Файл: Исследование последовательнопараллельного автономного инвертора тока Цель работы.doc

Цель работы

Изучение электромагнитных процессов, внешних, регулировочных и энергетических характеристик автономного инвертора напряжения (АИН) при активно-индуктивной нагрузке.

Задание

1. Собрать схему в соответствии с рис. 9.1.

2. Снять осциллограммы токов и напряжений на элементах схемы для заданных параметров.

3. Снять внешнюю U_H= F(7_Н) и энергетические P_d = F(7_Н), Рк = F (1ц), т) = F(7_Н) характеристики при постоянной частоте управления/для заданного напряжения U_d.

4. Снять регулировочную U_H^шF (f) и энергетические P_d = F(/), Р_а = F(/), r| = F(/) характеристики АИН при заданных постоянных значениях сопротивления нагрузки Rh, Lhи напряжения U_d.

Исходные данные

Базовая точка (режим), для которой снимаются осциллограммы и через которую проходят снимаемые характеристики:

напряжение источника питания U_d=25 В:

частота управления /= 50 Гц;

ток нагрузки /_н = 0,5 А;

Базовая точка может быть изменена по указанию преподавателя.

Методические указания

1. Собрать схему для исследования АИН в соответствии с рис. 9.1. Дополнительные внешние соединения показаны штриховыми линиями.

Тумблер SAXв модуле «Автономный инвертор напряжения» переключить в нижнее положение «Ш». Тумблеры SA2 и SA3 и регулятор коэффициента модуляции «ц» могут находиться в произвольном положении. Тумблер у информационного табло установить в положение «/».

Ручку регулятора тока нагрузки RPв модуле «Нагрузка» (Н) установить в положение «0», соответствующее минимальному току нагрузки (максимальному активному сопротивлению нагрузки R_H).

Включить автомат QFX«Модуля питания стенда» (МПС). Включить тумблер «Сеть» в модуле «Измеритель мощности». Тумблером «Сеть» в модуле «Автономный инвертор напряжения» включить питание системы управления. Включить тумблер SAXисточника питания в модуле МПС. С помощью потенциометра RPXустановить заданное напряжение источника питания. Ручкой потенциометра «/>>, глядя на информационное табло установить заданную частоту управления.

2. Снять осциллограммы токов и напряжений на элементах схемы для заданных параметров.

а) снять осциллограмму тока 'и на входе АИН до конденсатора Сф. Для этого канал СИХ осциллографа подключить к шунту RSX(«вход» - гнездо ХЗ, корпус осциллографа «_1_» - гнездо Х4).

Ручкой регулятора тока нагрузки RPв модуле «Нагрузка» (Н) установить •заданный (базовый) режим.

Зарисовать с экрана осциллографа осциллограмму. Определить масштабы по току и времени. Последующие осциллограммы тока снимать в том же масштабе;

б) снять осциллограмму тока i,nна входе АИН после конденсатора Сф. Для этого канал СНХ осциллографа подключить к шунту RS2 («вход» - гнездо Х4, корпус осциллографа «_1_» - гнездо Х6). Зарисовать с экрана осциллографа осциллограмму. (>бъяснить отличие осциллограмм токов /_d и 1ц\

в) снять осциллограммы напряжения на диодно-транзисторном ключе игг и тока через ключ Utпри тех же заданных значениях для базового режима. Канал СНХ осциллографа подключить к шунту RS3 («вход» - гнездо XI, корпус осциллографа «1» - гнездо XS), а вход канала СН2 - к гнезду Х9 (напряжение на тиристоре). Вход канала СН2 здесь и в дальнейшем подключается через делитель 1:10. Зарисовать с экрана осциллографа осциллограммы. Определить масштаб по напряжению, учтя коэффициент деления делителя, и сохранить масштабы по току и времени;

г) снять осциллограммы тока нагрузки /„ и напряжения на нагрузке и_н при тех же заданных значениях для базового режима. Для этого канал СНХ осциллографа подключить к шунту RS4 («вход» - гнездо XXX, корпус осциллографа «_1_» - гнездо Л'12), а вход канала СН2 - к гнезду Х9. Зарисовать с экрана осциллографа осциллограммы, сохранив масштабы по напряжению, току и времени.



