Контрольні питання

1. Назвіть умови одержання інверторного режиму в керованому випрямлячеві.

2. Як зміниться вид вхідних характеристик залежного інвертора U_d = f(I_d) при обліку комутації?

3. Яка роль індуктивності L_d у інверторному режимі роботи випрямляча?

4. Яке призначення залежного інвертора? Наведіть приклади можливого використання такого перетворювача.

5. Поясніть розбіжності в значеннях потужностей P_в(o) і P_u(o) при тих самих значеннях α .

Література

1. Горбачов Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника / под ред. В.А. Лабунцова.- М.: Энергоатомиздат, 1988-320 с. (с.222-227).

2. Забродин Ю.С. Промышленная електроника. М.: Высшая школа,1982-496 с.(с.353-365).

Лабораторна робота № 4 дослідження трифазного тиристорного випрямляча з нульовим вИводом

Мета роботи: дослідження на комп'ютерній моделі принципу дії й основних характеристик трифазного керованого випрямляча з нульовим виводом і нульовим вентилем.

Електрична схема силової частини випрямляча показана на рис.4.1.

Рис.4.1

4.1 Об'єкт досліджень

Схема моделі випрямляча з вимірювальними приладами зображена на рис.4.2.

У цій моделі випрямляча схема заміщення вторинної обмотки трифазного трансформатора із середньою точкою подана у вигляді трьох джерел напруги з ЕДС E_2a, E_2b, E_2c і внутрішніми опорами R_2a, R_2b,R_2c, відповідно, що імітують активні опори фаз вторинної обмотки. Вектори Ē_2a, Ē_2b, Ē_2c утворюють симетричну трифазну систему векторів.

Регулювання кутів включення тиристорів VS1, VS2, VS3 здійснюється за допомогою блоку керування BU. Фаза вихідних імпульсів Упр.1, Упр.2, Упр.3 блоку BU, що надходять на керуючі електроди тиристорів VS1…VS3,залежить від значення зміщення опорної напруги – U_оп, яка формується функціональним генератором ФГ.

Навантаженням випрямляча є послідовно включені елементи L_d і R_d. За допомогою керованого ключа S – натисканням відповідної клавіші – індуктивність L_d може бути зашунтована і RL-навантаження перетвориться в R-навантаження.

Амперметри PA1, PA2 дозволяють виміряти постійну складову I_2(o) і чинне значення змінної складової I_2~ фазного струму на вході вентильного комплекту, утвореного тиристорами VS1, VS2, VS3. Елементи C_d, конденсатори C_a і резистор R₀ забезпечують стабільну роботи моделі на комутаційних інтервалах. Резистор RS є частиною активного опору навантаження й одночасно шунтом, спад напруги на якому використовується як безперервний сигнал про форму струму i_d. Діод VD виконує роль нульового вентиля.

4.2 Порядок виконання роботи

4.2.1 Підготовка моделі до роботи

1) З переліку файлів з моделями перетворювальних пристроїв виберіть необхідний файл “УВ-3Ф”. (Перелік файлів викликається щигликом миші на кнопці команди File> open чи щигликом миші по кнопці ВІДКРИТИ в лінійці команд). Наступний вибір необхідного файлу здійснюється подвійним щигликом по рядку з назвою файлу.

2) Переглянувши схему, що відкрилася, перевірте, чи всі параметри елементів моделі випрямляча відповідають зазначеним на рис.4.2 значенням.

3) Перевірте, чи керований контакт S розімкнутий (стан контакту змінюють натисканням на однойменну клавішу), а контакт M замкнутий.

4) Подвійним щигликом миші по символу кожного з вимірювальних приладів перевірте установку його режиму виміру. Амперметр PA1 повинен

перебувати в режимі виміру змінної величини – АС. Вольтметр PV1 і

рис. 4.2.

амперметри PA2 і PA3 – у режимі виміру постійної складової – DC. Для зміни режиму роботи приладу необхідно у відкритому вікні з параметрами приладу щигликом миші по перемикачу режиму виміру (рядок другого параметра) установити необхідний режим і клацнути мишею по кнопці OK вікна.

5) Подвійним щигликом миші по символу ФГ розгорніть його лицьову панель і перевірте початкову установку форми і параметрів опорної напруги:

- форма напруги ^__ трикутна (покажчик трикутної форми виділений, при необхідності клацніть по ньому мишею);

- частота напруги ^__ 150 Hz, при необхідності виставте частоту, користаючись стрілками “ ”;

- коефіцієнт заповнення (DUTY CYCLE) дорівнює 5%;

- амплітуда імпульсів – 10V;

- початкове зміщення (OFFSET) дорівнює мінус 5V.

4.2.2 Дослідження режиму роботи випрямляча з нульовим вентилем при

безперервному струмі навантаження

1) Запустити програму щигликом миші по кнопці Start/Stop у верхньому правому куті вікна.

