ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

1. Исследовать внешние характеристики выпрямителей.

2. Определить основные параметры трехфазной схемы выпрямления с нулевым выводом и схемы Ларионова.

3. Снять осциллограммы токов и напряжений выпрямителя, определить степень отличия их от теоретических.

1. Стенд "Исследование трехфазных нерегулируемых выпрямителей ЭС5А".

Трехфазные выпрямители являются устройствами средней и большой мощности.

Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом (рис. 2.1, а) содержит трехфазный трансформатор, 3 вентиля и нагрузку R_н. Вторичная обмотка трансформатора обязательно соединяется звездой. В течение времени с t ₁ до t ₂ u _2A>0. Вентиль VD1 открыт, ток проходит только через вторичную обмотку фазы A и VD1. 1. Величина этого тока

Вследствие протекания тока потенциал катода VD1 будет равен потенциалу его анода, то есть . Так как катоды вентилей всех фаз объединены, то потенциалы катодов VD2 и VD3 тоже будут равны

. Поэтому пока

, вентили VD2 и VD3 заперты. В момент t ₂

, вентиль VD2 открывается и пропускает ток, направление которого в нагрузке совпадает с направлением тока в предыдущую треть периода. К вентилю VD1 приложено отрицательное напряжение (

) и он заперт. Точно также в момент t ₃ проводящим становится вентиль VD3, а VD1 и VD2 закрыты. Открыт тот вентиль, анод которого находится под наиболее положительным потенциалом.

Вентиль открывается на 1/3 периода. В это время напряжение на нем равно нулю (u _а1=0 на VD1 в первую треть периода). В остальные 2/3 периода напряжение на аноде определяется потенциалом этой фазы, а на катоде - потенциалом фаз проводящих вентилей, то есть

Рис.2.1. Трёхфазная схема выпрямления с нулевым выводом (а)

и временные диаграммы при активной нагрузке (б)

Максимальное обратное напряжение равно амплитуде линейного напряжения:

Среднее значение выпрямленного напряжения (постоянная составляющая):

Форма тока во вторичной обмотке трансформатора совпадает с формой тока вентиля. Ток в первичной обмотке имеет ту же форму, но без постоянной составляющей. Частота пульсаций в 3 раза выше частоты сети, а коэффициент пульсаций

где m – отношение частоты пульсаций основной гармоники к частоте сети.

Основным недостатком трехфазной схемы является наличие потока вынужденного намагничивания трансформатора, создаваемого протекающей через вторичную обмотку нескомпенсированной постоянной составляющей. Поэтому типовая мощность трансформатора в 1,35 раз выше мощности P ₀, выделяемой в нагрузке.

Рис.2.2. Трехфазная мостовая схема выпрямления (а) и временные диаграммы при активной нагрузке (б)

Обмотки трансформатора могут быть соединены в звезду или в треугольник. Все вентили работают попарно: один из анодной группы и один из катодной. В катодной группе ток проводит тот вентиль, анодное напряжение которого больше, а в анодной - тот, который имеет наиболее отрицательный потенциал на катоде. На схеме направление тока показано для момента t.

Смена пар вентилей происходит через 1/6 периода. Ток через нагрузку течет в одном направлении. Положительные полуволны синусоиды выпрямляются вентилями катодной группы, а отрицательные полуволны - вентилями анодной группы. В результате к нагрузке оказывается приложенной сумма выпрямленных напряжений анодной и катодной групп.

Мгновенные значения напряжений этой суммы представляют разность фазных напряжений, то есть линейное напряжение чередующихся фаз вторичной обмотки. Поэтому ток в нагрузке с момента t ₁ до t ₂

Происходит выпрямление линейного напряжения, а среднее значение выпрямленного напряжения

что в два раза больше, чем в трехфазной схеме с нулевым выводом.

В непроводящие 2/3 периода к вентилю приложено обратное напряжение, форма и величина которого такая же, как в трехфазной схеме с нулевым выводом, однако по отношению к величине выпрямленного напряжения U _обр_max в два раза меньше:

Токи вторичной и первичной обмоток не содержат постоянной составляющей, поэтому типовая мощность трансформатора меньше:

Частота основной гармоники f _0г= 6 f_c, а коэффициент пульсаций

Таким образом, преимущества трехфазной мостовой схемы следующие:

2) высокая частота пульсаций и малый коэффициент пульсаций;

3) хорошее использование вентилей по напряжению(U_обр_max=U ₀);

К недостаткам схемы следует отнести наличие шести вентилей вместо трех. Для сглаживания пульсаций в мощных выпрямителях обычно применяются индуктивные фильтры (см. раздел "Однофазные выпрямители" к лабораторной работе №3).

