Файл: Учебнометодическое пособие по учебной дисциплине Силовая преобразовательная техника.pdf

132
Зависимость среднего значения выходного напряжения от угла управления тиристорами называют регулировочной характеристикой управляемого выпрямителя (U
d
= f(

)).
На рисунке 2.3 приведена регулировочная характеристика однофазного двухполупериодного (мостового) выпрямителя при его работе на активную и активно-индуктивную нагрузку.
1 – регулировочная характеристика при активной нагрузке;
2 – регулировочная характеристика при активно-индуктивной нагрузке
Рисунок 2.3 – Регулировочные характеристика однофазного мостового выпрямителя при активно- индуктивной нагрузке
4 Порядок выполнения работы
4.1Изучить краткие теоретические сведения об однофазных управляемых выпрямителях.
4.2 Собрать схему подключения однофазного управляемого выпрямителя к сети переменного тока (рисунок 2.3)

133
Рисунок 2.3 – Схема подключения управляемого однофазного выпрямителя к сети переменного тока
4.3 Собрать схему подключения напряжения задания для однофазного управляемого выпрямителя (рисунок 2.4)
Рисунок 2.4 – Схема подключения напряжения задания для однофазного управляемого выпрямителя
4.4 Исследовать работу однофазного управляемого выпрямителя на активную нагрузку.
4.4.1 Собрать схему подключения активной нагрузки на выход однофазного управляемого выпрямителя (рисунок 2.5)

134
Рисунок 2.5 – Схема подключения активной нагрузки на выход однофазного управляемого выпрямителя
4.4.2 Подключить стенд к трехфазной сети. Включить три автоматических выключателя, расположенных в левой нижней части стенда – надпись «Сеть». Перед включением стенда необходимо убедиться, что все тумблеры, управляющие включением преобразователей, находятся в положении «выключено», а также на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного опыта перемычки.
4.4.3 Задать однофазный режим работы управляемого выпрямителя, для этого установить тумблер в положение «Однофазный» (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.»).
4.4.4 Включить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение
«Вкл.»).
4.4.5 Измерить среднее значение выпрямленного напряжения на выходе управляемого выпрямителя по вольтметру PV1, изменяя угол управления от 0 до 180 эл.град. (с помощью резистора задания R18 в окошке «Угол управления, град.») (данные занести в таблицу 2.1).
4.4.6 По завершении исследования вывести резистор R18 в начальное положение, отключить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение
«Выкл.»), отключить автоматические выключатели, расположенные в левой нижней части стенда – надпись «Сеть»
4.5 Исследовать работу однофазного управляемого выпрямителя на двигательную нагрузку.
В качестве двигательной нагрузки используется двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, якорь которого включается на выход однофазного управляемого выпрямителя, а обмотка возбуждения получает питание от широтно-импульсного преобразователя (ШИП).
Паспортные данные ДПТ НВ
Тип – ПЛ-062
Номинальный КПД – 61 %
Номинальная мощность – 120 Вт
Номинальное напряжение – 220 В
Номинальный ток якоря – 0,95 А
Частота вращения – 3000 об/мин

135
Номинальный ток возбуждения – 0,18 А
4.5.1 Собрать схемы в соответствии с п. 4.2 и п. 4.3, или, при собранной схеме, убедиться в правильности подключения однофазного управляемого выпрямителя к питающей сети (см. рисунок 2.3) и напряжения задания (см. рисунок 2.4).
4.5.2 Собрать схему подключения ШИП к трехфазной сети переменного тока (рисунок 2.6).
Рисунок 2.6 – Схема подключения ШИП к трехфазной сети переменного тока
4.5.3 Собрать схему подключения якоря двигателя на выход однофазного управляемого выпрямителя (рисунок 2.7).
Рисунок 2.7 – Схема подключения якоря двигателя на выход однофазного управляемого выпрямителя
4.5.4 Собрать схему подключения обмотки возбуждения к ШИП (рисунок
2.8).
Рисунок 2.8 – Схема подключения обмотки возбуждения к ШИП
4.5.5 Собрать схему подключения напряжения задания для ШИП

