Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Практическая работа - Основные сведения о выпрямителях - файл 1.doc


Практическая работа - Основные сведения о выпрямителях
скачать (205.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc206kb.19.11.2011 15:25скачать

содержание

1.doc

Основные сведения о выпрямителях.

Выпрямитель предназначен для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. При этом ток в нагрузке после выпрямителя протекает только в одном направлении и поэтому он называется выпрямленным.

Функциональная схема маломощного выпрямителя представлена на рис. 1

ТР

В

Ф

Н




рис.1

Тр- трансформатор. Согласует напряжение сети с входным напряжением выпрямителя.

В- выпрямитель. Преобразует переменное напряжение в пульсирующее, т.е. выпрямленное. Это напряжение имеет постоянную составляющую и переменную.

Ф- фильтр. Предназначен для сглаживания переменной составляющей выпрямленного напряжения.

Среднее значение выпрямленного напряжения и тока- постоянная составляющая. Находят ее интегрированием выпрямленного напряжения в пределах периода.

Для синусоидально изменяющегося напряжения



, где - действующее значение напряжения питания выпрямителя.
Н- нагрузка. Характер сопротивления нагрузки (активный или реактивный) сказывается на режиме работы выпрямителя и обязательно учитывается при его расчете. Например, выпрямитель, схема которого изображена на рис.2, может работать при соблюдении следующего условия: <<

К основным параметрам выпрямителей относят:

- среднее значение выпрямленного напряжения Uср и тока Iср;

- внешняя характеристика. Это зависимость напряжения на выходе выпрямителя от тока нагрузки Uср= f1(Iн)

- допустимый коэффициент пульсации Кп;

- регулировочная характеристика для управляемого выпрямителя. Зависимость выходного напряжения выпрямителя от угла управления . .

В соответствии с возможностью регулирования выходного напряжения выпрямители разделяют на управляемые и неуправляемые.


Управляемый выпрямитель.

Такой выпрямитель дает возможность плавного регулирования среднего значения выпрямленного напряжения. Это достигается благодаря использованию тиристоров.

В управляемых выпрямителях обеспечивается широкий диапазон регулирования выпрямленного напряжения при малом потреблении мощности в цепи управления.

На рис. 2 представлена схема электрическая принципиальная управляемого выпрямителя. В нее также включены измерительные приборы, применяемые в данной лабораторной работе.

VD2- Тиристор

В схеме на ррис.2 фазосдвигающее устройство содержит: фазосдвигающую цепочку RC и диод VD1, формирующий импульс.

Диод VD1, реостат R1, конденсатор переменной емкости С1 образуют фазосдвигающее устройство.

Регулирование выпрямленного напряжения ведется за счет задержки начала прохождения тока через тиристор по отношению к моменту его естественного отпирания.

Если не подавать на управляющий электрод тиристора импульсов управления Uу при прямом напряжении, меньше , чем Uвкл, то он будет постоянно закрыт. Ток через нагрузку протекать не будет.

Тиристор будет открываться только в момент подачи импульса управления. Этот момент времени как раз и определяется фазосдвигающим устройством. На рис.3 показано, что в интервалы времени и мгновенное значение напряжения на нагрузке равно 0, т.к. тиристор заперт. В моменты времени и оно скачком возрастет, изменяясь затем по синусоидальному закону, до момента перехода напряжения через нуль.

Момент подачи импульса управления Uу определяется углом управления . Этот угол определяет фазовый сдвиг между напряжением питания U и напряжением управления Uу.

u



0



uн




Uср Uср



0




uу




iн








рис.3
Изменение угла управления позволяет регулировать среднее значение выпрямленного напряжения Uср на нагрузке.

На рис.3 показаны осциллограммы мгновенного значения напряжения сети u, мгновенного значения напряжения на нагрузке uн, мгновенного значения тока нагрузки iн, мгновенного значения напряжения управления. Как правило, форма импульса управляющего напряжения имеет вид, указанный на рисунке.

Среднее значение выпрямленного напряжения для произвольного значения угла управления



- амплитудное значение напряжения питания выпрямителя.



- действующее значение напряжения питания выпрямителя.

В режиме, когда целая полуволна синусоидального напряжения равна:



Тогда
Среднее значение выпрямленного напряжения можно вычислить следующим образом:



Данная зависимость является регулированной характеристикой управляемого выпрямителя.
Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя.

Максимальное среднее значение выпрямленного напряжения будет, когда .

Напряжение , когда
Uср

Uср0

0


^ Внешняя характеристика управляемого выпрямителя.

Она имеет такой же вид как и для неуправляемого выпрямителя.

Uср

>>.
Iн


Из семейства внешних характеристик при различных углах управления видно, что с увеличением угла управления среднее значение выпрямленного напряжения уменьшается, поэтому характеристики сдвигаются вниз относительно оси ординат.


^ Фазосдвигающее устройство.

Сущность управления выпрямленным напряжением заключается в задержке момента включения тиристора по отношению к моменту его отпирания при подаче на него напряжения равного напряжению Uвкл при . Включение тиристоров со сдвигом фазы производится импульсными сигналами. Это могут быть импульсы прямоугольной формы малой длительности, либо кратковременные импульсы с крутым передним фронтом. Для формирования таких импульсов предназначены системы управления выпрямителями. Все они состоят из трех основных элементов: входное устройство, фазосдвигающее устройство, выходное устройство.

