20174

МНОГОФАЗНЫЕ СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Определение процентного изменения напряжения на сопротивление нагрузки. Снятие осциллограмм напряжения выпрямительных схем работающих на различные виды нагрузки. Так как фазные напряжения Uа Uв Uс сдвинуты друг относительно друга на 120 то вентили работают поочередно каждый в течение 1 3 периода. Основные соотношения характеризующие работу схемы на активную нагрузку: При работе выпрямителя на активно индуктивную нагрузку отношения напряжений остаются практически теми же что и при чисто активной нагрузке появляется только падение...

Русский

2013-07-25

321.5 KB

50 чел.

8

PAGE  9


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

МНОГОФАЗНЫЕ СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ

  1.  Цель работы.

Экспериментальное исследование макетов выпрямителей, построенных по схемам В.Ф. Миткевича и А.Н. Ларионова при работе на различные типы нагрузки.

  1.  Задание.
    1.  Знакомство с принципом действия, режимами работы и параметрами многофазных выпрямителей.
      1.  Снятие внешних характеристик выпрямителей при работе на активную, индуктивную и емкостную нагрузки. Определение процентного изменения напряжения на сопротивление нагрузки.
      2.  Экспериментальное определение коэффициента пульсаций схем выпрямителей при активной нагрузке.
      3.  Снятие осциллограмм напряжения выпрямительных схем работающих на различные виды нагрузки.
      4.  Экспериментальное определение частоты пульсаций 1ой гармоники схем выпрямителей.

  1.  Краткие теоретические предпосылки.

Простейшей схемой выпрямления трехфазного тока является схема с нулевой точкой (рис. 1.1), состоящая из трехфазного трансформатора и трех вентилей (схема В.Ф.Миткевича). Первичная обмотка трансформатора может быть соединена звездой или треугольником.

Рис. 1.1. Схема В.Ф. Миткевича.

Вторичная обмотка трансформатора соединяется только звездой. Свободные зажимы фаз подключаются к вентилям. В любой произвольно выбранный момент ток течет через вентиль, анод которого находится под наибольшим положительным напряжении.

Так как фазные напряжения Uа, Uв, Uс сдвинуты друг относительно друга на 120º, то вентили работают поочередно, каждый в течение 1/3 периода. Каждая из вторичных обмоток трансформатора нагружена током только в продолжение 1/3 периода и поэтому вторичные обмотки трансформатора используются не полностью, токи первичных обмоток не содержат постоянных составляющих. Обратное напряжение на вентиле определяется как разность двух фазных напряжений.

Основные соотношения, характеризующие работу схемы на активную нагрузку:

При работе выпрямителя на активно - индуктивную нагрузку отношения напряжений остаются практически теми же, что и при чисто активной нагрузке (появляется только падение напряжения на дросселе). Действующие и амплитудные значения токов через вентили и полуобмотки трансформатора несколько уменьшаются. Уменьшаются также и пульсации выпрямленного напряжения. Уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения тем значительнее, чем больше ток нагрузки I0 (меньше активное сопротивление нагрузки Rн), т.к. с уменьшением Rн увеличивается постоянная времени цепи нагрузки.

При работе на активно-емкостную нагрузку ток через вентили и полуобмотки трансформатора протекает меньшую часть времени, чем при активной нагрузке - появляется отсечка тока.

Существенным образом изменяются все приведенные для случая активной нагрузки соотношения: возрастает среднее значение выпрямленного напряжения, увеличиваются амплитудные и действующие значения токов через вентили и полуобмотки трансформатора, изменяется форма кривых выпрямленного напряжения и тока, внешняя характеристика выпрямителя становится круче, уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения. В отличии от активно-индуктивной нагрузки при активно-емкостной нагрузке уменьшение Rн (увеличение тока I0) приводит к увеличению пульсаций выпрямленного напряжения, поскольку постоянная времени цепи нагрузки  при этом уменьшается.

Рис. 1.2. Схема А.Н. Ларионова.

Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема А.Н. Ларионова) содержит трансформатор и шесть вентилей (рис. 1.2). Первичная и вторичная обмотки трансформатора могут соединяться как в звезду, так и в треугольник. Вентили объединены в катодную (VD1, VD3, VD5) и анодную (VD2, VD4, VD6) группы. Схема представляет собой мост, составленный из двух трехфазных выпрямителей, включенных последовательно и питающихся от общих обмоток трансформатора напряжениями сдвинутыми по фазе на 180º.

Выпрямленные напряжения двух трехфазных выпрямителей сдвинуты по фазе на 180º. Так как оба выпрямителя соединены между собой последовательно, то в любой, в произвольно выбранный момент времени напряжение на нагрузке U0 представляет собой сумму мгновенных значений напряжений на выходе каждого из трехфазных выпрямителей.

Основные расчетные соотношения для исследуемой схемы при соединении обмоток трансформатора по схеме звезда - звезда следующие:

  1.  Краткое описание макета лабораторной работы.