1. Установите сменную панель трехфазной схемы выпрямления с нулевым выводом на передней панели лабораторного стенда. Ознакомьтесь с расположением органов управления и измерительных приборов. На передней панели расположены:

- лампочки индикации - для контроля включения питания по фазам;

- амперметр I 1 - для измерения действующего значения тока в фазе;

- вольтметр V2 - для измерения фазового или линейного напряжения;

- миллиамперметр I 2 и кнопка - для измерения действующего значения тока во вторичной обмотке трансформатора (при нажатой кнопке показания миллиамперметра следует умножить на 100, при отжатой - на 200);

- амперметр I_а - для измерения среднего тока через вентиль;

- амперметр I ₀ - для измерения постоянного тока в нагрузке;

- вольтметр U ₀ - для измерения постоянного напряжения на нагрузке;

- тумблер S1 - для включения индуктивностей L_a, L_b, L_c в фазах А, В, С;

- тумблер S2 - для переключения прибора V2 с линейного напряжения на фазное;

- тумблер S3 - для подключения индуктивности L_d к нагрузке;

- тумблер S4 - для включения активной нагрузки R_н.

- переключатель R_н - для переключения величины нагрузки 0,5Rн, R_н, 2Rн;

Выпрямительные схемы собраны на диодах типа Д243А. К вторичным обмоткам трансформатора подключены дроссели L _a, L _b, L _c, имитирующие индуктивности рассеяния обмоток трансформаторов, которые можно закорачивать тумблером S1.

Величина активной нагрузки изменяется дискретно переключателем S5 и имеет значения 0,5 R_н, R_н, 2R_н. Тумблером S4 можно создать режим холостого хода. Индуктивно-активная нагрузка создается подключением дросселя L_d с помощью тумблера S3.

Для просмотра осциллограмм тока в характерных участках схемы включены измерительные резисторы R_изм.

2. Включите тумблер СЕТЬ, при этом должны загореться лампы сигнализации в каждой фазе. Снимите внешние характеристики трехфазной схемы выпрямления с нулевым выводом, изменяя активную нагрузку от 2R _н до режима холостого хода. Индуктивности L _a, L _b, L _c, должны быть закорочены.

3. Запишите показания приборов при номинальном сопротивлении нагрузки R _н. Определите соотношения

и внесите в таблицу, составленную при выполнении домашнего задания. Сравните их с теоретическими соотношениями, выясните причины различия теоретических соотношений с экспериментальными данными.

4. Зарисуйте осциллограммы выпрямленного напряжения u ₀, напряжения u _а между анодом и катодом диода, токов i_а и i ₂ при максимальном токе нагрузки (нагрузка активная). При этом ручку осциллографа установите в таком положении, чтобы изображение занимало две трети экрана. При дальнейшей работе положение этой ручки не должно изменяться. Осциллограммы тока снимайте в положении ручки VOLTS/DIV 0,1 B, а осциллограммы напряжения - в положении 20 В. При переносе изображения на бумагу необходимо иметь в виду, что осциллограф при подаче сигнала на закрытый вход не показывает постоянную составляющую напряжения. При фотографировании осциллограмм рекомендуется пользоваться открытым входом. Для того чтобы масштаб по оси t был одинаковым для всех осциллограмм, не изменяйте частоту развертки.

5. Выясните, как влияют на работу устройства индуктивности рассеяния обмоток трансформатора. С этой целью снимите внешнюю характеристику и осциллограммы при включенных дросселях L _a, L _b, L _c.

6. В том же порядке проведите испытания схемы Ларионова.

При перестановке сменных панелей сеть должна быть обязательно отключена.

4. Краткий отчет о выполнении лабораторного задания с протоколами испытаний. Внешние характеристики выпрямителей для удобства сравнения изобразите на одном графике и определите их внутренние сопротивления. Осциллограммы токов должны быть построены в одном масштабе, напряжений - также в одном масштабе. Масштаб по оси t также должен быть единым для всех осциллограмм.

5. Выводы. Сравните внешние характеристики выпрямителей, объясните причину их отличий; установите причины отличия теоретических соотношений между токами и напряжениями в схемах и тех же соотношений, полученных экспериментальным путем; объясните характер влияния индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора на работу схем; дайте сравнительную оценку исследованных схем.

1. Иванов-Цыганов, А. И. Электропреобразовательные устройства РЭС / А. И. Иванов-Цыганов. М.: Высш. шк., 1991. С. 65 – 79, 103 – 107.

2. Электропитание устройств связи. / Под редакцией В. Е. Китаева. - М.: Радио и связь, 1988, - С.87 - 105.

3. Лисовская, Н.Н. Электропреобразовательные устройства РЭС. УМКД. Методические указания по самостоятельной работе. / Н.Н. Лисовская, Г.Н. Романова. Красноярск: СФУ, 2008.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: