Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лабораторная 1

.docx
Скачиваний:
20
Добавлен:
06.06.2017
Размер:
169.7 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова»

Институт Энергетики и Автоматизированных систем

Кафедра электроники и наноэлектроники.

Лабораторная работа

по дисциплине «Основы преобразовательной техники»

на тему «Анализ работы однополупериодного управляемого выпрямителя»

Выполнили: студенты группы АНБ-14-2

Михайлицын А.С.

Сафронов П.Р.

Александрова Е.А.

Проверил: доктор тех. наук

Петушков М.Ю.

Магнитогорск 2017 г.

Эксперимент 1. Получение регулировочной характеристики выпрямителя, работающего на активную нагрузку.

а). Собрать схему. Определите максимально выпрямленное напряжение Edмакс и ток Id, для чего установите начальную фазу источника ЭДС E, равной нулю α = 0 и включите схему, записав показания измерительных приборов. Вычислите данные значения напряжения и тока по формулам (1,3), принимая E = 100 В, E0 = 0, α = 0, λ = π – α.

б). Получите регулировочную характеристику Ed(α) опытным путем. Для этого, последовательно устанавливая значения фазы источника питания α = 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, 180°, запишите показания мультиметра.

в). Проделайте то же самое расчетным путем с помощью зависимости (1), принимая E = 100В, E0 = 0, подставляя при каждом вычислении λ = π – α. Запишите результаты.

г). Определите диапазон изменения угла управления тиристором, записав его минимальное α­мин и максимальное αмакс значения. Запишите эти значения угла управления. Получите и зарисуйте осциллограмму выпрямленного напряжения и обратного напряжения на тиристоре при α = 90°.

Результаты эксперимента:

а). Нами собрана схема, представленная на рис.1.

Рис.1 – Схема эксперимента 1

Экспериментально установлено, что Edмакс = 23.786 В, Id = 0.238 А.

Далее данные значения были вычислены по формулам, принимая E = 100 В, E0 = 0, α = 0, λ = π – α. Значения указаны в таблице 1.

Таблица 1.

Экспериментально

Рассчитано

Edмакс, В

Id, А

Edмакс, В

Id, А

23.786

0.238

45

0.45

б,в). Была получена регулировочная характеристика Ed(α) опытным и расчетным путями.

Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Опытным путем

Рассчитано

α, град.

Ed, В

Ed, В

0

23.786

45

30

22.19

41,98557

60

17.75

33,75

90

11.89

22,5

120

5.95

11,25

150

1.12

3,014428

180

0

0

г). В результате эксперимента была получена осциллограмма, она показана на рисунке 2.

Рис. 2 - Осциллограмма эксперимента 1

Эксперимент 6. Переход от выпрямительного режима к инверторному. Снятие регулировочной характеристики инвертора.

а). Собрать схему (рисунок 3). Переведите представленную схему выпрямителя в инверторный режим. Для этого переверните источник постоянного напряжения и установите значение начальной фазы источника переменного напряжения α=180°. После этого выключите схему и зарисуйте на экране осциллографа кривую напряжения на входе инвертора (канал А) и тока (канал В).

б). С помощью исходных данных, указанных на схеме (Е, ), вычислите максимальное значение угла управления . Последовательно устанавливая значения фазы источника ЭДС Е, равным α=180°, 190°, 200°, 210°, 220°, 230°, … , запишите показания измерительных приборов (, ). Занесите эти значения в таблицу а) раздела «Результаты экспериментов» и постройте график зависимости .

в). Проделайте тоже самое расчётным путём с помощью форму (3,4) принимая E=100В, , замеряя на экране осциллографа угловую длительность тока λ при каждом значении угла α. Запишите результаты расчётов в таблицу б) раздела «Результаты экспериментов» и постройте аналогичный график .

Результаты эксперимента:

а). Собрали и перевели схему выпрямителя в инверторный режим (рисунок 3). Установили значение фазы источника переменного напряжения α=180°.

Рис. 3 – Схема эксперимента 2

После этого получили на экране осциллографа кривую напряжения на входе инвертора (канал А) и тока (канал В) рисунок 4.