2) Подвійним щигликом миші по символу осцилографа на робочому полі розкрийте його лицьову панель (збільшення піктограми). Для того, щоб осцилограф знаходився в штатному режимі роботи, необхідно клацнути по кнопці “Y/T” блоку “Time base” його лицьової панелі. Регулюючи чутливість каналу Y (V/Div “вольт/поділка”), окремо по кожному з каналів “A” і “B” щигликами миші на стрілках “ ” у числових вікнах, досягніть зручного для спостереження розміру зображення по вертикалі.

Час розгорнення по осі X відрегулюйте так, щоб одержати необхідну наочність зображення. Установку часу розгорнення (s/div “час/поділка”) роблять у лівому верхнім вікні (блоці) – “Time base” щигликом миші на стрілках “ ”. Зупинку (запам'ятовування) зображення на екрані осцилографа можна одержати, скориставшись кнопкою Pause.

3) Змінюючи фазу керуючих імпульсів Упр.1...…Упр.3 регулюванням зміщення (OFFSET), послідовно через 2V від мінус 5V до 9V, установіть відповідні значення кутів α. Відлік кутів робіть за допомогою візирних лінійок осцилографа при зафіксованому зображенні на екрані, використовуючи положення характерних точок кривої u_d (мал.4.3) щодо моменту переходу через нуль синусоїди e_o ( перемикаючий контакт (K) повинен знаходитися в положенні “e_o”).

Рис.4.3

Цей момент відповідає точці природного включення для тиристора VS3. У градусному вимірі

,

де ∆T=T₂ - T₁ – різниця значень тимчасових міток за положеннями візирних лінійок, показана у відповідному вимірювальному вікні лицьової панелі осцилографа;

T – період живильної напруги, T = 20 мс при f = 50 Гц.

При кожному з установлених кутів α виміряйте значення постійної складової випрямленої напруги – U_d (вольтметр PV1) і струму – I_d (амперметр PA3), постійної складової I_2(o) фазного вхідного струму випрямляча I₂ (PA2).

4) Замалюйте форму u_d при роботі випрямляча з α, що відповідає інтервалу (60 - 90)^о.

Результати вимірів занесіть у таблицю 4.1.

Таблиця 4.1 – Робота випрямляча з нульовим вентилем

Обмірювані дані					Результати розрахунку
ΔT, мс	α, 0 ел.	Ud, У	Id, А	I2(o), А	I2, А	S, ВА	Pd, Вт	Ср	χ

4.2.3 Дослідження роботи випрямляча без нульового вентиля

1) При відключеній кнопці Start/Stop, установіть вихідне значення зміщення (OFFSET) опорної напруги ФГ, яке дорівнює мінус 5V, розімкніть контакт М, S – так само розімкнутий, і запустіть програму.

2) Збільшуючи через 2V значення зміщення напруги ФГ до 9V, послідовно установіть відповідні значення кутів включення α тиристорів випрямляча. Відлік кутів α робіть за допомогою візирних лінійок осцилографа при зупиненому зображенні на екрані (за методикою, описаною в п. 4.2.2 3) ) . При кожному з установлених значень α виміряйте значення постійної складової випрямленої напруги – U_d і струму – I_d, а також значення постійної складової I_2(о) струму i₂.

Результати вимірів занесіть у табл.4.2. Після закінченні вимірів зупиніть програму кнопкою Start/Stop.

3) Замалюйте форму u_d при роботі випрямляча з α, що відповідає інтервалу (60 - 90)^о.

Таблиця 4.2 – Робота випрямляча без нульового вентиля

Обмірювані дані					Результати розрахунку
ΔT, мс	α, 0 ел.	Ud, У	Id, А	I2(o), А	I2, А	S, ВА	Pd, Вт	Ср	χ

4.2.4 Обробка результатів вимірів

1) Використовуючи результати експериментів, розрахуйте для обох режимів у припущенні безперервності випрямленого струму при роботі випрямляча на RL- навантаження і не зважаючи на спад напруги на відкритих тиристорах і внутрішніх опорах джерел живлячих напруг:

а) для кожного значення α – глибину регулювання випрямляча C_p

;

де E₂ – діюче значення ЕДС вторинної обмотки трансформатора(ЕДС живильного джерела моделі випрямляча);

б) для значень α, що відповідають напругам зміщення (OFFSET) 1,3,5,7,9V – чинне значення I₂ фазного струму на вході вентильного комплекту

- для режиму роботи з нульовим вентилем

де ∆T – кут включення тиристорів за результатами вимірів у тимчасовому вимірі;

Т – період живильної напруги (при f = 50 Гц – T = 20 мс);

I_d – вихідний струм випрямляча.

- для режиму роботи без нульового вентиля

в) активну потужність P_d, передану в навантаження постійної складової випрямленного струму

P_d = R_d;

г) повну потужність, споживану вентильним комплектом

;

і наближене значення коефіцієнта потужності випрямляча

.

2) Використовуючи розрахункові дані, побудуйте графіки залежності:

χ = f(c_p) – для обох режимів роботи випрямляча

3) Зробіть висновки до виконаної роботи, орієнтуючись на контрольні питання.