Задание и методические указания

Предварительное домашнее задание:

 

1. Нарисовать схему исследуемого неуправляемого трехфазного выпрямителя с нулевым выводом с активно-индуктивной нагрузкой без измерительных приборов и измерительных резисторов.

2. Полагая отсутствие потерь в выпрямителе и считая нагрузку активно-индуктивной (R_Н=100 Ом, К_ТР=4,78), рассчитать:

a) среднее значение напряжения на нагрузке U_d;

b) среднее значение тока нагрузки I_d;

c) среднее значение тока тиристора I_a;

d) действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора I₂;

e) действующее значение тока первичной обмотки трансформатора I₁;

 

3. Построить в масштабе друг под другом с учетом заданных значений E₂, I_dвременные диаграммы:

a) ЭДС вторичных обмоток трансформатора;

b) выпрямленного напряжения;

c) тока нагрузки (при x_d= ¥);

d) тока вентиля;

e) напряжения на вентиле;

f) тока вторичной обмотки трансформатора;

g) тока первичной обмотки трансформатора .

4. Рассчитать выходную (внешнюю) характеристику U_d=f(I_d) трехфазного выпрямителя с нулевым выводом.

Где ∆Е₀=1 В – пороговое напряжение открытого диода;

r_i =0,05 Ом – дифференциальное внутреннее активное сопротивление диода в открытом состоянии ;

r_а =1,65 Ом –активное сопротивление обмоток трансформатора;

x_a=4,3 Ом – анодное индуктивное сопротивление рассеяния.

Результаты расчета занести в таблицу 3. По данным полученной таблицы построить внешнюю характеристику

 

 

Таблица 3.

UdВ
Id А		0.05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5

,

 

 

2. Экспериментальное исследование трехфазной схемы выпрямления с нулевым выводом:

а) собрать схему для исследования трехфазной схемы с нулевым выводом при работе на активно-индуктивную нагрузку в соответствии с рис. 3.

 

 

Рис. 3. Принципиальная схема для исследования неуправляемых выпрямителей при работе на активно-индуктивную нагрузку

 

 

Дополнительные перемычки и измерительные приборы, подключаемые в схему, показаны штриховой линией.

Примечание: вольтметр PV1 подключить к гнезду X4 после выполнения пункта 2в.

В табл. 4 приведены измерительные приборы, используемые в лабораторной работе, в соответствии с принятыми обозначениями на принципиальной схеме (см. рис. 3).

 

 

Таблица 4

Измеряемые величины	Обозначение прибора	Предел измерения	Месторасположение прибора (название модуля)
Среднее значение выпрямленного напряжения Ud	PV1	= 200 В	Мультиметры
Среднее значение выпрямленного тока Id	PA1	= 2 А	Модуль измерительный
Действующее значение фазного напряжения U1 и первичного тока I1 трансформатора	PW1	U1 ~ 300 В; I1 ~ 0,2 A	Измеритель мощности
Действующее значение вторичного напряжения трансформатора U2	PV2	~ 200 В	Мультиметры

 

Установить требуемые пределы измерений на измерительных приборах согласно табл. 4; Установить переключатель SA3 в положение Н (нулевая схема). Переключатель SA1 установить в положение L2. Установить перемычку между гнездами X11, X12. Установить ручку потенциометра RP1 в среднее положение; включить автомат на модуле питания и выключатель модуля «Измеритель мощности», при этом должны осветиться табло на модуле измерителя мощности. Регулятором RP1 установить по прибору значение угла a=0 (ручку регулятора угла управления повернуть по часовой стрелке до упора); установить заданное значение сопротивления нагрузки (или значение выпрямленного тока близкое к заданному I_d <1 А);

б) снять осциллограммы анодного тока i_a и анодного напряжения u_a при R_н=100 Ом; для этого подключить входы осциллографа для измерения напряжения на вентиле u_аи тока i_a, соединив корпус осциллографа с гнездом X6, вход канала СН1 с гнездом X5 и канала СН2 с гнездом X4. Здесь и в дальнейшем рекомендуется использовать канал СН1 для осциллографирования тока, а канал СН2 – напряжения. На канал СН2 сигнал подается через делитель 1:10; проверить с помощью осциллографа соответствие угла a=0; записать масштабы по напряжению; не забудьте учесть коэффициент деления выносного делителя осциллографа;

