Работа №5. Исследование энергетических показателей управляемого вьіпрямителя

Цель работы

Изучение энергетических характеристик и показателей управляемого выпрямителя.

Описание лабораторной установки

В комплект лабораторной установки входят следующие модули: «Тиристорный преобразователь», «Нагрузка», «Модуль питания», «Модуль измерительный», «Мультиметры», «Измеритель мощности», а также двухканальный осциллограф.

Описание лабораторной установки, а также порядок ее включения и выключения подробно описаны в работе№ 3.

Задание и методические указания

1. Предварительное домашнее задание:

а) изучить темы курса: «Управляемые выпрямители», «Непрерывный режим», «Энергетические показатели», содержание данной работы и быть готовым ответить на все контрольные вопросы;

6) рассчитать и построить зависимость КПД от выпрямленного тока =F (І_d) при заданном угле управления, воспользовавшись для трехфазной мостовой схемы формулой

(1)

Здесь расчет выполняется без учета потерь в дифферециальном сопротивлении вентилей r_T. Значения U_d, І₂ определяются по формуле (2) и таблице 3, приведенным в работе №1.

Мощность потерь в трансфсрматоре на холостом ходу принять равной 7 Вт.

Остальные параметры вентилей и трансформатора приведены в работе №1;

в) рассчитать и построить зависимость КПД от угла управления =F (α) при заданном выпрямленном токе, воспользовавшись информацией, приведенной в п. б);

г) рассчитать и построить зависимость от угла управления при заданном выпрямленном токе, учитывая, что

(2)

а угол коммутации рекомендуется определить из соотношения (1), приведенного в работе №1.

2. Экспериментальное исследование энергетических характеристик управляемого выпрямителя, выполненного по трехфазной мостовой схеме при работе на активно-индуктивную нагрузку:

а) собрать схему в соответствии с рис. 1. Установить требуемые пределы измерений на измерительных приборах согласно табл. 1.

Измеряемые величины	Обозначение прибора	Предел измерения	Месторасположение прибора (название модуля)
Действующее значение фазного напряжения U1ф , первичного тока трансформатора I1, активная P1ф, реактивная Q1ф, полная S1ф мощность одной фазы и	PW1	U1 ~ 300 В I1 ~ 0,2 А	Измеритель мощности
Среднее значение выпрямительного напряжения Ud	PV1	= 200 В	Мультиметры
Среднее значение выпрямительного тока Id	PA1	=2 А	Модуль Измерительный

В модуле «Тиристорный преобразователь» переключить тумблер ЅА1 в положение «1», соответствующее индуктивному сопротивлению рассеяния трансформатора х_a = 4,3 Ом. Переключатель ЅА3 переключить в положение М. Установить переключатель ЅА2 в положение НР (нереверсивный).

Подключить осциллограф к шунту (канал СН1 - гнездо Х9, корпус осциллографа Й гнездо Х10) для осциллографирования выпрямленного тока і_d. Выполнить необходимые операции, указанные в порядке включения установки (см. работу № 3);

б) снять и построить энергетические характеристики управляемого выпрямителя: Р₁ = F(α), Ѕ₁= F(α), Q₁ = F(α), Р_d= F(α),=F(α), =F(α), =F(α), при заданном сопротивлении нагрузки.

Характеристики снимать, изменяя угол оп ручкой потенциометра RP1 в модуле «Тиристорный преобразователь» так, чтобы выпрямленное напряжение U_d изменялось в диапазоне от максимального значения до нуля. Выполняя опыт, контролировать непрерывность тока і_d с помощью осциллографа, вход которого подключен на шунт в цепи выпрямленного тока, При снятии характеристик отметить точку перехода от непрерывного режима к прерывистому. Характерис'п4ки рекомендуется снимать при малых сопротивлениях нагрузки.

Фикоировать следующие величины и заносить их в табл. 1:

- α - угол управления преобразователя;

- U_1ф, I_1ф - действующие значение фазного напряжения и тока соответственно, измеренные модулем «Измеритель мощности››;

- P_1ф, Q_1ф, S_1ф и - активная, реактивная, полная мощность одной фазы ивыпрямителя, измеренные модулем «Измеритель мощности››;

- U_d - среднее значение выпрямленного напряжения;

- I_d - среднее значение выпрямленного тока.

