Лабораторная работа №7 исследование характеристик трехфазного двухполупериодного выпрямителя на полупроводниковых диодах (файл Lab. 7 еwb.)
7.1. Цель работы: Иследование характеристик трехфазного двухполупериодного выпрямителя на полупроводниковых диодах без трансформатора на входе.
7.2. Краткие теоретические сведения.
Выпрямительные устройства используются для преобразования переменного напряжения электрической сети в постоянное. Как уже отмечалось выше (см.описание лабораторной . работы №6), в настоящее время в большинстве случаев используются импульсные выпрямители, без входного сетевого трансформатора с системой стабилизации выходного напряжения, использующей широтно-импульсную и частотно–импульсную модуляцию. Бестрансформаторные выпрямители также широко используются в приводах электродвигателей, управляемых контроллерами, а также в мощных источниках постоянного тока. Отсутствие тяжелого входного трансформатора позволяет уменьшить габариты и массу выпрямителя и повысить коэффициент его полезного действия до 0,9 .
7.2.1.Однополупериодный трехфазный выпрямитель
. Принципиальная схема трехфазного однополупериодного выпрямителя, питающегося от трехфазного трансформатора, приведена на рис.7.1.
Рис.7.1. Схема однополупериодного трехфазного выпрямителя.
На схеме обозначены:-выводы трехфазного источника напряжения А, В, С;
-напряжения на первичной обмотке трансформатора U1А U1В U1С., -напряжения на вторичной обмотке трансформатора U2А,U2В ,U2С.,-полупроводниковые диоды (вентили) В1, В2, В3.-токи через диоды ( вентили )Ib1, Ib2 , Ib3,-резистор нагрузки Rн,
-результирующий ток Iн через резистор нагрузки–Rн,-напряжение на нагрузке выпрямителя –Uн.
Временные диаграммы трехфазных напряжений, а также токов, протекающих через вентили, для случая одинаковых чисто активных нагрузок в фазах приведены на рис,7.2.На диаграммах по осям абсцисс откладывается не время, а значение текущей фазы колебаний (ωt), измеряемой в радианах. При этом полному периоду колебаний напряжения (Т) соответствует значение ωt = 2π радиан, половине периода - ωt=π радиан; четверти периода –ωt=π/4 радиан и т.д. Соответствующие обозначения нанесены на оси абсцисс рис.7.2. для зависимости U2= F (ωt).Из рассмотрения временных диаграмм видно, что вентили (полупроводниковые диоды) В1, В2, В3 открываются поочередно в тех интервалах времени, когда соответствующее фазные напряжение на вторичной обмотке трансформатора больше, чем напряжения в других фазах. Например, диод (вентиль) В1 открывается на интервале изменения ωt от π/6 до 5π /6.При этом вентили В2 и В1 оказываются закрытыми, так как напряжение на их катоде, равное напряжению на нагрузке выпрямителя (U2А- U2Д ), (где U2Д-падение напряжения на диоде оказывается ) оказывается все время больше чем напряжения на анодах вентилей. При этом через сопротивление нагрузки протекает только ток iВ1(t),показанный на второй строчке диаграммы. На интервале изменений фазы (ωt) от 5π/6 до 9π/6 открывается вентиль В2,через который протекает ток iВ2(t),показанный на третьей строчке диаграммы и т.д. Токи диодов последовательно протекают через сопротивление нагрузки Rн. Результирующий ток всех трех диодов, протекающий через сопротивление нагрузки показан на пятой строке диаграммы. На шестой строке диаграммы показано напряжение на сопротивлении нагрузки.
Рис.7.2. Временные диаграммы, иллюстрирующие изменения напряжений и токов выпрямителя.
Из диаграммы видно, что напряжение на выходе выпрямителя оказывается не постоянным, а пульсирующим. Глубину пульсаций можно определить из следующих соображений. Известно, что напряжения в фазах сдвинуты между собой на 1200.Соответственно, точки пересечения кривых фазных напряжений соответствуют углам 300 ( π/6 ) , 1500 (5 π/6 ), 2700 ( 3π/2 ). Но sin300 =1/2, следовательно, пульсации выпрямленного напряжения, равны, примерно, половине максимального значения напряжения на сопротивлении нагрузки. Обратное напряжение на диодах равно приблизительно линейному напряжению U2АВ вторичной обмотки трансформатора. Тип диода необходимо выбирать таким образом, чтобы его максимальное допустимое обратное напряжение было больше максимального значения линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора, а максимально допустимый прямой ток через диод должен быть больше наибольшего тока, который протекает через него в данной схемы выпрямителя.