Н.А. Резниченко Исследование трехфазных нерегулируемых выпрямителей

10

ходимые измерительные приборы (амперметры I1, I2, Ia, Id для измерения токов соответственно фазного первичной обмотки трансформатора, фазного вторичной обмотки трансформатора, в выпрямительном диоде любой схемы выпрямителя (см. рис. 7,8), выпрямленного в нагрузке; вольтметры для измерения напряжений фазного Uф и линейного Uл вторичной обмотки трансформатора в зависимости от положения переключателя S2 и выпрямленного напряжения Ud на нагрузке), переключатель S1 для включения и выключения дросселей La, Lb, Lc во вторичную обмотку трансформатора для улучшения условий коммутации, переключатели S3 и S4 для изменения характера нагрузки (включены S3 и S4 – нагрузка активная; отключен S3, включен S4 – нагрузка ак- тивно-индуктивная), переключатель «НАГРУЗКА» для изменения активной нагрузки Rн, контрольные гнезда 1-12 для возможности подключения дополнительных приборов и осциллографа для визуального наблюдения за характером изменения электрических параметров.

Для защиты от внутренних напряжений, возникающих в момент закрывания вентилей, применяют демпфирующие RC-цепочки из последовательно соединенных конденсатора С и резистора R, включенных параллельно вентилям (см. рис. 7, 8). В момент закрытия диода обратный ток коммутируется из цепи вентиля в RC-цепочку. Заряд емкости при этом носит колебательный характер, что способствует более быстрому рассеиванию основных носителей зарядов p-n-перехода, поэтому ускоряется процесс запирания вентилей, что приводит к уменьшению коммутационных перенапряжений.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Перед началом работы проверить положения переключателей, установить требуемую сменную панель по заданию преподавателя, включить осциллограф и до записи данных измерений проверить работоспособность стенда, приборов, осциллографа, определить цены делений.

А. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО НЕРЕГУЛИРУЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ С НУЛЕВОЙ ТОЧКОЙ (см. рис. 7)

1. Отключите индуктивный фильтр Ld (замкнуть S3), включите индуктивности La, Lb, Lc во вторичной обмотке трансформатора (ра-

зомкнуть S1,1, S1,2, S1,3) и, изменяя нагрузку Rн от Rн=∞ (S4 разомкнут) до 2Rн (S4 замкнут, соответствующие положения переключателя

11

«НАГРУЗКА»), запишите показания приборов в табл. 2. Положения переключателей показаны на рис. 6.

2. При нагрузке, заданной преподавателем, с помощью осциллографа в масштабе зарисуйте характер изменения фазного напряжения U2 (гнезда 1,4 на рис.6), фазного тока вторичной обмотки трансформатора I2 (гнезда 2, 3), напряжения Ua на диоде VD4 (гнезда 3, 7), выпрямленного напряжения на нагрузке Rн (гнезда 9, 10), выпрямленного тока нагрузки Id (гнезда 8, 9).

3 Включите индуктивный фильтр Ld (разомкнуть S3) и при изменении нагрузки от Rн=∞ до 2Rн запишите показания приборов в табл. 2.

4. Выполните пункт 2 при включенном индуктивном фильтре Ld.

Таблица 2

I1, мА

U2, В

I2, мА

Ia, А

Ud, В

Id, А

Без

С Ld

Без

С Ld

Без

С Ld

Без

С Ld

Без

С Ld

Без Ld

С Ld

Ld

Ld

Ld

Ld

Ld

Б. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО МОСТОВОГО НЕРЕГУЛИРУЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

1. Отключите индуктивный фильтр Ld при включенных индуктивностях La, Lb, Lc во вторичной обмотке трансформатора и, изменяя нагрузку от Rн=∞ до 2Rн с помощью переключателя «НАГРУЗКА», запишите показания приборов в табл.3.

										Таблица 3
I1, мА		U2, В		I2, мА		Ia, А		Ud, В		Id, А
без Ld	с Ld	без Ld	с Ld	без Ld	с Ld	без Ld	с Ld	без Ld	с Ld	без Ld	с Ld

12

13

Рис. 7. Электрическая схема сменной панели для исследования трехфазного нерегулируемого выпрямителя с нулевой точкой:

VD4, VD5, VD6 – Д243А; R4, R5, R6 – МЛТ2,2К2; С4–С6 – МБГП-2,2 мкФ, 200 В

Рис.8. Электрическая схема сменной панели для исследования трехфазного мостового нерегулируемого выпрями-