На рис.4 представлена функциональная схема системы управления.
U

устройствощооо

фазосдв. уст.

выходное уст.
входное Uу



рис.4

U- напряжение питания

Uу- импульс управления.

Входное устройство создает напряжение синхронизированное с напряжением питающей сети. Например, в некоторых схемах применяется трансформатор.

Фазосдвигающее устройство обеспечивает изменение фазы управляющего импульса и тем самым определяет угол регулирования.

Выходное устройство формирует и усиливает импульс управления до требуемой величины.

Схема простейшего фазосдвигающего устройство изображена на рис.2. В ней момент подачи импульса управления, т.е. угол включения , определяется параметрами RC- цепочки. Угол управления где - циклическая частота.

Задание.

1. Ознакомиться со схемой, приведенной на рис.2, где - частота тока источника. Составить перечень элементов.

Собрать схему.
2. Снять зависимость действующего значения напряжения на нагрузке Uн в зависимости от угла включения . Значение определяется сопротивлением R регулировочного резистора и величиной емкости конденсатора.

Действующее значение напряжения на нагрузке Uн измеряется по прибору PV2. По осциллографу определяют ширину импульса в мс.

Напряжение питания схемы измеряется вольтметром PV1.

Результаты измерений занести в табл.1





С(Ф)

Измерить

Рассчитать

R

Uн

имп





Ucрн



Ом

В

мс

мс

рад

В

рад

1






















2






















3






















4






















5
























3. Зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжения на нагрузке uн. Один рисунок при максимальном значении регулировочного резистора, другой – при минимальном. Эти значения также контролируются по амперметру PA в цепи фазосдвигающего устройства.

Указать масштабы по осям.
4. Формулы для расчетов:

а) Время задержки импульса управляющего напряжения по отношению к входному напряжению; где 10 мс - длина полупериода

б) Угол включения

в)Угол включения

- угловая частота

=

f=50Г- частота тока источника электрической энергии.
5. Построить регулировочную характеристику при C=const по результатам измерений
6. Построить в тех же осях регулировочную характеристику по расчетным данным.

7. Сделать выводы. В них объяснить ход регулировочной характеристики; сравнить регулировочные характеристики, построенные по пунктам п.5 и п.6. Пояснить форму осциллограмм.

8. Выписать паспортные данные тиристора, применяемого в данной лабораторной работе.

Обратить внимание, во сколько раз прямой ток больше тока управления.

9. Ответить на вопросы.
Вопросы.

1. Объяснить принцип действия тиристора.

2. Объяснить, почему при прямом напряжении между анодом и катодом тиристора он может находиться как в открытом, так и в закрытом состоянии.

3. Объяснить влияние тока управляющего электрода на ход вольт- амперной характеристики тиристора.

4. Назвать два основных способа выключения тиристора.

5. Основные электрические параметры тиристора.

6. Дать определения: постоянное напряжение, переменное напряжение, выпрямленное напряжение.

7. Дать определения следующих понятий: мгновенное значение напряжения, среднее значение выпрямленного напряжения, действующее значение напряжения. Указать связь между ними.

8. Выпрямитель. Принцип работы. Назначение. Классификация.

9. Объясните принцип работы управляемого выпрямителя.

10. Пояснить по осциллограмме форму кривых тока и напряжения на нагрузке в схеме управляемого выпрямителя при различных значениях угла регулирования.

11. Что такое угол открывания? От чего зависит его значение? Как он формируется?

12. Пояснить ход регулировочной характеристики выпрямителя.

13. Как определить среднее значение напряжения при на выходе однополупериодного управляемого выпрямителя.


Схема электрическая принципиальная однополупериодного управляемого выпрямителя.
VD1




R C

RH PV2 PN

U VD2 PV1 PA



рис.2


VD1- тиристор

VD2- диод

С, R- конденсатор и регулировочный резистор фазосдвигающей цепочки.

PN- осцилографф

PV1, PV2- вольтметры.

Тиристоры. Справочные данные.

Тиристоры подразделяются по быстродействию на низкочастотные и частотные. Используются в различных преобразователях напряжения и частоты, в том числе для регулируемых электропроводов и устройств гибкой связи для линий электропередач постоянного тока, коммутационной и регулирующей аппаратуре, в бытовой технике. Быстродействующие тиристоры применяются в преобразователях и других электроустановках, где требуются прежде всего малые времена включения и выключения. Они отличаются высокой нагрузочной способностью по току при высоких частотах.

Диапазон выпрямленных (средних) токов силовых тиристоров от 10 до 4000 А, диапазон обратных напряжений- от нескольких десятков до 4000 В.

Допустимая температура окружающей среды от -50 до +450 С при давлении 0,085-0,105 МПа и относительной влажности 98%. Критическая скорость нарастания , В/мкс- в диапазоне от 50 до 1000. Критическая скорость нарастания тока , А/мкс – диапазоне от 100 до 1000.


Электрические параметры для тиристоров типа КУ202 (А-Л).

Напряжение в открытом состоянии при I=10 А, не более:

при Т=+25 0С……………………………………………..1,5 В

при Т=-60 0 С……………………………………………..2 В

Прямое постоянное напряжение управления……………..7-10 В

Постоянный ток в открытом состоянии…………………….10 А

Прямой импульсный ток управления………………………..300 мА

Средняя рассеиваемая мощность……………………………..20 Вт


Скачать файл (205.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации