2. Описание экспериментальной установки

Рис. 17. Схема лабораторного макета

Лабораторный макет, схема которого представлена на рисунке 17, позволяет снять семейство вольт-амперных характеристик тиристора i_а(u_ак, i_у) и исследовать работу тиристорного регулятора мощности. Кроме макета, в состав лабораторной установки входят осциллограф, цифровой вольтметр и соединительные провода.

Верхняя схема на макете представляет собой характериограф и содержит генератор переменного напряжения (ГПН), делитель напряжения (резисторы R₁ и R₂), а также источник тока управления i_y, регулируемый переключателем в пределах 09 мА с шагом 1 мА. На входы Y и X осциллографа подаются напряжения с резисторов R и R₂:

.

Поскольку в рабочей области характеристик тиристора i_a >> i_y, а величина резистора R мала по сравнению с R₁ и R₂, эти соотношения можно заменить приближенными:

.

(12)

Масштабные коэффициенты R₂/(R₁ + R₂) и R, входящие в соотношения (12), необходимо учитывать при калибровке осей характериографа при снятии вольт-амперной характеристики тиристора.

Нижняя схема на рисунке 17 представляет собой тиристорный регулятор мощности. Тиристор стоит в диагонали диодного моста, последовательно с которым включена нагрузка  лампа накаливания мощностью P₀ = 60 Вт. На вход регулятора через развязывающий силовой трансформатор T₁ подается синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц и действующим значением 220 В. На управляющий электрод тиристора через импульсный трансформатор Т₂ подаются короткие импульсы тока, формируемые генератором импульсов (ГИ) и задержанные относительно нулей входного напряжения, как это показано на рисунке 16, б. Величина задержки регулируется переключателем в пределах 09 мс с шагом 1 мс. С помощью осциллографа (в режиме внутренней развертки с синхронизацией от сети) можно наблюдать форму напряжения на нагрузке u₂(t). Действующее значение этого напряжения по определению равно

,

(13)

где T = 20 мс – период сетевого напряжения. Следует отметить, что цифровой вольтметр в режиме измерения переменного напряжения меряет величину

,

(14)

пропорциональную средневыпрямленному напряжению, которая лишь для синусоидального напряжения равна действующему значению.

Тиристор в макете размещен на контактной колодке, что позволяет переносить его из одной части макета в другую.

3. Порядок выполнения работы

1. При домашней подготовке внимательно изучить методические указания и нарисовать в лабораторном журнале исследуемые принципиальные схемы, а также функциональные схемы измерений. Подготовить в лабораторном журнале таблицу для записи результатов измерений.

2. Снять семейство вольт-амперных характеристик тиристора. Для этого переключить осциллограф в режим внешней развертки и внешней синхронизации. С помощью калибратора осциллографа измерить масштаб по оси X при положениях переключателя развертки 1:1 и 1:10 и установить светящуюся точку в левый нижний угол экрана. Включить макет, подать на вход X осциллографа напряжение с резистора R₂ (рис. 17), пропорциональное напряжению на тиристоре, а на вход Y  напряжение с резистора R, пропорциональное току через тиристор. Зарисовать осциллограммы при 10 различных значениях тока управления, устанавливаемых переключателем.

3. По полученным осциллограммам построить семейство вольт-амперных характеристик тиристора. При этом масштаб по осям X и Y следует рассчитать по формулам (12). По построенному семейству определить ток удержания I_уд, ток спрямления I_сп и падение напряжения на открытом тиристоре.

4. По полученному семейству вольт-амперных характеристик построить график зависимости напряжения включения U_вкл от управляющего тока i_у.

5. Исследовать работу тиристорного регулятора мощности. Для этого переключить осциллограф в режим внутренней развертки с синхронизацией от сети, подключить тиристор и лампу (нагрузку) к схеме тиристорного регулятора и подать на вход Y осциллографа напряжение с резистора R₄ (рис. 17), пропорциональное падению напряжения на нагрузке. Пронаблюдать изменение формы напряжения на нагрузке в зависимости от времени задержки управляющего импульса и зарисовать наиболее характерные осциллограммы.

6. Подключить к резистору R₄ цифровой вольтметр и с его помощью снять зависимости средневыпрямленного напряжения на нагрузке от времени задержки управляющего импульса. Учитывая выражения (13) и (14), построить зависимости среднего напряжения на нагрузке от угла зажигания тиристора.

7. Отчет должен содержать наименование и цель работы, краткий конспект теоретических сведений, принципиальные и функциональные схемы измерений. Должны быть представлены измеренные ВАХ тиристора, зависимость напряжения включения от управляющего тока U_вкл(i_у), осциллограммы напряжений на нагрузке регулятора мощности и зависимость среднего напряжения на нагрузке от угла зажигания тиристора.