Схемы трехфазных выпрямителей на нерегулируемых вентилях собраны в  лицевой панели. Питание макета осуществляется от трехфазной сети напряжением 3 х 220В. Причем напряжение подается со вторичной обмотки силового трансформатора, установленного в маломощном блоке типа ВТ - 61/5 - 2.

Назначение элементов схемы макета:

        S1 - пакетный выключатель, предназначен для подключения первичных обмоток силового трансформатора к трехфазной сети.

         T - понижающий трансформатор, предназначен для питания трехфазных выпрямителей.

        S2 - тумблер для создания схем выпрямления трехфазного тока (Миткевича и Ларионова).

        S3 - тумблер для шунтирования дросселя.

        S4 - тумблер для подключения емкостной нагрузки.

  PA - PV - амперметр и вольтметр для измерения тока и напряжения на выходе выпрямителей.

       S5 - тумблер для подключения осциллографа к одной из фаз вторичной обмотки трансформатора или к нагрузке выпрямителя.

     X1 - X2 - гнезда для подключения осциллографа.

                L - дроссель для создания индуктивной нагрузки.

                C - емкость для создания емкостной нагрузки.

               Rн - резистор для регулирования тока нагрузки.

VD1…VD6 - полупроводниковые выпрямительные диоды, служат для создания схем выпрямления трехфазного тока.

  1.  Порядок выполнения работы.
    1.  Ознакомиться с расположением органов управления макета.
      1.  Ознакомиться с измерительными приборами макета и определить цену деления каждого прибора.
      2.  Ознакомиться с органами управления осциллографа и их назначением.
      3.  Снять внешнюю характеристику  при  выпрямителя схемы Миткевича и схемы Ларионова при активной, индуктивной и емкостной нагрузках.

Последовательность снятия внешних характеристик.

Резистор Rн установить в крайнее левое положение, тумблера S2, S3, S4 установить в положения соответствующие схеме Миткевича при работе выпрямителя на активную нагрузку. Плавно вращая вправо установить значения токов, а показания PV записать в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.

Схема

Миткевича

Нагрузка

активная

I0, А

0,3

0,4

0,5

0,6

0,8

1,0

U0, В

17

17

17

17

17

16,5

Нагрузка

индуктивная

I0, А

0,3

0,4

0,5

0,6

0,8

1,0

U0, В

15

14

13,8

13

12

10

Нагрузка

емкостная

I0, А

0,35

0,5

0,6

0,7

0,8

1,0

U0, В

19

18,5

18

18

17,9

17,8

Схема

Ларионова

Нагрузка

активная

I0, А

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

U0, В

34

34

33,8

33,7

33,8

Нагрузка

индуктивная

I0, А

0,55

0,7

0,8

0,9

1,0

U0, В

31

30

29,8

28,5

27,8

Нагрузка

емкостная

I0, А

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

U0, В

35

34,8

34,5

34

34

Измерение внешних характеристик при работе выпрямителя на индуктивную и емкостную нагрузки, а также внешних характеристик для схемы Ларионова при работе выпрямителя на активную, индуктивную и емкостную нагрузки производится аналогично установкой тумблеров S2, S3, S4 в соответствующие положения. Показание прибора PV записываются в таблицу 1.1.

1.5.5. По данным таблицы 1.1. построить внешние характеристики трехфазных схем выпрямления при R, L и С - нагрузке.

Ларионов     Миткевич

   



1.5.6. По графикам внешних характеристик определить процентное изменение напряжения выпрямителей .

,

где - среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке при номинальном токе нагрузки (для схемы Миткевича = 0,32А, для схемы Ларионова

               = 0,64А),

      - среднее значение выпрямленного напряжения при разомкнутой цепи нагрузки (холостой ход).

Для схемы Миткевича = 19В,

для схемы Ларионова  = 36В.

1.5.7. Определить коэффициент пульсации выпрямленного напряжения Кп для схем выпрямления трехфазного тока.

Для этого подключить осциллограф к гнездам "X1 - X2", тумблер S5 установить в положение -"вкл", в схеме Миткевича, для схемы Ларионова S2 - "выкл".

Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения рассчитывается по формуле:

,

где  - постоянная составляющая (среднее значение) выпрямленного напряжения. Это значение берется из таблицы 1.1. при активной нагрузке и максимальном токе для соответствующей схемы выпрямителя.

     - амплитуда 1ой гармоники выпрямленного напряжения, рассчитывается по формулам:

для схемы Миткевича - ,

для схемы Ларионова - ,

h - переменная составляющая выпрямленного напряжения (высота изображения в сантиметрах);

10 - положение ручки осциллографа “Вольт/делен”;

0,414 и 0,404 - коэффициенты, показывающие долю 1ой гармоники от всех гармонических составляющих выпрямленного напряжения соответственно в схеме Миткевича и Ларионова.

Миткевич

Ларионов

1.5.8. Для схемы Миткевича и схемы Ларионова снять осциллограммы напряжения на выходе выпрямителя при активной, индуктивной и емкостной нагрузки.

Для каждой осциллограммы вычертить оси координат, указать схему выпрямления и характер нагрузки, расположить их соответственно одну под другой, предварительно ознакомиться с работой осциллографа.

