ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ НА ТИРИСТОРАХ 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1
Работа добавлена на сайт samzan.net:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
НА ТИРИСТОРАХ
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Закрепить теоретические знания по теме «Управляемые выпрямители».
1.2 Исследовать форму напряжения на входе и выходе управляемого
выпрямителя при изменении угла регулирования.
1.3 Проверить зависимость величины выходного напряжения от угла регулирования.
2 ЛИТЕРАТУРА
2.1 Белопольский И.И Источники питания радиоустройств. − М.: Энергия, 1971. − С. 203…210.
2.2 Сизых Г.Н. Электропитание устройств связи. – М.: Радио и связь, 1982. − С. 117…122.
2.3 Бушуев В.М. Электропитание устройств связи. – М.:Радио и связь, 1986. − С. 64…66.
3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Повторить по [2.1], [2.2] и [2.3] работу управляемых выпрямителей на активную и индуктивную нагрузки.
3.2 Подготовить ответы на вопросы самопроверки.
3.2 Подготовить бланк отчёта.
4 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4.1 На каких элементах строятся управляемые выпрямители?
4.2 Поясните принцип действия тиристора с использованием вольт-амперной характеристики.
4.3 Назовите основные параметры тиристоров.
4.4 Как работает простейший управляемый выпрямитель?
4.5 Какие способы регулировки выходного напряжения применяются в управляемых выпрямителях?
4.6 Что такое регулировочная характеристика выпрямителя?
4.7 Почему в управляемых выпрямителях не находит применение режим работы на нагрузку емкостного характера?
4.8 Как изменится работа тиристорного выпрямителя, если на его вход подать вместо переменного напряжения постоянное?
4.9 Какой характер нагрузки представляет собой управляемый выпрямитель для сети переменного тока?
4.10 Почему коэффициент полезного действия (КПД) управляемого выпрямителя выше, чем КПД неуправляемого выпрямителя при регулировке выходного напряжения с использованием реостата?
5 ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
5.1 Макет лабораторной работы.
5.2 Осциллограф С1-72.
6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
6.2 Ознакомиться с расположением органов управления макета (тумблеров, гнезд, переключателей) и осмыслить их назначение. Принципиальная схема макета представлена на рисунке 4.1.
6.3 Ознакомиться с измерительными приборами макета (вольтметром PV1 и миллиамперметром PA1) и определить цену деления каждого прибора.
6.4 Ознакомиться с органами управления осциллографа и осмыслить их назначение.
6.5 Снять внешнюю характеристику управляемого выпрямителя при различных углах включения, для чего:
6.5.1 Вилку шнура питания макета вставить в розетку, включить макет.
6.5.2 Тумблером S2 отключить фильтр.
6.5.3 Переключателем S3 установить угол включения = 0.
6.5.4 Записать показания приборов РА1 и РV1 (средние значения напряжения на нагрузке и тока нагрузки ) в соответствующие графы таблицы 4.1 пр различных токах нагрузки.
6.5.5 Переключателем S3 установить угол включения = 45 и повторить п. 6.5.4. Данные занести в таблицу 4.1.
6.5.6 Выполнить пункты 6.5.4 и 6.5.5 для углов включения 90, 135, 180. Данные занести в таблицу 4.1.
6.5.7 Тумблером S1 выключить макет.
6.5.8 Построить графики зависимости = f () при углах включения = 0, 45, 90, 135, 180.
Таблица 4.1 Результаты исследований
|
Положение переключателя S3 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
= 0 |
, мA , B |
||||
|
=45° |
, мA , B |
||||
|
90° |
, мA , B |
||||
|
=135° |
, мA , B |
||||
|
=180° |
, мA , B |
||||
6.6 Построить регулировочную характеристику управляемого выпрямителя, для чего:
6.6.1 Занести в таблицу 4.2 средние значения напряжения на выходе выпрямителя при различных углах включения, пользуясь данными таблицы 4.1 (положение переключателя S3 в положении 4).
6.6.2 По данным таблицы 4.2 рассчитать соотношения /, записать их значения в таблицу 4.2. Значение берётся из таблицы 4.2 при = 0.
6.6.3 Построить график зависимости /= f ().
Таблица 4.2 Результаты исследований и расчетов
|
Угол включения |
0 |
45° |
90° |
135° |
180° |
|
, B |
= |
||||
|
/ |
6.7 Снять осциллограммы напряжений на выходе выпрямителя без сглаживающего фильтра и со сглаживающим фильтром при различных углах включения, для чего:
6.7.1. Вилку шнура питания осциллографа вставить в розетку, тумблером «СЕТЬ» включить осциллограф.
