новая папка / (2) Петросян, Кантерина Лаб 5

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра электротехнологической и преобразовательной техники

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Силовая импульсная техника»

Тема: ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ОДНОРОДНОЙ ИСКУССТВЕННОЙ ЛИНИИ С ВЕНТИЛЯМИ

Студент гр. 5401		Петросян П.Е.
Студент гр. 5402		Кантерина Н.А.
Преподаватель		Вавилов А.В.

Санкт-Петербург

2019

Задание

1. В схеме однородной искусственной линии (далее ОИЛ) (τ = 1 мс, R_н  = 1 Ом, n = 5) введите последовательно с нагрузкой ключ, управляемый по времени. Предварительно зарядите все конденсаторы, используя режим Read и кнопку VID. Ключ замкнут в момент времени t = 0 ÷ (τ/2). Постройте временные диаграммы:

- тока в нагрузке;

- токов в индуктивностях ячеек;

- напряжений на емкостях ячеек.

2. Введите вентили в ОИЛ. Постройте для различных длительностей импульса тока нагрузки временные диаграммы:

- тока в нагрузке;

- токов в индуктивностях ячеек;

- напряжений на емкостях ячеек.

3. Объясните полученные зависимости.

Выполнение работы

Испульзуя формулы (1) и (2), определим номинальные значения элементов:

; (1)

, (2)

где C_я и L_я – емкость и индуктивность соответственно каждой ячейки; R_н – сопротивление нагрузки;

τ – длительность импульса;

n – количество ячеек в ОИЛ.

Длительность фронта импульса определяется по формуле (3):

, (3)

где τ_фр – длительность фронта импульса;

C_я и L_я – емкость и индуктивность соответственно каждой ячейки.

На рисунке 1 представлена принципиальная схема однородной искусственной линии (далее ОИЛ) с ключом.

Рисунок 1 – Принципиальная схема ОИЛ с ключом

Временные диаграммы тока в нагрузке, токов в индуктивностях ячеек и напряжения на емкостях ячеек представлены на рисунках 2 - 4 соответственно.

Рисунок 2 – Ток в нагрузке ОИЛ при T = 0,5 мс

Рисунок 3 – Токи индуктивностей ОИЛ при T = 0,5 мс

Рисунок 4 – Напряжение на емкостях ОИЛ при T = 0,5 мс

На рисунке 5 представлена принципиальная схема однородной искусственной линии с вентилями (далее ОИЛВ).

Рисунок 5 – Схема ОИЛ с вентилями

Временные диаграммы тока в нагрузке, токов в индуктивностях ячеек и напряжения на емкостях ячеек ОИЛВ для различных длительностей импульса тока нагрузки представлены на рисунках 6 - 15.

Рисунок 6 – Ток в нагрузке ОИЛВ при T = 0,5 мс

Рисунок 7 – Токи индуктивностей ОИЛВ при T = 0,5 мс

Рисунок 8 – Напряжение на емкостях ОИЛВ при T = 0,5 мс

Рисунок 9 – Ток в нагрузке ОИЛВ при T = 1мс

Рисунок 10 – Токи индуктивностей ОИЛВ при T = 1мс

Рисунок 11 – Напряжение на емкостях ОИЛВ при T = 1мс

Рисунок 12 – Ток в нагрузке ОИЛВ при T = 0,25мс

Рисунок 13 – Токи индуктивностей ОИЛВ при T = 0,25мс

Рисунок 14 – Напряжение на емкостях ОИЛВ при T = 0,25мс

Рисунок 15 – Ток в нагрузке ОИЛ и ОИЛВ

Вывод

Численный анализ процессов в ОИЛВ подтвердил, что процессы частичного разряда ОИЛВ происходят на потенциальном пьедестале. Главная особенность процесса частичного разряда ОИЛВ заключается в том, что перепад напряжений U распределяется на некотором числе ячеек линии, а не определяется разностью потенциалов каких-либо двух соседних ячеек.

Расчет параметров элементов ОИЛВ совершенно аналогичен расчету ОИЛ. Следует отметить, что в случае формирования импульса максимальной длительности τ_max отличие форм импульсов ОИЛ и ОИЛВ заключается лишь в несущественном увеличении длительности среза импульса τ_ср у ОИЛВ по сравнению с ОИЛ. Фронт импульса ОИЛВ незначительно меньше значений фронта импульса ОИЛ. В данном случае, когда ключ замкнут графики мало чем отличаются, кроме того, что к моменту времени 0,4 мс ток нагрузки на ОИЛВ экспоненциально падает и достигает нулевого значения после 2 мс. На ОИЛ ток после 1 мс начинает колебаться около нулевого значения и становится нулевым также после 2 мс

Включение неуправляемых вентилей в ячейки ОИЛ последовательно с индуктивностями позволило полностью исключить колебания в структуре ОИЛВ, что дало возможность существенно повысить кпд процесса разряда и улучшить частотные свойства.

Необходимо отметить, что по окончании достаточно короткого переходного процесса в емкостях ОИЛВ присутствуют остаточные напряжения. Их величины зависят от длительности импульса тока нагрузки и могут быть как положительными, так и отрицательными, что необходимо учитывать при создании зарядного устройства ОИЛВ.