Рис. 9.1. Принципиальная схема для исследования АИН

3. Снять внешнюю U_H = F (1ц) и энергетические P_d = F (1ц), Рц= F {1ц), г\ = F (1ц) характеристики при постоянной частоте управления/; для заданного напряжения U_d. Изменяя сопротивление нагрузки реостатом RP, фиксировать показания U_d, I_d, U_a, /н, Рн- Показания занести в таблицу 9.1.

Повторить измерения при другом значении/, например,/ = 0,8/.

Энергетические показатели рассчитать по следующим формулам:

мощность на входе

КПД

Таблица 9.1

							Примечание
Ud,B							/- Гц
Id, A
Pa Вт
ин,в
In, A
Р„,Вт
Л

---

Характеристики для разных значений / строить в одних осях. Графики для мощностей P_dи Р_нстроить в одних осях;

4. Снять регулировочную С/н = F(/) и энергетические P_d Fif), Рц= F(f), ц = F (J) характеристики АИН при постоянном значении сопротивления нагрузки Rhи заданном напряжении U_d.

Сопротивление Р_н определить, установив заданный ток нагрузки /н (базовый режим), по формуле

K = uji_H. О)

Изменяя частоту / в диапазоне от заданного до 10 Гц, фиксировать показания приборов U_d, I_d, С/н, In, Рн- Показания занести в таблицу 9.2.

Таблица 9.2

/Гц							Примечание
С/а В							Rh, = Ом
Id, A
Ра Вт
с/„,в
/„,А
Рн,Вт
Л

---

Повторить измерения при другой, например, вдвое большей величине активного сопротивления нагрузки R_H. Характеристики для разных значений R_Hстроить в одних осях. Графики для мощностей P_dи Р_нстроить в одних осях.

Выключить тумблер SA\ источника питания в модуле МПС. Тумблером SAXв модуле «Автономный инвертор напряжения» выключить питание системы управления. Выключить тумблер «Сеть» в модуле «Измеритель мощности». Выключить автомат QF1 «Модуля питания стенда».

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие пункты:

а) наименование и цель работы;

в) исходные данные, принципиальную схему силовых цепей;

г) обработанные осциллограммы;

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

е) построенные характеристики (регулировочные, внешние и энергетические); з) выводы по работе:

• объяснить вид внешней характеристики;

• объяснить вид регулировочной характеристики;

• объяснить зависимость КПД от тока нагрузки;

Контрольные вопросы

1. Чем отличается автономный инвертор напряжения от автономного инвертора

тока?

2. Зачем в инверторах напряжения включаются обратные диоды?

3. Зачем на входе АИН стоит конденсатор?

4. Как изменить частоту выходного напряжения автономного инвертора?

5. Показать контуры протекания тока в АИН.

6. Каков вид внешней характеристики АИН? От чего зависит наклон характеристики?

7. Как снять внешнюю характеристику?

8. Что такое регулировочная (частотная) характеристика автономного инвертора?

9. Как снять регулировочную (частотную) характеристику? Ю.Как определить КПД АИН?

11.Порядок включения и выключения лабораторной установки.

Работа № 10 Исследование автономного инвертора напряжения с

широтно-импульсной модуляцией

---

Цель работы

Изучение электромагнитных процессов, внешних, регулировочных и энергетических характеристик автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией (АИН с ШИМ) при активно-индуктивной нагрузке.

Задание

1. Собрать схему в соответствии с рис. 10.1.

2. Снять осциллограммы токов и напряжений на элементах схемы для заданных параметров.

3. Снять внешние U_H = F (1_Н) и энергетические P_d= F(7_Н), Р_н = F(7_Н), Ц = F(7_Н) характеристики при постоянной частоте управления/и двух несущих частотах/» для заданного напряжения U_dи коэффициента модуляции д.

4. Снять регулировочные U_H= F (f) и энергетические P_d= F(/), Р_н= F (f),r\ = Fif) характеристики АИН при регулировании частоты и неизменном коэффициенте модуляции д для заданных постоянных значений сопротивления нагрузки R_H, L_Hи напряжения U_d.

5. Снять регулировочные (7_Н = F (f) и энергетические P_d= F(/), Р_н = F {/),ц = F(/) характеристики АИН при выполнении закона U/ f=constи заданных постоянных значениях сопротивления нагрузки R_aL_H и напряжения U_d.

---

Исходные данные

Базовая точка (режим), для которой снимаются осциллограммы и через которую проходят снимаемые характеристики:

напряжение источника питания U_d = 25 В;

частота управления /= 50 Гц;

несущая частота /„ = 500 Гц (min);

коэффициент модуляции ц= 1;

ток нагрузки /_н ⁼ 0,4 А;

Базовая точка может быть изменена по указанию преподавателя.

