Однофазный управляемый выпрямитель

4.  Порядок выполнения работы

3.1. Ознакомиться с лабораторной установкой. Подготовить к работе модуль «Однофазный выпрямитель» и измерительные приборы (модуль мультиметров, модуль стрелочных вольтметров и модуль амперметров постоянного тока). При работе используется осциллограф.

3.2. Присоединить к исследуемому модулю амперметр для измерения
выпрямленного тока нагрузки. Мультиметр перевести в режим измерения
переменного напряжения. Включить электропитание стенда (модуль питания) и включить осциллограф для наблюдения форм напряжений.

3.3 Включив питание модуля (выключатель SА1) При разомкнутом ключе SА2 измерить выпрямляемое напряжение U2 на вторичной обмотке трансформатора. Результат измерения записать в табл. 3.3.1.

3.4 Подключить ко вторичной обмотке трансформатора вместо мультиметра осциллограф. Получить на экране устойчивое изображение и измерить амплитудное значение выпрямляемого напряжения U2т и вычислить действующее значение напряжения. Зарисовать в масштабе осциллограмму выпрямляемого напряжения.

3.5 Перевести мультиметр в режим измерения постоянного напряжения, подключить мультиметр к выходным зажимам выпрямительного моста и измерить величину выпрямленного напряжения Ud в режиме холостого хода выпрямителя. Результат занести в табл.3.3.1 и сравнить с теоретическим положением.

Таблица 3.3.1

3.6 Подключить осциллограф к одному из диодов, получить устойчивое изображение, измерить величину максимального обратного напряжения на диоде Uобр. макс., зарисовать в том же масштабе осциллограмму напряжения на диоде.

3.7 Исследовать работу выпрямителя без сглаживающих фильтров. Для этого установить заданную преподавателем величину сопротивления нагрузки RH. Подключить осциллограф параллельно нагрузке, включить тумблер SА2 и зарисовать в прежнем масштабе осциллограмму выпрямленного напряжения uH на нагрузке при отсутствии сглаживающих фильтров. Определить по осциллограмме двойную амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения 2Umdnep. Измерить с помощью мультиметра постоянную составляющую напряжения на нагрузке Ud. Результаты измерений занести в столбец «отключен» табл.3.3.2. По результатам измерений определить коэффициент пульсаций q= Umdnep /Ud

Таблица 3.3.2

3.8 Исследовать влияние на выпрямленное напряжение емкостного, индуктивного и индуктивно-емкостного сглаживающих фильтров. Для этого подключить осциллограф параллельно нагрузке и зарисовать в прежнем масштабе осциллограммы выпрямленного напряжения на нагрузке uH при каждом включенном фильтре. При этом сравнить эффективность сглаживания емкостного фильтра с различным значением емкости фильтра (Сф1 и Сф2). Для этого измерить с помощью мультиметра постоянные составляющие выпрямленного напряжения Ud и с помощью осциллографа переменные составляющие 2Umdnep выпрямленного напряжения при каждом включенном фильтре. Результаты измерений занести в табл.3.3.2.

3.9. Снять внешние характеристики Ud =f(Id) выпрямителя при отсутствии фильтра, при емкостном, индуктивном и индуктивно-емкостном фильтре. Для этого, изменяя с помощью переключателя SА6 величину сопротивления нагрузки RH, измерять величину выпрямленного напряжения Ud и выпрямленного тока Id при каждом значении сопротивления нагрузки. Результаты измерений занести в табл.3.3.3 и построить графики зависимости .

5. Требования к отчету по работе

Отчет по работе должен содержать:

а) наименование, цель работы и краткая теория, экспериментально проверяемая в работе

б) принципиальную электрическую схему выпрямителя;

в) результаты экспериментального исследования и проведенных по ним расчетов, помещенные в соответствующие таблицы;

г) осциллограммы напряжений;

д) графики внешних характеристик, построенные по результатам измерений;

е) вывод о фильтрующих свойствах сглаживающих фильтров и сравнительная оценка внешних характеристик.

6. Контрольные вопросы трансформатор

1. Какие функции выполняют в выпрямителях силовой трансформатор, блок диодов и сглаживающий фильтр?

2. Изменится ли полярность выходного напряжения выпрямителя при
изменении подключения выводов первичной или вторичной обмоток трансформатора?

3. При каких условиях полупроводниковый диод проводит электрический ток?

4.  Почему конденсатор включают параллельно нагрузке, а индуктивность — последовательно с ней?

5.  Какой фильтр из исследуемых в лабораторной работе обеспечивает получение наименьшего коэффициента пульсаций и почему?

6.  Какие параметры определяют наклон (жесткость) внешних характеристик выпрямителя?

Работа № 3-4. ОДНОФАЗНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

1. Цель работы

Исследование основных свойств и характеристик однофазного однополупериодного и двухполупериодного управляемого выпрямителя с нулевой точкой.

2. Описание лабораторного модуля

Передняя панель лабораторного модуля представлена на рис.3.4.1.

Стенд позволяет исследовать работу однополупериодного и двухполупериодного управляемого выпрямителя с активной нагрузкой.

Силовая часть исследуемой схемы управляемого выпрямителя включает в себя: силовой трансформатор TV, вторичная обмотка которого имеет отвод от средней точки (нулевая точка), двухполупериодную схему выпрямителя на тиристорах VSI и VS2 типа TIC 116 М (основные паспортные данные тиристора TIC 116 М приведены в табл. 3.4.1), регулируемую нагрузку RH, вольтметр PV и амперметр PА для измерения среднего значения выпрямленного напряжения Udα и тока Idα. Гнезда, расположенные в различных частях схемы, позволяют подключать осциллограф и приборы к необходимым участкам цепи. Переключатель SА1 позволяет образовывать одно — или двухполупериодное выпрямление.

Таблица 3.4.1

Рисунок 3.4.1.

Схема системы импульсно-фазового управления тиристорами, сведена в функциональный блок СИФУ. От него положительные импульсы напряжения Uу1, Uу2 подаются в нужные моменты времени на управляющие электроды тиристоров VS1 и VS2.

3. Теоретические положения. Принцип действия. Характеристики.

Элементом, регулирующим напряжение управляемого выпрямителя является полупроводниковый прибор – тиристор. Тиристор это трехэлектронный прибор (рис.3.4.2) с тремя p-n-переходами, работающий в ключевом режиме: закрыт – открыт.

Рисунок 3.4.2. Структурная схема тиристора (прямое включение).  А – анод, К – катод, УЭ – управляющий электрод.

Переход из закрытого состояния в открытое (рис 3.4.3) происходит под действием сигнала управления — тока iу, подаваемого на управляющий электрод УЭ (когда на его аноде А положительный потенциал относительно катода К), или когда U>UBF. Участок характеристики от точки 1 до точки 2 неустойчив. Режим работы из точки 1 скачком переходит в точку 2. Из открытого состояния в закрытое тиристор переходит при смене полярности напряжения U на аноде и катоде, например, в точке перехода положительного полупериода в отрицательный или при отключении питания.