1.5.9. Определить частоту пульсаций 1-ой гармоники для схемы выпрямления трехфазного тока. Для этого переключатель “Время/см” осциллографа установить в положение “2мс/см”. В этом положении восемь делений по горизонтали соответствует одному периоду колебаний частоты сети - 50Гц. Частота пульсаций 1ой гармоники выпрямленного напряжения равна: ,

где m - число импульсов выпрямленного напряжения за период.

Миткевич

Ларионов

Для всех опытов проанализировать полученные результаты измерений и вычислений, сравнить их с теоретическими значениями.

1.6. Контрольные вопросы.

1.6.1. Как работают трехфазные однополупериодная и мостовая схема выпрямления? Основные параметры этих схем.

1.6.2. Почему в схеме Ларионова  в 2 раза больше, чем в схеме Миткевича?

1.6.3. Как влияет изменение характера нагрузки на работу исследуемых выпрямителей, ход внешних характеристик?

1.6.4. Чем и почему отличаются осциллограммы напряжений на выходе схем выпрямления трехфазного тока?

1.6.5. Технико - экономическое сравнение и область применения рассмотренных схем.

1.6.6. Влияет ли схема соединения фаз обмоток трансформатора на работу и параметры выпрямителя?

1.6.7. Как изменение нагрузки выпрямителя сказывается на величине коэффициента пульсаций (коэффициента сглаживания)того или иного фильтра?

1.6.8. Почему отношение U2/U0 в схеме Ларионова в два раза меньше, чем в схеме Маткевича?

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Электропитание устройств связи. Под ред. проф. В.Е. Катаева. - М.: Радио и связь, 1988 - 280с.

2. Доморацкий О.А. и др. Электропитание устройств связи. - М.: Радио и связь, 1981 - 320с.

3. В.М. Бушуев. Электропитание устройств связи. - М.: Радио и связь, 1986 - 238с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59363. З чого починається Батьківщина 44.5 KB
  Що таке Батьківщини Під віконцем калина Тиха казка бабусі Ніжна пісня матусі Дужі руки у тата. Під вікнами мальви в саду материнка Оспівані щедро в піснях. Тут мамина пісня лунає і нині Й підхопили поля і гаї її вечорами по всій Україні...
59364. Квіткове королівство 51 KB
  Жив він з єдиною дочкоюпринцесою яка бавилась зі своїми друзямиквіточками й слухала поради доброї Феї. У глибині сцени трон на якому спить король і принцеса. Принцеса. Король із принцесою йдуть на авансцену.
59365. Сценарій. Вечір зустрічі з випускниками 59 KB
  Ми сьогодні вас зібрали Працьовитих знатних славних Щоб згадати юність свою Щоб зустріти друзів давніх Прийміть вітання наші щирі Хай доля ваша розквіта Нехай в здоровї щасті мирі Рясні красуються літа. Нехай любов незгасно світить Хай сонце радісно сія Нині...
59366. Сценарій. Мужність і біль Чорнобиля 44.5 KB
  Не залишили пости Мужньо стояли на герці Памятник їм вознести Треба у кожному серці. Вічна память їм низький уклін усім покійним від усього людства. Лейтенанти хлопці непохитні Молоде вогняне покоління Ви як память у тривожнім світі...
59367. Сценарій: “Математична зоряна година” 37.5 KB
  Скільки кг має 1 ц Площа квадрата дорівнює. Скільки це людей На уроці фізкультури учні стали в один ряд на відстані 1 м один від одного. скільки було учнів Підземна частина рослини і розвязок рівняння. Скільки років машиністові Як правильно сказати 75 буде 13 чи дорівнює 13 Мотоцикліст їхав у селище.
59368. Сценарій позакласного заходу “У пошуках Синього Птаха” 103.5 KB
  Лежіть Мати Сира Земля оповита темрявою, подолана чарами богині зла Мари Всюдисущої та безгосподарністю людини недбалої. Засмічено Матір-Землю хімікатами, радіонуклідами, завис над нею Домоклів Меч Чорнобиля.
59369. Казочка про яйце, Лисичку та хороброго Бровка 30 KB
  Ой яке ж воно гарненьке Накриває Яйце сіном Я до подруг побіжу Новину їм розкажу. Яйце в гнізді ворушиться і піднімає голову потім виходить на середину зали. Яйце співає пісню Яйця Я Яєчко невеличке Маю кругле біле личко Я сьогодні народилось У гніздечку опинилось каже...
59370. Букварикове свято 68.5 KB
  Ми всіх гостей вітаємо І дуже вам радіємо Бо ми всі букви знаємо Бо ми читати вміємо Хай кожен гість перевіря Чи знають учні Букваря Чи можна нам школярикам Прощатися з Буквариком Ми шкільна сімя єдина Ми вчимо за складом склад.
59371. Подорож по сторінках улюблених казок 73.5 KB
  Проте як засвідчує аналіз літературних джерел більшість науковців розглядає творчу діяльність учнів як вирішальний фактор у розвитку мотивації навчання. Уміння навички іншими словами як розвивати повноцінні мотиви навчання.