Описание силовой схемы лабораторной установки

Схема стенда с органами управления приведена на рисунке 1.9 и передней панели стенда.

В качестве силовых элементов схемы используются тиристоры VS1 – VS6 (как было указано в п.1.3. выполненных на последовательных симисторе и диоде). Тиристоры VS1, VS3, VS5 с объединенными катодами и тиристоры VS2, VS4, VS6 с объединенными анодами, входят в катодную и анодную группы, соответственно.

Рисунок 1.9 – Схема лабораторного стенда по исследованию трехфазного мостового выпрямителя

Выпрямитель может исследоваться с двумя видами нагрузки: активной – задаваемой одним из резисторов R_Н1 – R_Н4 и активно-индуктивной – при дополнительно включенной индуктивности L_Н. Активные нагрузки R_Н1 – R_Н4 подключаются к выпрямителю через галетный переключатель SA6, которым также задается режим холостого хода (ХХ). Индуктивная нагрузка L_Н включается в цепь нагрузки переключателем SA5.

Величина среднего значения выпрямленного напряжения контролируется внешним измерительным прибором, подключаемым к гнездам XS9 и XS11.

Стенд позволяет исследовать статические и динамические характеристики выпрямителя. Для снятия осциллограмм тока осциллограф необходимо подключить:

к шунту R_Ш1 – для снятия тока фазы «а»;

к шунту R_Ш2 – для снятия тока тиристора VS4;

к шунту R_Ш3 – для снятия тока тиристора VS6;

к шунту R_Ш4 – для снятия тока в нагрузке;

к шунту R_Ш5 – для снятия тока вентиля VD1.

Сопротивление всех шунтов в схеме равно 1 Ом.

Для снятия фазных напряжений осциллограф необходимо подключить:

к гнездам XS2 и XS5 – для снятия напряжения u_a фазы «а»;

к гнездам XS3 и XS5 – для снятия напряжения u_b фазы «b»;

к гнездам XS4 и XS5 – для снятия напряжения u_c фазы «c».

К гнездам XS2 и XS6 подключают осциллограф при снятии напряжения на выводах тиристора VS4, к гнездам XS9 и XS11 – при снятии выпрямленного напряжения u_d, к гнездам XS10 и XS11 – при снятии напряжения на обратном диоде VD1.

1.5 Программа работы.

1.5.1 Снять осциллограммы фазных напряжений.

1.5.2 Снять регулировочные характеристики для активной и активно-индуктивной нагрузке.

1.5.3 Снять осциллограммы напряжения и тока нагрузки при различных углах управления и роде нагрузки.

1.5.4 Снять осциллограммы напряжения и тока тиристора VS при различных углах управления и роде нагрузки

1.5.5 Снять осциллограммы фазного напряжения, тока фазы при различных углах управления и роде нагрузки

1.5.6 Снять осциллограммы напряжения на нагрузке и тока диода при различных углах управления и роде нагрузки с включенным обратным диодом. Установить его влияние на работу схемы.

1.5.7 Снять токи в цепях тиристоров для определения влияния коммутационных процессов, вызываемых индуктивностями рассеивания обмоток трансформатора.

1.5.8 Снять семейство внешних характеристик схемы.

1.6. Порядок выполнения работы

К п.1.5.1. Подключить шнур питания стенда к сети ~220 В 50 Гц и включить переключатель SA1 в положение “I”. Включить осциллограф и дать ему перейти в рабочий режим.

Переключатель «Режим выпрямителя» установить на режим управляемого выпрямителя («Управл.», переключатель в верхнее положение), переключатели SA2, SA3, SA5, в нижнее положение, а переключатель SA4 в левое положение. Переключатель SA6 вывели в крайнее левое положение, выставив минимальную нагрузку R_Н1.

Щупы каналов осциллографа для снятия сфазированных пар фазных напряжений подключить:

– для снятия напряжения u_a первый канал СН1 к гнездам XS2 и XS5;

–для снятия напряжения u_b установить измерительный конец второго канала СН2 к гнезду XS3;

– для снятия напряжения u_c установить измерительный конец второго канала СН2 к гнезду XS4.

В отчете привести сфазированные осцилограммы напряжений u_a, u_b и u_a, u_c.

К 1.5.2. Подключить к гнездам XS9 и XS11 мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения.

Нажимая кнопку «Увеличение угла α», зафиксировать показания прибора U_d. Значение угла управления определить по относительному положению фазного напряжения (первый канал СН1 подключить к гнездам XS2-общий и XS5 – сигнальный) и фазного тока (второй канал СН2 к гнезду XS1 - сигнальный). Данные измерения занесли в таблицу 1.1. Провести измерения для значений угла управления α от 0 до 120°, учитывая, что при α=0⁰ сдвиг фаз между фазным напряжением и током составляет 30⁰. Провести действия, аналогичные указанным выше в настоящем пункте, для активно-индуктивной нагрузки. Для этого переключатель SA5 перевести в верхнее положение.