136 обмотки возбуждения (рисунок 2.9).
Рисунок 2.9 – Схема подключения напряжения задания для ШИП обмотки возбуждения
4.5.6 Подключить стенд к трехфазной сети (включить три автоматических выключателя, расположенных в левой нижней части стенда – надпись «Сеть»).
Перед включением стенда необходимо убедиться, что все тумблеры, управляющие включением преобразователей, находятся в положении
«выключено», а также на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного опыта перемычки.
4.5.7 Подключить релейно-контакторную схему управления (включить тумблер SA70).
4.5.8 С помощью магнитного пускателя K5 подключить ШИП, нажав кнопку SB74.
45.9 Включить ШИП возбуждения (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Скважность (возбуждение), %») и резистором R22 установить номинальный ток возбуждения ДПТ НВ равный 0,18 А по прибору
PA4.
4.5.10 Задать однофазный режим работы управляемого выпрямителя
(если он ранее не задан), для этого установить тумблер в положение
«Однофазный» (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.»).
4.511 Включить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение
«Вкл.»).
4.5.12 Измерить среднее значение выпрямленного напряжения на выходе управляемого выпрямителя по вольтметру PV1, изменяя угол управления от 0 до 180 эл.град. (с помощью резистора задания R18 в окошке «Угол управления, град.») (данные занести в таблицу 2.1).
4.5.13 По завершении исследования вывести резистор R18 в начальное положение, отключить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение
«Выкл.»), отключить ШИП, отключить автоматические выключатели, расположенные в левой нижней части стенда – надпись «Сеть». Снять установленные перемычки.

137
Таблица 2.1 – Результаты исследований регулировочных характеристик однофазного управляемого выпрямителя
Нагрузка
Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя активная

U
СР
двигательная

U
СР
После проведения экспериментальных исследований (см. п.4.2-4.5) по данным таблицы 2.1 построить регулировочные характеристики однофазного управляемого выпрямителя при его работе на активную и двигательную нагрузки U
d
= f(

).
5 Содержание отчета
5.1 Название лабораторной работы и ее цели.
5.2 Схема однофазного мостового управляемого выпрямителя. Краткое описание работы данной схемы.
5.3 Таблица 2.1, заполненная по результатам опытов.
5.4Регулировочные характеристика однофазного мостового выпрямителя при активной и двигательной нагрузке.
5.5 Выводы о проделанной работе.
6 Контрольные вопросы
6.1 Поясните в чем отличие двухполупериодной схемы выпрямления от однополупериодной?
6.2 Дайте определение, что такое регулировочная характеристика вентильного преобразователя?
6.3 Сформулируйте определение режима прерывистого тока нагрузки?
6.4 Сформулируйте определение режима непрерывного тока нагрузки?
Литература
1 Преображенский, В.И. Полупроводниковые выпрямители/В.И.
Преображенский. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 136 с.: ил.
2 Розанов, Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов/Ю.К. Розанов,
М.В. Рябчицкий, А.А Кваснюк.-М.:Издательский дом МЭИ, 2007.
3 Москаленко, В.В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов/ В.В.Москаленко – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 416 с.: ил.

138 4 Основы автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов/ М.Г. Чиликин[и др.]. – М.: Энергия, 1974. – 568с.: ил.

139
Лабораторная работа №3
Исследование трехфазного выпрямителя с нулевой точкой
1 Цель работы:

140
Рисунок 3.2– Временные диаграммы работы трехфазного нулевого выпрямителя
В данной схеме в каждый момент времени ток проводит только один тиристор, причем тот, который имеет наиболее высокий потенциал анода по отношению к катоду.
Точка естественного открывания тиристоров сдвинута для каждого из них на угол 30 по отношению к моменту перехода через 0 соответствующего фазного напряжения.
4 Порядок выполнения работы
4.1 Изучить краткие теоретические сведения
4.2 Собрать схему трехфазного нулевого выпрямителя изображенную на рисунке
3.3.
4.3 Установить параметры элементов согласно варианту. В таблице 3.1 приведены варианты для выполнения работы.
Таблица 3.1 - Варианты для выполнения работы
Вариант
R
d
, кОм
1 2
1 100 2
110 3
120 4
130 5
140 6
150 7
160 8
170 9
180

141
Продолжение таблицы 3.1 1
2 10 190 11 200 12 210 13 220 4.4Исследовать работу трехфазного нулевого выпрямителя. Зарисовать полученные осциллограммы. Сделать выводы.
Рисунок 3.3 - Схема трехфазного нулевого выпрямителя
4.5Исследовать работу трехфазного нулевого выпрямителя (рисунок 3.4).
Зарисовать полученные осциллограммы. Сделать выводы.
Рисунок 3.4 - Схема трехфазного нулевого выпрямителя при работе на активную нагрузку
4.6Исследовать работу трехфазного нулевого выпрямителя при работе на активную нагрузку с использованием индуктивного фильтра (рисунок 3.5).
Индуктивность фильтра подобрать такую, чтобы осциллограммы показывали цель использования фильтра. Зарисовать полученные осциллограммы. Сделать выводы.

