напряжение включения тиристора с увеличением тока управляющего электрода?

3.Ток включения тиристора больше, чем ток удержания?

4.Объясните необходимость параллельной работы тири-

сторов.

5.Обеспечивают ли соединенные параллельно тиристоры общий номинальный ток меньший, чем сумма номинальных токов этих тиристоров?

6.Может ли скорость переключения тиристора быть менее

25 мкс?

7.Какие устройства относятся к классу тиристоров?

8.В чем отличие тиристора от симистора?

9.Что происходит при подаче отрицательного тока на управляющий электрод стандартного тиристора?

10.Как можно защитить тиристор от чрезмерной скорости нарастания тока?

14

Лабораторная работа № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ ПРИ РАЗНЫХ ВИДАХ НАГРУЗКИ

Продолжительность работы – 4 часа

Цели работы: получить экспериментальное подтверждение теоретическим знаниям, получить наглядное представление о работе выпрямителя в виде осциллограмм токов и напряжений различных участков цепи, определить внешние характеристики выпрямителя.

Основные теоретические положения

Выпрямление – преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока, подводимую к нагрузке.

В общем случае структурная схема выпрямительного устройства (рис. 2.1) содержит трансформатор Т, блок силовых полупроводниковых приборов (схема выпрямления) СВ, сглаживающий фильтр Ф и стабилизатор выпрямленного напряжения Ст. Трансформатор служит для изменения значения синусоидального напряжения сети ПЭС до необходимого уровня, которое затем выпрямляется. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. Стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на приемнике П при изменении напряжения сети. Отдельные узлы выпрямительного устройства, например трансформатор, могутотсутствовать, что зависитотусловийработы.

Рис. 2.1. Структурная схема выпрямительного устройства

15

При выпрямлении процессы определяются: техническими характеристиками источника переменного тока, видом электронного полупроводникового прибора и способом его управления, характером нагрузки на стороне постоянного тока.

При рассмотрении принципа выпрямления принимаются следующие основные допущения:

–на стороне переменного тока включен источник напряжения синусоидальной формы со стабильной частотой;

–рассматриваются СПП с«идеальными» характеристиками;

–нагрузка представлена сосредоточенными элементами конкретного характера;

–дополнительные потерив схемевыпрямленияотсутствуют. Для более детального представления зависимости процес-

сов выпрямления от различных факторов рассмотрим простейшую схему с активной нагрузкой (рис. 2.2).

зультате в нагрузке появляются периодические однонаправленные токи, что свидетельствует о процессе выпрямления, т.е. появлении постояннойсоставляющейтока вцепинагрузки(рис. 2.3).

Рис. 2.3. Диаграмма напряжений и токов для однофазной схемы с активной нагрузкой

16

PNRPU

Если ввести в нагрузку кроме резистора Rd реактор с индуктивностью Ld (рис. 2.4), то ток будет продолжать протекать через вентиль и после прохождения u(θ) через 0. Это обусловлено тем, что в индуктивности в первом полупериоде будет накапливаться энергия, которая поддерживает протекание тока Id после смены знаканапряжениядомомента, когдатокстановитсясноваравным0.

Рис. 2.4. Схема и диаграмма напряжений и токов для активно-индуктивной нагрузки

Рис. 2.5. Схема выпрямления с противоЭДС в цепи нагрузки и диаграмма напряжений и токов

для однофазной схемы с противоЭДС

17

Практический интерес может представлять также нагрузка в виде источника ЭДС постоянного тока (рис. 2.5), включенная с обратной для вентильного ключа полярностью. Такие схемы выпрямленияназываются схемами спротивоЭДСв цепи нагрузки.

Вмомент θ = θ1 напряжение на вентиле становится прямым,

ион начинает проводить ток, направленный встречно источнику противоЭДС. При принятых допущениях подключение источника с напряжением u(θ) к источнику противоЭДС может вызвать не-

ограниченный рост тока Id . Для ограничения этого тока в цепь постоянного токавключен реактор с индуктивностью Ld .

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для исследования работы выпрямителя при разных видах нагрузки.

1.1.Перед началом сбора схемы все блоки должны быть выключены(т.е. кнопки включения всеть не должнысветиться).

1.2.Собрать требуемую схему вентилей на основе схем соединения отдельных блоков, расположенных согласно рис. 2.6. Номера необходимых блоков указаны на рисунке в правом нижнем углу каждого блока в схеме.

1.3.Обязательно следует соединить гнезда защитного за-

земления устройств, используемых в эксперименте, с гнездом РЕ источника G1 с помощью специальных проводов.

1.4.Для исследования величин токов и напряжений схемы необходимо включить в нее измерительную аппаратуру:

– амперметр включить последовательно с нагрузкой;

– вольтметр параллельно нагрузке (удобнее включить на выход преобразователя);

1.5.После того как схема собрана, необходимо, чтобы преподаватель проверил ее правильность.

2. Произвести настройку и включение блоков стенда.

2.1.Переключатели номинальных фазных напряжений вторичных полуобмоток трансформаторов А3 и А4 установить в положение 73 В.

18

Рис. 2.6. Схема соединения выпрямителя

2.2.Включить выключатели «СЕТЬ» блоков мультиметров Р1.1, Р1.2.

2.3.Включить выключатель «СЕТЬ» преобразователя А8.

2.4.Включить выключатель «СЕТЬ» датчиков тока и напряжений А6.

19

2.5. Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А8, установить по его индикатору минимальное значение угла управления α.

2.6.В соответствии с выбранной для исследования схемой нажать кнопку «1Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» или «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А8 и удерживать ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

2.7.Включить источник G1. О наличии фазных напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

2.8.При необходимости можно выключить стенд, следуя в порядке, обратном порядку включения, и изменить участки, на которых необходимо проанализировать параметры токов/напряжений.

3. Определить внешние характеристики.

3.1.Собратьтребуемую схему выпрямителя согласно рис. 2.6.

3.2.Включить выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров

Р1.1.

3.3.Включить выключатель «СЕТЬ» преобразователя А8.

3.4.Включить выключатель «СЕТЬ» датчиков тока и напряжений А6.

3.5.Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А8,

установить по его индикатору значение угла управления α, превышающее 90°.

3.6.В соответствии с выбранной для исследования схемой нажать кнопку «1Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» или «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А8 и удерживать ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

3.7.Включить источник G1. О наличии фазных напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

3.8.Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А8,

установить по его индикатору значение угла управления α, рав-

ное 45°.

20