Таблица 1.1 – Регулировочные характеристики

Величина

Значение

α, град

, В при LН = 0

, В при LН ≠ 0

По данным таблицы 1.1. построить регулировочную характеристику преобразователя для обоих видов нагрузки U_d(a).

К 1.5.3. Для снятия осциллограмм напряжения на нагрузке u_d подключить первый канал осциллографа CH1 к гнездам XS9 -общий и XS11 -сигнальный. Ток i_н нагрузки снимать вторым каналом CH2, подключенным сигнальным выводом к шунту R_Ш4 в гнездо XS8. Осциллограммы снимать при углах управления α равных 0°, 30°, 90° и для двух видов нагрузки коммутируемых переключателем SA5. Для каждого режима нагрузки и угла управления в отчете должны быть осциллограммы, которые представляют собой одном графике в соответствии со своими условными полярностями ток и напряжение.

К 1.5.4. Для снятия осциллограммы напряжения на тиристоре VS4 подключить первый канал осциллографа CH1 (с делителем напряжения 1:10) к катоду и аноду через гнезда XS2-сигнальный и XS6-общий. Для снятия осциллограммы тока через тиристор VS4 сигнальный вывод второго канала CH2 подключить к разъему XS8 шунта R_Ш2.

Осциллограммы снимать при угле управления α = 0° при опущенном вниз переключателе SA5 для активной нагрузки. Затем при включенном вверх SA5 для активно-индуктивной нагрузки. Нажатием кнопки «Увеличение угла α» задать угол управления α = 30° и снять осциллограммы при разном роде нагрузки. Повторить аналогичные действия при угле управления α = 90°. Для каждого режима нагрузки и угла управления в отчете должны быть осциллограммы, которые представляют собой одном графике в соответствии со своими условными полярностями ток и напряжение.

К 1.5.5. Для снятия осциллограмм фазного напряжения u_a подключить первый канал осциллографа СН1 к гнездам XS5-сигнальный и XS2-общий. Второй канал CH2 подключить к разъему XS1 шунта R_Ш1 для снятия диаграмм линейного тока фазы «а».

Осциллограммы снимать при углах управления α равных 0°, 30°, 90° и обоих типов нагрузки. Для каждого режима нагрузки и угла управления в отчете должны быть осциллограммы, которые представляют собой одном графике в соответствии со своими условными полярностями ток и напряжение.

К 1.5.6. Для снятия осциллограмм тока обратного диода VD1 подключить первый канал CH1 к гнездам шунта R_Ш5 XS9-общий, XS-10-сигнальный. Переключатель SA4 установили в левое положение. Для снятия напряжения на нагрузке подключить сигнальный вывод второго канала CH2 к гнезду XS11.

Осциллограммы снимать при углах управления α равных 0°, 30°, 90° и обоих типах нагрузки. Получившиеся осциллограммы привести в отчете на одном графике в соответствии с условными полярностями тока и напряжения.

После снятия осциллограмм переключатель SA4 перевели в правое положение.

К 1.5.7. Влияние коммутационных процессов, вызываемых индуктивностями рассеивания обмоток трансформатора на форму тока через тиристоры VS4 и VS6 определить, при индуктивной нагрузке (SA5 отключен) подключив первый канал осциллографа CН1 к шунту R_Ш2 ( XS8-общий, XS6- сигнальный), а второй канал CH2 к шунту R_Ш3 (XS7- сигнальный). Получить осциллограммы при замкнутых переключателях SA2 и SA3 (положение вниз). Вторую серию осциллограмм получить при разомкнутых переключателях SA2 и SA3 (положение вверх).

К 1.5.8. Для снятия внешних характеристик подключить мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения к гнездам XS9 и XS11, а для измерения тока нагрузки к шунту R_Ш4. Обратить внимание, что для повышения точности измерений необходимо изменять пределы при измерениях тока и напряжения.

При угле управления α = 0° произвести снятие значений тока и напряжения на нагрузке при различных сопротивлениях нагрузки, а также в режиме холостого хода. Переключение между нагрузками и режимом холостого хода производить переключателем SA6. Подобные измерения произвести на углах управления α равных 30°, 60°, 90°. Полученные данные были свести в таблицу 1.2.

Влияние коммутационных процессов на внешнюю характеристику провести при α = 0°,30°, 60°, 90°. Для этого SA2, SA3, SA5 перевести в верхнее положение, далее повторить действия по снятию характеристик описанных в начале п.1.5.8.

Таблица 1.2 – Внешние характеристики выпрямителя при различных углах управления α.

По данным таблицы 1.2 построить семейство внешних характеристик трехфазного мостового выпрямителя.