теля: VD-VD6 – Д243А; R1-R6 – МЛТ-2,2К2; R7 - МЛТ-2, 1R0; С1–С6 – МБГП-2,2 мкФ, 200 В

14

2.При нагрузке, заданной преподавателем, с помощью осциллогра-

фа в масштабе зарисуйте характер изменения фазного напряжения U2 (гнезда 1, 4, рис.6), линейного тока I2 (гнезда 2, 3), напряжения Ua на диоде VD3 (гнезда 3, 5), тока Ia через диод VD3 (гнезда 5, 6, рис.8), выпрямленного тока нагрузки Id (гнезда 8, 9) выпрямленного напряжения на нагрузке Rн (гнезда 9, 10).

3.Включите индуктивный фильтр Ld (S3 разомкнут) и при измене-

нии нагрузки от Rн=∞ до 2Rн запишите показания приборов в табл. 2.

4.Выполните пункт 2 при включенном индуктивном фильтре Ld.

5.По данным таблиц 2 и 3 постройте совмещенные внешние харак-

теристики Ud=f(Id) для трехфазных выпрямителей с нулевой точкой и мостовой при отключенной и включенной индуктивности Ld.

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1)принципиальные электрические схемы выпрямителей;

2)таблицы с данными измерений;

3)осциллограммы изменения токов и напряжений в нулевой и мостовой схемах выпрямителей;

4)совмещенные внешние характеристики Ud=f(Id) при отключенной

ивключенной индуктивности Ld;

5)анализ влияния изменения нагрузки на токи и напряжения в схемах выпрямителей;

6)оценку эффективности работы выпрямителей.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Характер изменения токов и напряжений в элементах выпрямителей наблюдают и зарисовывают с экрана осциллографа, подключая его щупы к соответствующим гнездам. Масштаб соответствующих величин определяется по переключателям осциллографа.

Эффективность работы выпрямителей оценивается коэффициен-

тами, рассчитанными по формулам:
q =U мак1 Ud ,	(15)

где q – коэффициент пульсаций после выпрямителя; Uмак1 – амплитуда основной (первой) гармоники пульсаций после выпрямителя; Ud – постоянная составляющая (среднее значение) выпрямленного напряжения после выпрямителя;

15

q1 =U мак1н Ud ,

(16)

где q1 – коэффициент пульсаций на нагрузке; Uмак1н – амплитуда основной гармоники пульсаций на нагрузке;

s = q q1 =U мак1 U мак1н ,

(17)

где s – коэффициент сглаживания.

Напряжение пульсаций определяют с помощью осциллографа. Анализ работы выпрямителей проводится при допущении, что

диоды идеальны (сопротивление диода в прямом направлении равно нулю, в обратном – бесконечности).

Работу выпрямителей удобно анализировать с помощью временных зависимостей (см. рис. 3, 5).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое выпрямитель?

2.Начертите принципиальную электрическую схему трехфазного неуправляемого выпрямителя с нулевой точкой, мостового и поясните принцип их работы.

3.Проанализируйте работу трехфазного неуправляемого выпрямителя с нулевой точкой и мостового по временным диаграммам напряжений и токов.

4.Назовите основные электрические параметры выпрямителей.

5.Дайте сравнительный анализ трехфазного неуправляемого выпрямителя с нулевой точкой и мостового.

6.Приведите внешние характеристики трехфазных выпрямителей с нулевой точкой, мостового и дайте их сравнительный анализ.

7.Как измерить напряжение пульсаций?

8.Поясните принцип определения коэффициентов q, q1, s по осциллограммам.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Основы промышленной электроники: Учеб. для неэлектрических спец. вузов / В.Г. Герасимов, О.М. Герасимова. − М.: Высш. шк., 1986. − 336 с.

2.Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учеб. для вузов.− М.:

Высш. шк., 1982. − 496 с.

16

3.Криштафович А.К. Основы промышленной электроники: Учеб. для электрорадиотехн. и электроприборостроит. спец. техникумов / А.К. Криштафович, В.В. Трифонюк. − М.: Высш. шк., 1985. − 287 с.

4.Гусев В.Г. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. − М.: Высш. шк., 1991. − 622 с.

Составитель Николай Андреевич Резниченко

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине "Электротехника и электроника" для студентов направления подготовки 551800 "Технологические машины и оборудование" специальности 170100 "Горные машины и оборудование"

Редактор З.М. Савина

ИД № 06536 от 16.01.02

Подписано в печать 28.12.01. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 75 экз. Заказ ГУ Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.