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

77397. Геотермальная энергия и методы ее преобразования 94 KB
  Одна скважина в зависимости от параметров пара или воды может обеспечить электрическую мощность от 2 до 7 МВт. Основным условием существования водяных геотермальных источников является наличие непроницаемого для воды слоя горных пород который передает тепло от мантии или магмы к формациям содержащим в больших количествах воду. Температура воды или пара в гидротермальных источниках может составлять от 30 до 300350 С и зависит от их расстояния до мантии Земли а также от близости к раскаленной или расплавленной магме. Температуры...
77398. Энергия биомассы и методы ее преобразования 102.5 KB
  Энергия биомассы и методы ее преобразования Биомасса как источник энергии. Энергетическое использование биомассы реализуется по трем основным направлениям: – непосредственное сжигание биомассы древесины водорослей растений в атмосфере воздуха; – извлечение из биомассы таких энергоносителей как биогаз и спирты; – использование теплоты выделяемой при брожении органическими отходами навоз помет опилки и...
77399. Актуальность использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии 103 KB
  Актуальность использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии Понятие традиционной энергетики. Традиционная энергетика совокупность технических устройств использующих хорошо освоенные в технологическом отношении энергетические источники и способы преобразования получаемой от них энергии в первую очередь в электрическую. Их отличительные особенности: – значительная единичная мощность; – работа в общей электросети возможна работа и в тепловой сети; – единый...
77400. Определение токсичных выбросов в атмосферу от объектов традиционной энергетики 142 KB
  Определяется полное количество тепла полезно использованное в паровом котле кВт 1. Значения удельной энтальпии энергоносителя определяется при известных его параметрах по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара. Определяется расход топлива на каждый котел установленный в тепловом источнике г с 1. Определяется расход топлива на все котлы установленные в тепловом источнике г с 1.
77401. Признание брака недействительным 44 KB
  Понятие и основания признания брака недействительным. Под признанием брака недействительным понимается аннулирование брака и всех его правовых последствий с момента его заключения. Признание брака недействительным по правовой природе – санкция за нарушение требований установленных семейным законодательством.
77402. Правоотношения супругов 135.5 KB
  Личные неимущественные права и обязанности супругов. Каждый из супругов вправе выбирать место жительства место пребывания профессию и род занятий. СК не обязывает супругов проживать совместно но это более благоприятно устанавливая свободу в выборе место пребывания и места жительства – предоставляет выбор и свободу жить раздельно может быть даже и весь период супружеской жизни.
77404. Правоотношение родителей и детей 168 KB
  В данном случае – это происхождение ребёнка от конкретных лиц удостоверенное в установленном законом порядке. Установление происхождения ребёнка рождённого в браке. Происхождение ребёнка рождённого в браке установить довольно проще чем рождённого вне брака. Установление происхождения ребёнка рождённого в браке происходит в административном порядке.
77405. Алиментные обязательства членов семьи 75.5 KB
  Алиментное обязательство является имущественным правоотношением и средства предоставляющиеся в качестве алиментов представляют собой товар. В настоящее время алиментные обязательства могут возникать не только на основании закона но и на основании соглашения об уплате алиментов. Взаимность и возмездность в том что если родитель в своё время уклонялся от выполнения обязанности по содержанию ребёнка суд может освободить ребёнка от уплаты алиментов. Плательщик алиментов выплачивает алименты не предполагая получить какое-либо имущественное...