6.7.2 На макете тумблером S2 отключить сглаживающий фильтр, установить максимальный ток нагрузки и = 0. Включить макет.
6.7.3 Подключить осциллограф к выходу выпрямителя (гнёзда Х1-Х2). Ручкой осциллографа «СТАБИЛЬНОСТЬ» произвести установку неподвижности изображения на экране осциллографа.
6.7.4 Зарисовать осциллограмму напряжения.
6.7.5 Повторить п. 6.7.4 для углов = 45, 90, 135, 180.
6.7.6 Подключить тумблером S2 сглаживающий фильтр.
6.7.7 Повторить п. 6.7.4 для углов = 0, 45, 90, 135, 180.
6.8 Выключить осциллограф и макет, отключить их шнуры питания от розеток.
6.9 Проанализировать результаты измерений и вычислений.
6.10 Ответить на контрольные вопросы.
7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
7.1 Наименование лабораторной работы.
7.2 Цель работы.
7.3 Перечень приборов и оборудования.
7.4 Принципиальная электрическая схема лабораторного макета.
7.5 Результаты измерений и вычислений (таблицы 4.1 и 4.2).
7.6 Графики зависимости = f () при углах включения = 0, 45, 90, 135, 180 и зависимости /= f ().
7.7 Осциллограммы напряжений на выходе выпрямителя без сглаживающего фильтра и с включенным сглаживающим фильтром при различных углах включения.
7.8 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
7.9 Выводы по работе.
8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
8.1 Как влияет величина угла включения на коэффициент пульсации выходного напряжения?
8.2 Поясните регулировочную характеристику. Чему должно быть равно отношение / при = 90° и активной нагрузке?
8.3 Поясните осциллограммы напряжения на выходе выпрямителя со сглаживающим фильтром.
9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЁТА
Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу и анализировать результаты измерений.
10 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Управляемым называется такой выпрямитель, в котором выходное напряжение может регулироваться при неизменной величине напряжении на вторичной обмотке трансформатора.
Основным элементом управляемого выпрямителя является управля емый вентиль, который может представлять собой ионный или электрон ный прибор. В настоящее время в качестве управляемых вентилей наи более часто применяются тиристоры.
Тиристор - это четырехслойный полупроводниковый прибор (рисунок 4.2). Особенность его работы заключается в том, что при поло жительном напряжении на аноде А по отношению к катоду К он начина ет проводить ток лишь после подачи на управляющий электрод УЭ ко роткого положительного импульса.
а) б)
Рисунок 4.2 Тиристор: а - структура прибора; б - схемное обозначение
При открытом состоянии тиристора прямой ток через него огра ничивается сопротивлением нагрузки. Закрывается тиристор изменени ем полярности анодного напряжения с уменьшением тока до значения, меньшего так называемого тока удержания (см. статические вольтамперные характеристики (ВАХ) на рисунке 4.3).
Из ВАХ видно, что тиристор можно привести в откры тое состояние, не воздействуя на управляющий электрод (при токе управления = 0). Для этого нужно увеличить приложенное к нему прямое напряжение до критического значения . Тиристор может также перейти в открытое состояние и при меньшем значении напряжения, чем , если скорость его нарастания достаточно высока. Однако такое вклю чение тиристора нежелательно. Поэтому тиристоры нормально работают при входном синусоидальном напряжении, скорость нарастания которо го составляет несколько десятков вольт в секунду.
Рисунок 4.3 Статические вольтамперные характеристики тиристора: 1- открытое состояние; 2 - участок отрицательного дифферен циального сопротивления; 3 - закрытое состояние; 4 - непрово дящее состояние в обратном направлении; 5 - область пробоя в обратном направлении
Простейшая схема управляемого выпрямителя на тиристорах вклю чает в себя силовой трансформатор, который обеспечивает необходи мое напряжение, управляемый вентиль, источник управляющего напряжения и сглаживающий фильтр.
Изменять выходное напряжение в тиристорных управляемых выпря мителях можно следующими способами:
а) В зависимости от величины сигнала постоянного тока изменяется угол включения вентиля и соответственно меняется среднее зна чение выпрямленного тока и напряжения на нагрузке. Такой способ управления называется амплитудным.
б) На управляющий электрод подается переменное напряжение с некоторым углом запаздывания α по отношению к напряжению на аноде тиристора. Такой способ управления называется амплитудно-фазовым.
