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

48 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

10391. Нітратна кислота та її солі - нітрати 84.5 KB
  Мета: поглибити знання учнів про нітратну кислоту розглянути властивості нітратної кислоти зумовлені наявністю в її складі атома Нітрогену у найвищому ступені окиснення а саме її взаємодію з металами підкреслити небезпечність концентро...
10392. Бензен як представник ряду ароматичних вуглеводнів. Його склад, електронна і структурні формули, фізичні властивості. Хімічні властивості бензену 169 KB
  Дата: Тема: Бензен як представник ряду ароматичних вуглеводнів. Його склад електронна і структурні формули фізичні властивості. Хімічні властивості бензену€. Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу. Навчальна мета: Ознайомити учнів з бензеном як предста...
10393. Будова електронних оболонок атомів елементів перших трьох періодів 97 KB
  Планконспект уроку з хімії На тему: Будова електронних оболонок атомів елементів перших трьох періодів Мета: Розкрити причину періодичної зміни властивостей елементів і їх сполук у світлі закономірної зміни будови електронних оболонок атомів. Розвивати пізнавальну...
10394. Відносна молекулярна маса речовини, обчислення її за хімічною формулою. Масова частка елемента у речовині. Обчислення масової частки елемента у складі речовини 6.95 MB
  Тема: Відносна молекулярна маса речовини обчислення її за хімічною формулою. Масова частка елемента у речовині. Обчислення масової частки елемента у складі речовини. Навчальна мета: 1 закріпити знання про хімічні формули й уміння обчислювати відносну молекулярну масу...
10395. Генетичний звязок між класами органічних сполук 41 KB
  Тема: Генетичний звязок між класами органічних сполук. Навчальна мета: узагальнити знання учнів про класи органічних сполук обґрунтувати твердження про єдність і взаємозвязок усієї живої і неживої природи. Виховна мета: виховувати в учнів самостійність вміння вико...
10396. Либерализм в Европе и США, его сущность и эволюция 39 KB
  Либерализм в Европе и США его сущность и эволюция. Либерализм зародился как идеология восходящего класса буржуазии в XVII в. и окончательно оформился как идейнополитическое течение к середине XIX в. Его основной концепцией была идея индивидуальной свободы разработанная...
10397. Власть как политическое явление легитимность власти 29 KB
  Власть как политическое явление легитимность власти. Политическая власть способность социальной единицы социальной группы класса большинства общества и представляющих её организаций и индивидов проводить свою волю по отношению к другим социальным единицам; осу
10398. Власть и общественные интересы. Формы и средства выражения в политике 28.5 KB
  Власть и общественные интересы. Формы и средства выражения в политике. Понятие власть является одним из центральных в политологии дающим ключ к пониманию политических институтов политических движений и самой политики. Под властью понимают возможность и способно
10399. Типология современных политических режимов 25.5 KB
  Типология современных политических режимов. В современной политологии различают три их основных типа: демократический авторитарный и тоталитарный. Понятие политический режим представляет собой совокупность методов средств и приемов с помощью которых властные