3.4.1.1 Результаты работы

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

3.4.1.2 Контрольные вопросы

1 Объясните принцип действия однофазного мостового выпрямителя. Достоинства и недостатки. Область применения.

2 В чем заключается принцип построения выпрямительных устройств? Критерии качества схемы выпрямления.

3 Получите выражение для средневыпрямленного значения напряжения в выпрямителях.

4 Объясните внешнюю характеристику выпрямителя.

5 Что включает в себя схема замещения выпрямителя?

3.4.2 Исследование трехфазного неуправляемого выпрямителя

На рисунке 3.21 представлена модель трехфазного выпрямителя в формате EWB.

Рисунок 3.21 – Модель трехфазного выпрямителя (Файл S3mostn)

Модель включает следующие элементы:

• трехфазная система напряжения переменного тока с разделенной магнитной системой, образуемая тремя генераторами переменного напряжения UA,UB,UC с фазовым сдвигом 120⁰ и однофазными трансформаторами T (групповой трансформатор);

• трехфазный мостовой выпрямитель, образуемый диодами VD1…VD6;

• нагрузочный реостат RН=50Ом;

• измерительные приборы (U2 – измеряет фазное напряжение U₂; UL измеряет линейное напряжение U_2Л; U0 – измеряет постоянную составляющую на нагрузке U₀; I₀ – измеряет ток нагрузки I₀ = U₀/R_Н; Um1– измеряет действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения U_m1);

• переключатель S1 служит для получения однотактной схемы выпрямления (S1 в верхнем положении) или схемы Ларионова (S1 в нижнем положении) – управляется клавишей 1;

• переключатель S2 служит для переключения второго луча осциллографа либо к измерительному резистору R=0,1Ом для наблюдения тока вентиля, либо к вентилю – для наблюдения обратного напряжения на нем – управляется клавишей 2. Первый луч осциллографа (канал А) всегда подключен к нагрузке выпрямителя;

• ключ S3 управляется клавишей 3 и служит для создания режима холостого хода (х.х.) путем размыкания резистора 10 кОм.

1 Выберите данные в соответствии с вариантом задания (таблица 3.4).

Таблица 3.4 – Варианты задания

Номер бригады	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Напряжение UA,…UC, В	220	200	180	160	150	140	130	120	110	100
Частота fС, Гц	40	50	60	100	40	50	60	100	60	50

Установите уровень напряжения и частоту, открыв последовательно окна (рисунок 3.22) источников напряжения переменного тока.

Рисунок 3.22 – Окно источника напряжения переменного тока

2 Проверьте настройку приборов и параметры трансформатора TV. Для этого в положении значка «рука» на любом трансформаторе двойным щелчком откройте окноTransformerProperties. Выберите опциюModels; выделите строкиdefaultиidealи нажмите клавишуEdit, как показано на рисунке 3.23.

Рисунок 3.23 – Окно трансформатора Transformer Properties

Откроется окно TransformerModel«ideal»Sheet1 (рисунок 3.24) с основными характеристиками трансформатора.

Рисунок 3.24 – Окно Transformer Model «ideal» Sheet 1

Установите следующие параметры:

N= 5– коэффициент трансформации;

LE= 0,001 Гн – индуктивность рассеяния (L_S1);

LM= 5 Гн – индуктивность первичной обмотки (L₀):

RP= 10 Ом – активное сопротивление первичной обмотки (r₁);

RS= 2 Ом – активное сопротивление вторичной обмотки (r₂).

Выход из окна Sheet1 через клавиши « ОК».

Резистор RHв положении 50% (управляется клавишейRв латинском регистре).

Трехфазная однотактная схема выпрямления.

1 Ключ S1 переведите в верхнее положение. С помощьюS2 подключите осциллограф к резисторуR1 для наблюдения тока вентиля, ключS3 – замкнут.

2 Включите схему. В верхней линейке панели инструментов нажмите значок , появится окноAnalysis Graphs с изображением осциллографа (рисунок 3.25).

Рисунок 3.25 – Окно Analysis Graphs

Его развертка устанавливается автоматически, в зависимости от характера переходного процесса. По осциллографу проследите процесс установления выходного напряжения.

Когда нарастающая экспонента практически завершится, нажмите клавишу Pause, повторным нажатием значка закройте окноAnalysis Graphs.

Спишите показания приборов (I₂= 0,58I₀) и проверьте основные соотношения дляU₀,K₀,K₂иK_П1.

, ,,

Откройте осциллограф в схеме выпрямления и снимите осциллограммы тока и выходного напряжения.

3. Переведите ключ S2 в верхнее положение и включите схему. Откройте переднюю панель осциллографа и измерьте уровень обратного напряжения при помощи визирной линии, как показано на рисунке 3.26, где результат выделен прямоугольником.

Обратное напряжение на диоде определяется линейным напряжением на вторичной стороне трансформатора:

Рисунок 3.26 – Измерение уровня обратного напряжения

_{Проверьте выполнение данного соотношения. Погасите окно осциллографа.}

4. Зарисуйте синхронные осциллограммы выходного напряжения, тока вентиля и обратного напряжения на нем при двух значениях индуктивности рассеяния трансформатора LE₁= 0,001Гн иLE₂= 0,1Гн приRH= 10%.

Запишите показания приборов и объясните на какие характеристики выпрямителя влияет индуктивность рассеяния трансформатора.

5. Подготовьте таблицу 3.5 для снятия внешней характеристики.

Таблица 3.5 – Снятие внешней характеристики

LE	RН, %	ХХ	100	80	60	40	20	10
LE1	U0, В	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	I0, А	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Um1, В	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	КП1	р	а	с	ч	е	т	ы
LE2	U0, В	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	I0, А	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	Um1, В	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	КП1	р	а	с	ч	е	т	ы

Режим ХХ обеспечивается размыканием ключа S3. При этом последовательно с нагрузкой включается резистор 10 кОм, что практически эквивалентно холостому ходу. Для дальнейших измерений ключS3 – замкните.

Включите схему. Осциллоскопом (значок ) контролируйте окончание переходных процессов в схеме.

С помощью клавиши Rизменяйте сопротивление нагрузки от 100% до

10% (движение в обратную сторону выполняется комбинацией клавиш Shift+R). Заполните таблицу и выключите схему. Постройте зависимостиU₀иK_П1от тока нагрузкиI₀для двух значений индуктивностиLE.

Найдите выходное сопротивление выпрямителя (R_вых), исходя из соотношения:

_,

_{где (I01; U01), (I02; U02) – измеренные характеристики при 10% и 100% реостата RH, соответственно. Восстановите значение LE = LE1.}

6 Исследуйте влияние фазовых углов напряжения питания на выпрямитель. Для этого в генераторах фазных напряжений установите начальные фазы 0^о, 115^ои 245^оградусов ( вместо 0^о, 120^ои 240^оградусов). Включите схему. После установления переходных процессов запишите показания приборов и зарисуйте форму выходного напряжения с указанием мгновенных значений. Найдите частоту первой гармоники пульсаций и сравните её с частотой сети. Объясните результаты. Верните фазы генераторов в исходное состояние.

Трехфазная мостовая схема выпрямления.КлючS1 переведите в нижнее положение и повторите все измерения как в трёхфазной однотактной схеме, учитывая другие численные значения основных соотношений (дляU₀,K₀,K₂иK_П1 ).