в) подключить входы осциллографа для измерения выпрямленного напряжения u_dи тока i_d; соединив корпус осциллографа с гнездом X10, вход канала СН1 с гнездом X9 и канала СН2 с гнездом X7; сигнал подаваемый со входа СН2 нужно перевернуть (инвертировать), для чего нажать на кнопку СН2 INV; в тех же масштабах зарисовать выпрямленное напряжение u_dи ток i_d (обратить внимание на длительность коммутационного интервала);

г) подключить вход осциллографа для измерения первичного тока i₁соединив корпус осциллографа с гнездом X2, а вход канала СН1 с гнездом X1; зарисовать первичный ток i1; записать масштабы по току и времени (углу);

д) с помощью измерительных приборов сделать замеры выпрямленного напряжения U_d и первичного тока трансформатора I₁ при заданном токе нагрузки I_d (R_н=100 Ом). Замерить вторичное напряжение U₂ при I_d , подключив вольтметр PV1 в соответствии с рис. 3. Сравнить полученные значения с расчетными;

е) измерить коэффициент пульсации на активном сопротивлении нагрузки как отношение амплитуды переменной составляющей напряжения на нагрузке к среднему значению напряжения на нагрузке. ( R_Н =100 Ом , L_ф=0,24 Гн, ). Для получения L_ф=0,24 Гн индуктивности блока нагрузки включить последовательно (Рис.4).

ж) измерить коэффициент пульсации на активном сопротивлении нагрузки при L_ф С фильтре ( R_Н =100 Ом , L_ф=0,24 Гн, С=30 мкФ). Для получения L_ф=0,24 Гн и С_Ф=30 мкФ индуктивности блока нагрузки включить последовательно, а конденсаторы включить параллельно (Рис.5).

 

 

з) снять внешние характеристики U_d = F (I_d) при a = 0°. Характеристики снимать, изменяя ток переключателем SA1 в модуле «Нагрузка» в диапазоне А. Снизить ток нагрузки I_d до минимума, выключить автомат QF2 «Модуля питания»;

з) установить другие параметры трансформатора переключением тумблера SA1 в модуле «Тиристорный преобразователь» в положение L1 . Включить автомат QF2 «Модуля питания», и снова снять внешнюю характеристику . Построить обе внешние характеристики на одном графике;

и) Снять осциллограммы u_d , i_d в том же масштабе, что и раньше. Сравнить углы коммутации g (длительность коммутационного интервала). Снизить ток нагрузки I_d до минимума, выключить автомат QF2 «Модуля питания».

 

Содержание отчета

а) наименование и цель работы;

б) принципиальные электрические схемы для выполненных экспериментов;

в) результаты экспериментальных исследований и проведенных по ним расчетов, помещенные в соответствующие таблицы;

г) экспериментально снятые и построенные характеристики и осциллограммы;

е) сравнить осциллограммы и построенные диаграммы; сравнить расчетное и экспериментальное значение; объяснить расхождения;

з) сделать выводы о влиянии на внешние характеристики и угол коммутации анодной индуктивности La;

Контрольные вопросы

1. Назовите основные трехфазные схемы выпрямления.

2. Назовите основные величины, используемые при описании работы выпрямителей.

3. По каким признакам классифицируются выпрямители?

4. Какова частота пульсации в изучаемых схемах?

5. Что такое пульсность схемы m?

6. Что такое непрерывный режим?

7. Что такое внешняя характеристика? От каких параметров зависит ее положение в непрерывном режиме?

8. Сравнить трехфазную нулевую и трехфазную мостовую схемы по основным показателям.

9. Сравните форму токов iaи i2для трехфазной нулевой схемы

при xd= ¥. Почему отличаются формулы для Iaи I2?

10. Как снимаются внешние характеристики?

11. Будут ли осциллограммы, снятые в лабораторной работе, отличаться от временных диаграмм? Почему?

12. Почему измеренный ток I₁ отличается от расчетного?

13. Порядок включения и выключения лабораторной установки. Какие переключения и при каких условиях запрещается производить?

 

Литература:

1. Попков О.З. Основы преобразовательной техники. Москва. Издательский дом МЭИ 2005г. . ISBN 5-7046-1236-9 (Стр. 45-53, 85-89, 92-93).