Исследование управляемого выпрямителя

Лабораторная работа № 1

Цель работы

Ознакомиться с работой однофазного двухполупериодного выпрямителя.

Программа работы

· Исследовать осциллограммы токов и напряжений выпрямителя,

· определить степень отличия их от теоретических.

· Исследовать внешние и регулировочные характеристики управляемого выпрямителя.

Объекты исследования

Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель.

Оборудование и приборы

Стенд «Однофазный управляемый выпрямитель»

Осциллограф.

Управляемые выпрямители

Управление величиной выходного напряжения выпрямителя можно производить с помощью автотрансформатора в цепи переменного тока, реостата или потенциометра в цепи выпрямленного тока. Однако подобные способы управления имеют существенные недостатки, к которым, в первую очередь, относится низкий КПД вследствие значительного потребления энергии в регулировочных элементах.

Наиболее экономичным способом управления выпрямленным напряжением является управляемое выпрямление. В управляемых выпрямителях в качестве управляемых вентилей применяются тиристоры (рис. 1). Управление в выпрямителе сводится к управлению моментом отпирания тиристоров. На управляющий электрод тиристора периодически подаются импульсы напряжения u_у, которые могут сдвигаться во времени по отношению к моменту появления положительной полуволны анодного напряжения u_а (рис. 2). В результате меняется момент отпирания тиристора, начиная с которого и до конца положительной полуволны коллекторного напряжения тиристор находится в открытом состоянии. Этот сдвиг обозначается и называется углом управления. Такой метод управления называется импульсно-фазовым.

К управляющим импульсам напряжения предъявляются следующие требования:- высокая крутизна фронта;- амплитуда и длительность должны быть достаточными для надежного открывании я.

Рис. 1. Схема однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя

Среднее значение выпрямленного напряжения при активной нагрузке (без учета потерь)

(1)

где U₂ - действующее значение напряжения фазы вторичной обмотки трансформатора;

- постоянное напряжение при .

Среднее значение выпрямленного напряжения при активно-индуктивной нагрузке

(2)

Зависимости , выраженные формулами (1) и (2), называются регулировочными характеристиками.

а)
б)
в)

Рис. 2. Временные диаграммы работы двухполупериодного управляемого выпрямителя: а - напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора и напряжения управления; б - нагрузка активная; в - нагрузка активно-индуктивная

Максимальное обратное напряжение на тиристоре

Максимальное прямое напряжение на тиристоре при активной нагрузке

при активно-индуктивной

В лабораторном стенде предусмотрены четыре тиристора для монтажа соответствующей схемы выпрямителя (с выводом нулевой точки трансформатора, мост, и др.). Изменение активного сопротивления нагрузки осуществляется реостатом. Включение активной и активно-индуктивной нагрузок осуществляется соединительными проводниками. Величины среднего значения выпрямленного напряжения и выпрямленного тока измеряются переносными приборами. Для управления тиристорами применена импульсная схема вертикального принципа действия. Текущее значение угла управления определяется по осциллограмме напряжения нагрузки.

Домашнее задание

Начертите схему однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя с импульсным управлением. Покажите включение приборов для измерения напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора U₂, выпрямленных напряжения U₀ и тока I₀.

Начертите временные диаграммы работы этой схемы. Характер нагрузки и виды временных диаграмм указаны в табл. 1.

Индексы означают:

2 - вторичная обмотка силового трансформатора;

0 - нагрузка;

а₁ - первый тиристор;

а₂ - второй тиристор;

Номер варианта выберите по указанию преподавателя.

Сначала приведите временные диаграммы напряжения на вторичной обмотке трансформатора и напряжения управления U_у.

Приведите регулировочную характеристику выпрямителя (график) с нагрузкой, указанной в табл. 1.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора, U₂ =20 В. Угол управления и характер нагрузки заданы в табл. 1. Определите постоянное напряжение на нагрузке, максимальное обратное и максимальное прямое напряжение на тиристоре.

Таблица 1

Лабораторная работа № 2