в) При импульсном управлении на управляющий электрод подают ся импульсы с крутым передним фронтом, сдвинутые по времени отно сительно напряжения на аноде тиристора. В этом случае исключается неоднозначность установки угла регулирования, которая может иметь место при синусоидальных управляющих сигналах.
На практике управляемые выпрямители, как правило, строятся по многофазной схеме. В качестве примера рассмотрим работу двух тактного управляемого выпрямителя для однофазной сети, схема кото рого представлена на рисунке 4.4.
Рисунок 4.4 Двухтактный управляемый выпрямитель для однофазной сети переменного тока (УУ - устройство управления)
Если между напряжениями управляющего электрода и анода каждо го тиристора нет сдвига фаз, то схема действует как неуправляемая: ток протекает через каждый тиристор и нагрузку в течение половины периода выпрямляемого напряжения. При сдвиге фаз между уп равляющим и анодным напряжениями, т.е. при угле регулирования α > 0, ток протекает через каждый тиристор в течение условного времени ωt < π . Форма кривых тока и напряжения для этого режима работы показана на рисунке 4.5.
Рисунок 4.5 Временные диаграммы напряжения на нагрузке (а), управляющее напряжение в цепях электродов вентилей (б), ток через вентили (в)
Очевидно, что угол регулирования может меняться от 0 до . Постоянные составляющие тока и напряжения на нагрузке управляемого выпрямителя опреде ляются соотношениями:
= (1 + cos)/2,
= (1 + cos)/2,
где и постоянные составляющие тока и напряжения эквивалентного неуправляемого выпрямителя.
Зависимость нормированного напряжения на нагрузке /от угла регулирования α называется регулировочной характеристикой вы прямителя (рисунок 4.6).
При работе управляемого выпрямителя на нагрузку с индуктивной реакцией, что наиболее часто встречается в источниках питания, воз можны два режима работы - режим непрерывного тока и режим преры вистого тока, когда ток в нагрузке имеет импульсный характер.
Так как импульсы анодного тока смещены относительно анодного напряжения тиристора на угол регулирования, тиристорный выпрями тель потребляет из сети помимо активного и реактивный ток, что является его недостатком.
Рисунок 4.6 Нормированная регулировочная характеристика
управляемого выпрямителя
Таким образом, основными особенностями работы тиристорного регулируемого выпрямителя являются:
а) Уменьшение выходного напряжения в тиристорном выпрямителе
достигается уменьшением отбора мощности от сети переменного тока
и не приводит к увеличению ее потерь в выпрямителе.
б) При регулировании выпрямитель потребляет от сети перемен ного тока не только активную, но и реактивную мощность.
в) Выходное напряжение меняется от максимума до нуля при из менении угла регулирования от 0 до π при работе на активную нагрузку и от 0 до π/2 при индуктивной реакции нагрузки.
г) Пульсация выпрямленного напряжения заметно возрастает с ростом угла регулирования.
2. Действительно положение наших пенсионеров позор для страны претендующей на право называться цивилизова
3. економічний лад Давньоруської держави
4. 4 СТРАТЕГИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ Если сравнить менеджера с капитаном корабля то становится более ясной про
5. Тема 8 Вартість і оптимізація структури капіталу Капітал підприємства як об~єкт фінансового менеджм
6. Виконання символьних операцій з многочленами
7. Проблемы развития малых предприятий в России
8. Реферат та~ырыбы- Жел энергетикасы КІРІСПЕ Жел энергети
9. N 13 О ПРИМЕНЕНИИ НОРМ ГРАЖДАНСКОГО ПРОЦЕССУАЛЬНОГО КОДЕКСА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИ РАССМОТРЕНИИ И Р
10. Здоровьесберегающие технологии в системе высшего педагогического образования
11. Формы и источники права
12. В. ГРОПІУС Вальтер Гропиус внучатый племянник известного архитектора Мартина Гропиуса.html
13. III тис. до н.е. I~ІІ ст.html
14. На тему- МЕТОДОЛОГИЯ КЛАССИФИКАЦИИ ЗАТРАТ НА КАЧЕСТВО Выполнил- Группа- Проверила-
15. тема взглядов и убеждений знания и заблуждений веры и сомнений эмоционального и рассудочного образующая бо
16. Общие принципы планирования туризма
17. 1991 года гр проживающую в нашем доме в кВ
18. Криминогенная личность
19. Цветаева М.И
20. однако это не так