Лабораторная работа по курсу: «СПТ» | «Управляемый однофазный выпрямитель»
1. Цель работыЦель работы - изучение устройства, принципа действия и характеристик однофазного управляемого выпрямителя и его системы управления.
2. Устройство и характеристики однофазного управляемого выпрямителяУправляемым называется выпрямитель, выходное напряжение которого (его среднее значение,Ud) можно изменять воздействием на состояние вентильных элементов выпрямителя - тиристоров. Принцип действия управляемого выпрямления состоит в задержке открытия тиристора на некоторый угол ? (называемый углом регулирования или углом управления) относительно момента перехода питающего переменного напряжения через ноль. Если задержка отсутствует( ? =0), тиристор открывается в самом начале полуволны питающего напряжения, которая полностью поступает в нагрузку. При этом среднее значение выпрямленного напряжения достигает максимального значения Ud0i как в неуправляемом выпрямителе. С ростом угла ? тиристор открывается позже и в нагрузку поступает лишь часть полуволны питающего напряжения, что уменьшает Ud. При а=180° тиристор закрыт в течение всей полуволны, поэтому Ud =0.
Схема управляемого выпрямителя дана на рис. 14.1. Первичная обмотка силового трансформатора TV1 подключена к источнику питающего переменного напряжения G1 220 В, 50 Гц. Вторичная обмотка выполнена с выводом средней точки и содержит две одинаковые полуобмотки. Напряжение на одной из полуобмоток (U2) измеряется вольтметром pVl. В каждой полуобмотке установлен тиристор (VS1 и VS2). Нагрузка выпрямителя, напряжение на которой (Ud) измеряется вольтметром pV2, подключена между выводом средней точки трансформатора и точкой соединения катодов тиристоров.
В цепь нагрузки включены:- переключатель S1, управляемый клавишей "Space” (пробел) клавиатуры компьютера;- индуктивность L, обеспечивающая индуктивную составляющую тока нагрузки;- переменный резистор R, обеспечивающий активную состаляющую тока нагрузки; - датчик тока нагрузки (шунт) Rdc- амперметр рА1 для измерения тока нагрузки Id.
Система управления (CONTROL) выпрямителя предназначена для выработки импульсного сигнала управления Ucoatr на открытие нужного тиристора в момент времени, соответствующий заданному углу регулирования а.В данной работе рассматривается один из'возможных вариантов схемы системы управления, приведенный на рис. 14.4.
В состав синхронизатора входит трансформатор TV1 и выпрямительный мост VD1. VD4. Первичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного напряжения G1, той же частоты и фазы, что и источник питания силовой части выпрямителя (рис. 14.1, G1).
Генератор пилообразного напряжения состоит из RС-цепи R4, С1, параметры которой определяют скорость нарастания U, а также транзисторного ключа VT1, служащего для разряда конденсатора С1. Резистор R3 ограничивает ток разряда, а резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения.
Цепь регулировки угла а выполнена в виде делителя напряжения на резисторах R5, R6 и До. Задающий сигнал изад снимается с движка потенциометра Rc (на рис. 14.1 он вынесен за пределы блока Control).В качестве сравнивающего устройства используется операционный усилитель DA1, без обратной связи.В состав формирователя импульсов управления входит дифференцирующая цепь С2, R7, диод VD5 и усилитель на транзисторе VT2. Резисторы RIO, R11 ограничивают ток управления, поступающий на управляющие электроды тиристоров.Питается система управления от отдельного источника постоянного напряжения G2.Подключенный к схеме рис. 14.4 осциллограф контролирует сигналы в двух точках схемы - на выходе выпрямителя (нижняя осциллограмма, полуволны синусоиды) и на конденсаторе С1 (верхняя осциллограмма, пилообразные импульсы).
3. Выполнение работыИсследование работы силовой части управляемого выпрямителя. Для этого взывать файл (RECONT7A) со схемой рис. 14.1 и подать на нее питание. При загрузке файла система EWB может дать сообщение, что цепь использует другую модель транзистора (или трансформатора), чем та, которая имеется в библиотеке "default". Получение экспериментальной регулировочной характеристики выпрямителя Ud=f (а) при его работе на активную нагрузку. Для этого установить переключатель в нижнее положение, а величину сопротивления нагрузки задать постоянной, в соответствии с одним из вариантов табл. 14.1. Затем изменять резистором Rс ''Control” угол управления а от минимально до максимально возможного значения, с примерно равным шагом (20 - 30°), занося в табл. 14.2 значения Rс, а, U, Угол а определять по осциллограмме Ud, рассчитывая его в соответствии с приводимой в п.14.2 формулой.
Получили и изобразили в масштабе осциллограммы в следующих точках системы управления:- на выходе выпрямителя VD1. VD4 - на конденсаторе С1 - на движке потенциометра Rc - на выходе DAI ;- на выходе дифференцирующей цепи, в точке соединения С2, R7, VD5;- на базе транзистора VT2;- на коллекторе транзистора VT2;- на управляющем электроде одного из тиристоров (Ucontr).