Методика проведения опытов

Лабораторная работа №17

Исследование однофазного управляемого выпрямителя

 

Цель работы

1. Ознакомиться с основными свойствами тиристоров.

2. Изучить особенности работы однофазного управляемого выпрями-теля.

 

Краткие теоретические сведения

Управляемый выпрямитель, то есть выпрямитель, обеспечивающий изменение среднего значения выпрямленного напряжения, может изготавливаться на основе диодов с устройствами регулирования переменного напряжения, а также на основе тиристоров, транзисторов. В качестве вентилей в управляемом выпрямителе используются тиристоры. Тиристор представляет собой полупроводниковый трёхэлектродный прибор, сопротивление которого изменяется в зависимости от величины напряжения на его управляющем электроде. У тиристора возможны два состояния, когда он открыт и когда он закрыт. Через открытый тиристор протекает ток в одном направлении, от анода к катоду. Прямой ток через закрытый тиристор равен нулю. Чтобы открыть тиристор необходимо выполнить два условия: обеспечить на его аноде положительный потенциал и подать на управляющий электрод напряжение в форме импульса (рис. 7.2.17).Устройства управления служат для изменения среднего значения выпрямленного напряжения.

Временные диаграммы управляемого выпрямителя при угле запаздывания (зажигания) a = 90, приведены на рис. 7.2.17.

 

Рис. 7.2.17. Временные диаграммы управляемого выпрямителя при a = 90

 

Чем больше угол управления тиристорами a, тем меньше величина выпрямленного напряжения. Зависимость U_н= f(a) представлена формулой

 

 

В отличие от неуправляемого выпрямителя, управляемый выпрямитель имеет две основные характеристики: «внешнюю» и «управления». Характеристика управления изображена на рис. 7.2.18.

 

 

Рис. 7.2.18. Характеристика управления выпрямителя

 

Методика проведения опытов

1. Ознакомиться с работой схемы на рис. 7.2.19 (стенд ЭС 16).

2. Подключить к нагрузке R_н (гнёзда Г14 – Г15-18) осциллограф и электронный вольтметр переменного тока.

3. Зарисовать с экрана осциллографа временную диаграмму выпрямленного напряжения U_н = f(t), когда угол управления тиристоров a = 0. Для этого, изменяя сопротивления резистора R_ф, добиться на экране полного (за весь период) выпрямленного напряжения.

4. Эти же действия выполнить с фильтром L_ф и без него, для чего переключатель В1 перевести из положения L_ф в положение R.

 

Рис. 7.2.19. Схема исследования однофазного управляемого выпрямителя

 

Рис. 7.2.20. Схема системы управления (СУ)

 

5. Снять внешнюю характеристику выпрямителя U_н = f(I_н) при угле a = 0 с фильтром L_ф и без него. Для этого следует изменять величину сопротивления от 0 до максимума, записать в табл. 7.2.3 значения выпрямленного напряжения и выпрямленного тока.

 

Таблица 7.2.3

 

Схема	Выпрямленное напряжение Uн при значении тока Iн
U,B	19,8	19,5	19,45	19,4	19,3	18,98
С фильтром Lф	I,mA	0,18	0,2	0,2	0,339	0,49	0,92
Без фильтра	I,mA	0,18	0,21	0,22	0,341	0,51	0,98

 

6. Изменяя угол управления тиристоров от 0 до a_max, снять характеристику управления U_н = f(a) при наличии фильтра L_ф и без него. Угол a измерить, пользуясь осциллограммой U_н = f(t), при этом величину тока I_н следует поддерживать постоянной. Данные занести в табл. 7.2.4.

Таблица 7.2.4

Схема	Выпрямленное напряжение Uн в В при значении угла a в град.
	a,град	7,2	14,4	28,8	43,2	50,4
С фильтром Lф	U,B			13,9	11,9	4,4
	a,град	28,8	43,2	57,6		100,8
Без фильтра	U,B	18,9	17,2	15,2	13,7	8,4

 

Программа работы

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы управляемого выпрямителя.

2. Снять для выпрямителя (рис. 7.2.19) экспериментальные данные и занести в табл. 7.2.3 и 7.2.4.

3. По данным табл. 7.2.4 построить график U_н = f(a) в масштабе.

4. Определить коэффициент пульсации К_п выпрямленного напряже-ния выпрямителя при a = 0 для схемы с фильтром L_ф и без него по формуле:

,

где U_m(1) – амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения в В, измеренного электронным вольтметром переменного тока.

Для определения U_m(1), показания электронного вольтметра следует умножить на Ö2.

5. По данным табл. 7.2.3 построить внешнюю характеристику выпрямителя U_н = f(I_н).

 

Контрольные вопросы

1. Какова структурная схема управляемого выпрямителя, назначение основных структурных единиц выпрямителя?

2. Каким способом регулируется величина выпрямленного напряжения в исследуемой схеме?

3. Изобразить временные диаграммы выпрямленного напряжения U_н = f(t) при различных значениях угла управления тиристоров.

4. Построить и пояснить внешние характеристики выпрямителя с фильтром и без фильтра.

5. Оценить значение коэффициента пульсации К_п выпрямителя при наличии фильтра и без фильтра.

6. Построить и пояснить зависимость U_н = f(a) с фильтром и без фильтра.

Выводы по работе.