Лабораторная работа №3

Тема: Исследование работы управляемого выпрямителя

Цель: Получение навыков работы с управляемыми выпрямителями

Оборудование:

1. Лабораторный стенд;

2. Вольтметр;

З. Осциллограф.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с лабораторным стендом и его схемой;

2. Включить лабораторный стенд и контролировать загорание светодиода, сигнализирующего наличие напряжения питания;

3. Подключить проводниками осциллограф к клеммам ХI и Х2 и отснять осциллограмму напряжения питания схемы (U2). Зарисовать осциллограмму;

4. Подключить осциллограф к клеммам ХI и Х4. Контролировать осциллограмму импульсов напряжения управления (U упр) при разных значениях R1. Зарисовать осциллограммы снижения амплитуд напряжения управления;

5. Подключить осциллограф к клеммам ХI и Х3, а вольтметр к клеммам ХI и Х4. Путем изменения (увеличения) сопротивления R1 уменьшать ток управления и создать углы управления 0⁰, 30⁰, 60⁰, 90⁰ и более. Зарисовать осциллограммы напряжения на тиристоре VТ1 (U_VT1) . Определить угол управления тиристором (при котором тиристор закроется). Записать значения напряжений управления. Полученные значения записать в таблицу:

Таблица 1

№ п/п	Uупр	
1
2
3
4
5

6. Подключить осциллограф к клеммам Х2 и Х3. Увеличивая угол управления тиристором контролировать напряжение на нагрузке (лампа ЕL1 и электродвигатель М1). Зарисовать формы напряжений при углах управления 0⁰, 30⁰, 60⁰, 90⁰ и более.

7. На основании полученных осциллограмм построить графики фазового управления:

8. Включить выключателем S1 конденсатор С1. Выполнить действия указанные в пунктах 5, 6, 7.

9. Включить выключателем S2 конденсатор С2. Выполнить действия указанные в пунктах 5, 6, 7.

Содержание отчета:

1. Порядок выполнения работы;

2. Рисунок схемы лабораторной установки;

3. Описание работы схемы лабораторной установки;

4. Рисунки графиков фазового управления без реактивных элементов в цепи управления;

5. Рисунки графиков фазового управления с реактивными элементами в цепи управления (емкость С1 и C2);

6. Рисунки осциллограмм напряжения на нагрузке без реактивных элементов и после подключения емкостей С1 и С2.

7. Выводы по работе.

Методические указания к лабораторной работе №3 "Исследование работы управляемого выпрямителя"

В лабораторной работе исследуется работа управляемого усилителя с фазовым управлением.

В управляемых выпрямителях используется система фазового управления или система импульсно-фазового управления.

Фазовое управление подразумевает использование для управления тиристором части анодного тока или напряжения управления. Рассмотрим амплитудно-фазовый метод управления. Для этого в цепь управления устанавливается переменный резистор R1.

С помощью резистора R1 меняют значения амплитуды полуволн управления. С увеличением сопротивления R1 уменьшается амплитуда полуволн напряжения управления.

Тиристор открывается при определенном токе и напряжении включения. Эти значения тока и напряжения являются постоянными величинами и определяются маркой тиристора (заводские параметры).

Т иристор открывается, когда напряжение управления достигает величины напряжения включения (точка А).

При проведении лабораторной работы следует увеличивать сопротивление R1, уменьшая, таким образом, амплитуды полуволн напряжения управления. При таких действиях меняется момент времени открытия тиристора. Тиристор открывается позже по времени и точка "А " смещается вправо (точки 1 и 2). Напряжение в виде части полуволны напряжения приходится на тиристор U_VT1 (когда тиристор закрыт), а другая часть полуволны приходится на нагрузку, когда тиристор открывается. Одновременно растет угол управления .

К огда амплитуда напряжения управления Uупр оказывается меньше напряжения включения Uвкл, тогда тиристор перестает открываться. Все напряжение в виде полуволны напряжения приходится на тиристор.

Таким образом, угол управления  можно изменять в пределах от 0 до /2.

В лабораторной работе предусмотрена возможность демонстрации возможности увеличения угла зажигания, путем введения реактивного сопротивления (емкости) в цепь управления.

Реактивное сопротивление вызывает фазовый сдвиг между напряжением и током в цепи управления. Это приводит к увеличению угла управления тиристора.

Д ействительно, введение емкости приводит к перемещению полуволны вправо, позже по времени. Соответственно перемещается и точка 2 в положение 2'. Введение дополнительной емкости приводит е еще большему смещению полуволны вправо и точка 2 перемещается в положение 2''. Соответственно увеличивается угол управления и становится больше /2. Положению 2' соответствует угол ', а положению 2'' соответствует угол ''. Таким образом увеличивается угол управления тиристором и расширяются возможности регулировки напряжения фазовым методом.

Сопротивление ограничивающего резистора R1 рассчитывается по формуле:

где Um – напряжение полуволны напряжения;

Uу - напряжение включения тиристора по справочнику;

Iу - ток включения по справочнику.

Если R₂ рассчитан по приведённой формуле, то при R₁ = 0 тиристор отпирается с углом задержки φ 5°. При увеличении сопротивления резистора R₁ тиристор будет отпираться при больших углах задержки φ и, наконец, при соблюдении условия значение φ станет равным 90°.

Поэтому это устройство обеспечивает непрерывное регулирование тока в нагрузке от 100% до 50% максимально возможного значения.

Более широкие пределы можно получить, если цепь управления питать напряжением, сдвинутым по фазе относительно анодного напряжения. Это можно достигнуть при помощи простой RC – цепи.

Напряжение на управляющий электрод подаётся с конденсатора C. При отрицательном полупериоде анодного напряжения конденсатор C через диод V₂ заряжается до напряжения -U_m. Во время положительного полупериода конденсатор через резисторы R₁ и R₂ перезаряжается от напряжения –U_m до некоторого положительного напряжения, достаточного для открывания тиристора. Продолжительность заряда, а значит, и угол задержки φ определяется постоянной времени (R₁+R₂)·C и скоростью нарастания анодного напряжения. Пределы регулирования от 5 до 170°, что позволяет изменять ток в нагрузке от максимального значения почти до 0.

Амплитудо – фазовый способ управления характеризуется невысокой стабильностью, т.к. момент включения тиристора зависит от минимального значения отпирающего тока Iу.мин, который изменяется при колебаниях температуры и смене тиристора.

Существенно лучшую стабильность имеет импульсно – фазовый способ управления СИФУ, при котором отпирание тиристора осуществляется импульсами, задержанными относительно начала положительного периода полупериода на аноде.