Рис. 4 – Осциллограмма эксперимента 2

б). Последовательно устанавливая значение фазы источника ЭДС Е, равным α=180°, 190°, 200°, 210°, 220°, 230°, … , записали показания измерительных приборов (, ). Занесли эти значения в таблицу 3 и постройте график зависимости рисунок 5.

Рис. 5 – Характеристика Ed()

Вычислили максимальное значение угла управления .

в). Проделали то же самое расчётным путём с помощью формул, принимая Е=100В, . Рассчитанные значения занесли в таблицу 3 и постройте график зависимости рисунок 6.

Таблица 3 – Результаты экспериментов

Экспериментальное

Расчётное

Фаза источника α

180

0.24

5,82

-35,6545

-7,1309

190

0.238

5,85

-35,7271

-7,14543

200

0,236

5,91

-35,7777

-7,15554

0

0,232

6,01

-35,8046

-7,16092

220

0,227

6,16

-35,807

-7,16141

230

0,218

6,4

-35,785

-7,157

240

0,205

6,79

-35,7391

-7,14781

250

0,186

7,4

-35,6707

-7,13414

260

0,227

6,16

-35,582

-7,11639

270

0,312

4,37

-35,4755

-7,09511

280

0,47

2,58

-35,3546

-7,07093

290

0,944

0,826

-35,223

-7,0446

300

19,35

-0,387

-35,0846

-7,01691

310

16,83

-0,336

-34,9436

-6,98871

320

10,07

-0,201

-34,8043

-6,96086

330

6,27

-0,125

-34,6709

-6,93419

340

3,42

-0,068

-34,5476

-6,90952

350

0,705

-0,014

-34,438

-6,8876

360

-1,154

0,023

-34,3455

-6,8691

Рис. 6 – Характеристика, рассчитанная экспериментально

Задача 2.

Проведены три опыта:

  1. Выпрямитель работает на чисто активную нагрузку с углом управления α, при котором среднее выпрямленное напряжение меньше максимального в четыре раза.

  2. Выпрямитель работает на активно-индуктивную нагрузку. При этом среднее значение выпрямленного напряжения снизилось вполовину .

  3. Выпрямитель работает на активно-индуктивную нагрузку с противо – ЭДС . При этом среднее выпрямленное напряжение увеличилось в 2 раза.

Расчет:

  1. Среднее напряжение нагрузки в первом опыте определяется

Длительность проводящего состояния тиристора в первом опыте

  1. Среднее напряжение нагрузки во втором опыте определяется

Длительность проводящего состояния тиристора во втором опыте

  1. Длительность проводящего состояния в третьем опыте отыскивается

Среднее выпрямленное напряжение нагрузки

Вопрос 1. Поясните сущность фазового регулирования выпрямленного напряжения в цепи с тиристором. Как зависит среднее значение выпрямленного напряжения от угла управления и длительности проводящего состояния тиристора?

Особенностью управляемого выпрямителя является его способность регулировать среднее значение выпрямленного напряжения Ud при изменении угла управления α.

Среднее значение выпрямленного напряжения в цепи с тиристором и источником синусоидальной ЭДС зависит от угла управления α – фазовой задержки подачи управляющего импульса, замеряемой относительно начала положительной полуволны ЭДС и длительности проводящего состояния λ.

Включение тиристора с минимальным углом управления обеспечивает наибольшее значение выпрямленного напряжения. При увеличении угла управления выпрямленное напряжение снижается. Это демонстрируется на рисунке 1.

Рис. 1 – Однополупериодный выпрямитель с тиристором: а — схема; б, в, г — временные диаграммы выпрямленного напряжения при различных углах включения тиристора.

Основным условием включения тиристора является то, что отпирающие сигналы должны подаваться только тогда, когда напряжение на аноде положительное относительно катода.

Переход из закрытого состояния в открытое происходит под действием сигнала управления, подаваемого на управляющий электрод УЭ, а из открытого в закрытое – при смене полярности напряжения на аноде и катоде, например, в точке перехода положительного полупериода в отрицательный или при отключении питания.

Для управления выходным напряжением управляющий сигнал может подаваться на управляющий электрод с некоторым фазовым сдвигом по отношению к анодному напряжению. Чем больше фазовый сдвиг, тем позднее открывается тиристор и тем меньше значение напряжения на выходе выпрямителя. Такое управление называется фазовым.