Расчетные значения в табл. 2 определять по формулам (3) - (5).

Таблица 2

α, град
U1ф, В
I1ф, А
P1ф Вт
Q1ф ВА
S1ф ВА
Ud В
Id А
Pd Вт
P1 Вт
Q1 ВА
S1 ВА

Мощность нагрузки Р_d = U_{d *} I_d (3)

Коэффициент мощности управляемого выпрямителя

(4)

Коэффициент полезного действия (КПД) управляемого выпрямителя

(5)

Характеристики для КПД и построить на одном графике с расчетными;

Примечание: при угле α = 120 град. Ток I_d; и мощность Р_d практически равны нулю и трансформатор работает на холостом ходу. Потребляемая при этом реактивная мощность определяется только трансформатором. Обозначим ее Q_mp. Поэтому реактивная и полная мощности, потребляемые собственно выпрямителем, могут быть определены по формулам

(6), (7)

В мощных трансформаторах реактивная мощность, потребляемая трансформатором относительно мала: Q_mp = (0,02-0,1) S1. В маломощных она существенно влияет на характер зависимостей и ее следует учесть. Поэтому при построении графиков нужно использовать величины определенные из формул

(8), (9)

Полученные зависимости будут лучше соответствовать характеристикам, построенным при предварительном расчете;

в) снять и построить энергетические Р₁ = F(I_d), Ѕ₁= F(I_d), Q₁ = F(I_d), Р_d= F(I_d),=F(I_d), =F(I_d), =F(I_d) характеристики при заданном угле управления α₁. Характеристики снимать, изменяя ток переключателем ЅА1 в модуле «Нагрузка» в диапазоне А. Фиксировать те же величины, что и в опыте 2 б, результаты занести в табл. 3. Характеристики рекомендуется снимать при малых углах управления. При снятии характеристик отметить точку перехода от непрерывного режима к прерывистому.

Таблица 3

Id, А
U1ф, В
I1ф, А
P1ф Вт
Q1ф ВА
S1ф ВА
Ud В
Id А
Pd Вт
P1 Вт
Q1 ВА
S1 ВА

Сравнить экспериментальные характеристики с расчетными и нанести их на тот же рисунок;

г) снять осцгшлограммы первичного тока при большом и малом токе нагрузки. для этого подключить осциллограф к шунту RS1 (канал СН1 - гнездо Х1, корпус осциллографа - гнездо Х2).

Снизить ток нагрузки I_d до минимума, выключить автомат QF2 «Модуля питания».

3. Экспериментальное исследование энергетических характеристик управляемого выпрямителя, выполненного по трехфаэной мостовой схеме при работе на активно-индуктивную нагрузку с ПЭДС: ,

Подключить конденсаторы параллельно активному сопротивлению нагрузки в соответствии с рис. 2

Повторить все эксперименты п.2.

4. Экспериментальное исследование энергетических характеристик управляемого выпрямителя, выполненного по трехфазной нулевой схеме при работе на активно-индуктивную нагрузку с ПЭДС:

Переключатель ЅА3 переключить в положение Н.

Повторить все эксперименты п. 2

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие пункты:

а) наименование и цель работы;

6) предварительные расчеты и построения;

в) исходные данные, принципиальную силовую схему;

д) результаты экспериментальных исследований и проведенных по ним расчетов,

е) экспериментально снятые и построенные характеристики;

ж) сравнение расчетных и экспериментальных энергетических характеристик;

з) выводы по работе.

- объяснить влияние угла управления ос и тока нагрузки Ід на энергетические показатели управляемого выпрямителя (,,).

Контрольные вопросы

1. Что такое коэффициент мощности выпрямителя?

2. Как определить коэффициент мощности выпрямителя экспериментально?

3. Как зависит коэффициент мощности от угла регулирования? Почему?

4. Как зависит коэффициент мощности от тока нагрузки? Почему?

5. От чего еше зависит коэффициент мощности?

6. Как зависит КПД от угла регулирования?

7. Как зависит КПД от тока нагрузки?

8. Чем определяется угол сдвига в выпрямителе?

9. От чего зависит ?

10. Почему будут существенно отличаться расчетные и экспериментальные ходу?

11. Какую реактивную мощность будет потреблять выпрямитель на холостом ходу?

12. Какие переключения, и при каких условия запрещается производить?