142
Рисунок 3.5 - Схема трехфазного нулевого выпрямителя при работе на активную нагрузку с использованием индуктивного фильтра
4.7Исследовать трехфазный нулевой выпрямитель при работе на активную нагрузку с использованием Г – фильтра. Зарисовать полученные осциллограммы.
4.8 Имитировать работу схемы с обрывом цепи диода. Зарисовать полученные осциллограммы. Сделать выводы.
5 Содержание отчета
5.1 Название лабораторной работы и ее цели.
5.2 Схема трехфазного выпрямителя с нулевой точкой. Краткое описание работы данной схемы.
5.3 Исходные данные из таблицы 3.1 согласно своему варианту.
5.4 Полученные осциллограммы при работе схемы на активную, активно индуктивную нагрузку, а также при подключении фильтра.
5.5 Выводы о проделанной работе.
6 Контрольные вопросы
6.1Покажите на схеме трехфазного нулевого неуправляемого выпрямителя путь протекания тока через нагрузку.
6.2 Сформулируйте назначение трансформатора в схеме трехфазного нулевого выпрямителя.
6.3 Перечислите достоинства и недостатки трехфазной нулевой схемы выпрямления.
Литература
1 Гельман, М.В. Преобразовательная техника. Полупроводниковые приборы и элементы микроэлектроники: Учебное пособие/М.В.Гельман.-Челябинск: Изд-во
ЮурГУ, 2000.
2 Розанов, Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов/Ю.К. Розанов, М.В.
Рябчицкий, А.А Кваснюк.-М.:Издательский дом МЭИ, 2007.

143
Лабораторная работа №4
Исследование трехфазного мостового выпрямителя
1 Цель работы:
- сформировать умение анализировать принцип действия трёхфазного мостового выпрямителя
- изучить регулировочные характеристики трехфазного управляемого выпрямителя
- экспериментально исследовать работу трехфазного управляемого выпрямителя на активную и двигательную нагрузку
- приобрести навыки в сборке и настройке схемы

изучить безопасные методы работы на лабораторном стенде
2 Оснащение рабочего места:

лабораторный стенд

методические указания по выполнению лабораторной работы
3 Теоретические сведения
Выпрямителем называется статический преобразователь электрической энергии переменного тока в постоянный ток. По числу фаз питающей сети переменного тока выпрямители бывают однофазные и трехфазные. Для согласования трехфазного выпрямителя с сетью обычно применяют силовые трансформаторы.
Схема трехфазного мостового выпрямителя изображена на рисунке 4.1.
Данный выпрямитель содержит мост из шести диодов. Диоды VD1, VD3, VD5 катодную группу, а диоды VD2, VD4, VD6 – анодную.
В этом выпрямителе в каждый момент времени ток в нагрузочном резисторе идвух диодах появляется тогда, когда к этим диодам приложено наибольшеенапряжение. В интервале времени tl -t2 ток возникает в цепи: диод
VD1 -нагрузочный резистор Rh - диод VD4, так как к этим диодам приложено линейное напряжение Uab, которое в этот интервал времени больше других линейныхнапряжений. В интервале времени t2 -t3 открыты диоды VD1, VD6 так как в этовремя к ним приложено наибольшее линейное напряжение Uac.
Во все интервалы времени токи в нагрузке имеют одно и тоже направление.

144
Рисунок 4.1 – Схема трехфазного мостового выпрямителя
На рисунке 4.2 изображены временные диаграммы напряжений и токов рассматриваемого выпрямителя.
Рисунок 4.2 – Временные диаграммы напряжений и токов в схеме трехфазного мостового выпрямителя
Среднее значение выпрямленного напряжения в рассматриваемом выпрямителе в 2 раза больше, чем в выпрямителе с нейтральным выводом.

145
Среднее значение выпрямленного напряжения????
????
, В рассчитывается по формуле
????
????
= 2,34????
2
,
(4.1)
где ????
2
- напряжение вторичной обмотки трансформатора, В.
Среднее значение выпрямленного тока ????
в.ср
, А рассчитывается по формуле
????
в.ср
=
????
3
, (4.2)
Максимально обратное напряжение на каждом закрытом диоде ????
обр.????
, В определяется по формуле
????
обр.????
= √2 ∙ √3????
2
= √6????
2
(4.3)
Данная схема выпрямителя обладает наилучшим коэффициентом использованиямощности трансформатора, наименьшим обратным напряжением на диоде и высокой частотой пульсации выпрямленного напряжения, отсутствиемподмагничивания сердечника трансформатора постоянным током. К недостаткам относится большое количество используемых диодов.
На рисунке 4.3 приведена регулировочная характеристика трехфазного мостового выпрямителя при его работе на активную и активно-индуктивную нагрузку.
1 – регулировочная характеристика при активной нагрузке;
2 – регулировочная характеристика при активно-индуктивной нагрузке
Рисунок 4.3 – Регулировочные характеристика трехфазного мостового управляемого выпрямителя
4 Порядок выполнения работы
4.1Изучить краткие теоретические сведения об однофазных управляемых выпрямителях.
4.2 Собрать схему подключения однофазного управляемого выпрямителя к сети переменного тока (рисунок 4.4)