8.4. Исследование внешних и регулировочных характеристик выпрямителя

8.4.1. Изобразить в отчете по лабораторной работе принципиальную электрическую схему стенда (рис. 8.3) для исследования регулировочных и внешних характеристик выпрямителя в 1–й и во 2–й зонах регулирования.

8.4.2. Подготовить таблицу для записи результатов исследования (5 – 7 опытов) регулировочной характеристики выпрямителя U_d = f(α_р) в 1–й и во 2–й зонах при работе электродвигателя на холостом ходу.

8.4.3. Собрать электрическую схему (рис. 8.3) на лабораторном стенде. Переключатели SB1, SB2 установить в положения, указанные на схеме (нижнее положение рычага 2–го и 3–го тумблеров). Ручку резистора для изменения α_р установить в крайнее левое положение. Представить схему для проверки преподавателю. После разрешения подать напряжение на схему (верхний, 1–й тумблер включить). Плавным вращением ручки резистора изменять угол регулирования тиристоров от α_{р max} = 180 эл. град. до α_{р min} = 0 эл. град., записывать в таблицу величину угла регулирования α_р и величину среднего значения напряжения U_d в 1–й зоне по показанию прибора рV.

Рис. 8.3. Принципиальная электрическая схема стенда для исследования регулировочных и внешних характеристик выпрямителя

Угол регулирования измерять на экране осциллографа рН как отрезок (в делениях) по горизонтальной оси от начала полупериода до момента отпирания тиристора, умноженный на масштаб по горизонтальной оси. Масштаб по горизонтальной оси можно рассчитать, поделив 180 эл. град. на число делений горизонтальной оси в одном полупериоде выпрямленного напряжения. Верхний тумблер не выключать.

8.4.4. Установить плавно ручку резистора в правое положение. Перевести 2–й тумблер в верхнее положение. Ручку резистора установить в левое положение и перевести 3–й тумблер в верхнее положение. Плавным вращением ручки резистора изменять угол регулирования тиристоров от α_{р max} = 180 эл. град. до α_{р min} = 0 эл. град., записывать в таблицу величину угла регулирования α_р и величину среднего значения выпрямленного напряжения U_d во 2–й зоне по показанию прибора рV (5 –7 опытов). Угол регулирования α_р измерять по методике, изложенной в пункте 8.4.3.

Установить ручку резистора в левое положение, перевести 3–й тумблер в нижнее положение, установить ручку резистора в правое положение и перевести 2–й тумблер в нижнее положение. Верхний тумблер не выключать.

8.4.5. Подготовить таблицу для записи результатов исследования внешней характеристики выпрямителя U_d = f(I_d) при α_{р min} ≈ 0 эл. град. в 1–й и во 2–й зонах. В каждой зоне можно выполнить по два опыта, записав показания амперметра рА и вольтметра рV при работе выпрямителя, электродвигателя на холостом ходу и под нагрузкой.

8.4.6. Внешнюю характеристику выпрямителя в 1–й зоне регулирования снять следующим образом. Ручка резистора установлена в правое положение (α_{р min} ≈ 0), выпрямитель и электродвигатель работают на холостом ходу в 1–й зоне регулирования. Записать показания амперметра рА и вольтметра рV. С помощью тумблера (размещенного на стенде слева) подключить нагрузку R_H к генератору Г и быстро записать показания амперметра рА, вольтметра рV, отключить нагрузку R_H от генератора Г тумблером. Вал генератора Г механически связан с валом электродвигателя М, поэтому при подключении нагрузки R_H к генератору последний создает тормозной момент на валу электродвигателя. Электродвигатель при нагрузке загружает выпрямитель большим током I_d, чем при работе на холостом ходу.

8.4.7. Внешнюю характеристику выпрямителя во 2–й зоне регулирования снять следующим образом. Ручка резистора находится в правом положении, перевести 2–й тумблер в верхнее положение. Ручку резистора установить в крайнее левое положение и перевести 3–й тумблер в верхнее положение. Плавным вращением ручки резистора изменить угол регулирования тиристоров от α_{р max} = 180 эл. град. до α_{р min} = 0 эл. град. Выпрямитель и электродвигатель работают на холостом ходу во 2–й зоне регулирования. Записать показания амперметра рА и вольтметра рV. С помощью тумблера (размещенного на стенде слева) подключить нагрузку R_H к генератору Г и быстро записать показания амперметра рА, вольтметра рV, отключить нагрузку R_H от генератора Г тумблером.

8.4.8. В отчете по лабораторной работе построить регулировочные характеристики выпрямителя в 1–й и во 2–й зонах регулирования по данным, которые были записаны в таблицу.

8.4.9. По данным опытов построить внешние характеристики выпрямителя в 1–й и во 2–й зонах регулирования. Экспериментальные точки нанести в прямоугольной системе координат U_d = f(I_d). Две точки в каждой зоне регулирования соединить прямой линией.

Контрольные вопросы

1. Какие технические задачи решаются с помощью многозонных выпрямителей?

2. Рассказать принцип действия выпрямителя в первой зоне регулирования.

3. С помощью временной диаграммы выпрямленного напряжения пояснить принцип плавного изменения среднего значения выпрямленного напряжения в первой зоне регулирования.

4. В каких пределах изменяется среднее значение выпрямленного напряжения в первой зоне регулирования, если действующее напряжение секции вторичной обмотки 36 В?

5. Рассказать методику измерения угла регулирования тиристоров в первой зоне регулирования.

6. Какое максимальное напряжение прикладывается к тиристорам в первой зоне регулирования, если действующее напряжение одной секции вторичной обмотки 36 В?

7. Рассказать принцип действия выпрямителя во второй зоне регулирования.

8. Почему происходит коммутация тока с диодов на тиристоры в момент их отпирания во второй зоне регулирования?

9. С помощью временной диаграммы выпрямленного напряжения пояснить принцип плавного изменения среднего значения выпрямленного напряжения во второй зоне регулирования.

10. В каких пределах изменяется среднее значение выпрямленного напряжения во второй зоне регулирования, если действующее напряжение секций вторичной обмотки 36 В?

11. Рассказать методику измерения угла регулирования тиристоров во второй зоне регулирования.

12. Какое максимальное напряжение прикладывается к тиристорам во второй зоне регулирования, если действующее напряжение каждой секции вторичной обмотки 36 В?

13. С помощью временной диаграммы выпрямленного напряжения пояснить принцип плавного изменения среднего значения выпрямленного напряжения во второй зоне регулирования.

14. Дайте определение регулировочной характеристики выпрямителя.

15. Почему регулировочная характеристика выпрямителя имеет вид косинусоидальной математической зависимости?

16. Рассказать методику проведения опытов по получению регулировочной характеристики.

17. Дайте определение внешней характеристики выпрямителя.

18. Почему среднее значение выпрямленного напряжения снижается при увеличении выпрямленного тока и, наоборот, U_d повышается при уменьшении среднего значения выпрямленного тока?

19. Рассчитайте среднее значение тока в тиристорах при наибольшем среднем значении выпрямленного тока.

20. Расскажите методику экспериментального получения внешних характеристик.

21. Почему выпрямленный ток I_d увеличивается при подключении R_H к генератору Г и уменьшается при отключении R_H от генератора?

22. Почему генератор Г создает тормозной момент на валу электродвигателя при подключении R_H к генератору?