Методические указания

1. Собрать схему для исследования АИН с ШИМ в соответствии с рис. 10.1. Дополнительные внешние соединения показаны штриховыми линиями.

Тумблер SAXв модуле «Автономный инвертор напряжения» переключить в верхнее положение «-ч^». Тумблер SA2 переключить в положение «max», соответствующее максимальной несущей частоте. Тумблер SA3 переключить в положение «U, fi>, соответствующее раздельному регулированию частоты и напряжения на нагрузке. Ручку регулятора коэффициента модуляции «д» установить в среднее положение. Тумблер у информационного табло установить в положение «/»•

Ручку регулятора тока нагрузки RPв модуле «Нагрузка» (Н) установить в положение «0», соответствующее минимальному току нагрузки (максимальному активному сопротивлению нагрузки R_H).

Включить автомат QFI«Модуля питания стенда» (МПС). Включить тумблер «Сеть» в модуле «Измеритель мощности». Тумблером «Сеть» в модуле «Автономный инвертор напряжения» включить питание системы управления. Включить тумблер SAXисточника питания в модуле МПС. Ручкой потенциометра «/», глядя на табло установить заданную частоту управления. Тумблер у Информационного табло перевести в положение «д». Ручкой потенциометра «д», глядя на табло установить заданный коэффициент модуляции.

2. Снять осциллограммы токов и напряжений на элементах схемы для заданных параметров при максимальном неискаженном синусоидальном напряжении на нагрузке.

а) определить максимальный коэффициент модуляции, при котором еще не уплощается вершина тока. Он соответствует максимальному значению неискаженного синусоидального напряжения на нагрузке (гладкой составляющей). Для этого канал СЯ1 осциллографа подключить к шунту RS4 («вход» - гнездо XII, корпус осциллографа «JL» - гнездо XX2), а вход канала СН2 - к гнезду Х9. Вход канала СН2 здесь и в дальнейшем подключается через делитель 1:10.

С помощью потенциометра RPXв модуле МПС установить заданное напряжение источника питания. Ручкой регулятора коэффициента модуляции плавно увеличивать его до появления уплощения тока. Записать коэффициент модуляции;

б) тумблер SA2 переключить в положение «min», соответствующее минимальной несущей частоте. Ручкой регулятора тока нагрузки RPв модуле «Нагрузка» (Н) установить заданный (базовый) режим. Еще раз уточнить положение ручки регулятора коэффициента модуляции «р> и запомнить его. Снять осциллограммы тока нагрузки /„ и напряжения на нагрузке м_н при заданных значениях для базового режима. Определить масштабы по току, напряжению и времени. При определении масштаба по напряжению учесть коэффициент деления делителя. Последующие осциллограммы снимать в том же масштабе;



Рис. 10.1. Принципиальная схема для исследования АИН с ШИМ

в) снять осциллограмму тока idна входе АИН до конденсатора Сф. Для этого канал СШ осциллографа подключить к шунту RS1 («вход» - гнездо A3, корпус осциллографа «_1_» - гнездо ХА). Зарисовать с экрана осциллографа осциллограмму;

г) снять осциллограмму тока /_Л на входе АИН после конденсатора Сф. Для этого канал СН\ осциллографа подключить к шунту ЛЯ («вход» — гнездо ХА, корпус осциллографа «_1_» — гнездо Х6). Зарисовать с экрана осциллографа осциллограмму. Объяснить отличие осциллограмм токов /И /_Л;

д) снять осциллограммы напряжения на диодно-транзисторном ключе щ-т и тока через ключ ivrпри тех же заданных значениях для базового режима. Канал СН\ осциллографа подключить к шунту RS3 («вход» - гнездо XI, корпус осциллографа «_L» - гнездо Х9), а вход канала СН2 - к гнезду XI(напряжение на транзисторе). Зарисовать с экрана осциллографа осциллограммы;

е) снять осциллограммы напряжения на нагрузке и тока нагрузки. Для этого канал СН\ осциллографа подключить к шунту RSA(«вход» — гнездо Л1, корпус осциллографа «_L» - гнездо Х\2), а вход канала СН2 - к гнезду Х9. Зарисовать с экрана осциллографа осциллограммы.

3. Снять внешние Uu = F(/_н) и энергетические P_d = F(/н), Рн

---