31283

СИЛОВІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ АВТОМАТИЗОВАНИХ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторна робота №1 Моделювання та дослідження часових діаграм однофазного однополуперіодного випрямляча програма схемотехнічного моделювання NI Circuit DesignSuite Лабораторна робота №2 Моделювання дослідження характеристик та часових діаграм роботи різноманітних видів однофазних мостових випрямлячів в системи NI Circuit Design Suite Лабораторна робота №3 Дослідження характеристик та часових діаграм роботи силової частини тиристорного перетворювача БУ 3609 з однофазною мостовою схемою...

Украинкский

2013-08-28

408.5 KB

5 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

IМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ЩОДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З КУРСУ

„СИЛОВІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ АВТОМАТИЗОВАНИХ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ”

ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ  ФОРМИ НАВЧАННЯ ЗІ

СПЕЦІАЛЬНОСТІ 7.092203 – „ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІСИСТЕМИ

АВТОМАТИЗАЦІЇ ТА ЕЛЕКТРОПРИВОД”

(У ТОМУ ЧИСЛІ СКОРОЧЕНИЙ ТЕРМІН НАВЧАННЯ)

Кременчук 2010

Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з курсу "Силові перетворювачі автоматизованих електроприводів" для студентів денної форми навчання зі спеціальності 7.092203 "Електромеханічні системи автоматизації та електропривод" (у тому числі скорочений термін навчання)

Укладач:

Рецензент

Кафедра систем автоматичного керування та електропривода

Затверджено методичною радою Кременчуцького державного політехнічного університету

Протокол № ________________ від __ ______ 2010 р.

Голова методради _______________професор В.В.Костін

Зміст

Техніка безпеки під час виконанні лабораторних робіт………………………..    4

Лабораторна робота №1 Моделювання та дослідження часових діаграм однофазного однополуперіодного випрямляча (програма схемотехнічного моделювання NI Circuit DesignSuite)………………………………………………

Лабораторна робота №2 Моделювання, дослідження характеристик та часових діаграм роботи різноманітних видів однофазних мостових випрямлячів в системи NI Circuit Design Suite ……………………………………………………

Лабораторна робота №3 Дослідження характеристик та часових діаграм роботи силової частини тиристорного перетворювача (БУ 3609) з однофазною мостовою схемою з’єднання вентилів на активно-індуктивне навантаження……………

Лаборатона робота № 4 Моделювання, дослідження характеристик та часових діаграм роботи різноманітних видів трифазних випрямлячів в системи NI Circuit Design Suite …………………………………………………………………………

Лабораторна робота № 5 Дослідження характеристик та часових діаграм роботи силової частини тиристорного перетворювача з трифазною нульовою схемою з’єднань вентилів (ЕВ 3-11-00) при різних видах навантаження………………..

Лабораторна робота № 6 Дослідження характеристик та часових діаграм роботи силової частини тиристорного перетворювача з трифазною мостовою схемою з’єднань вентилів (ЕТУ 3601) при різних видах навантаження………………...

Лабораторна робота № 7 Дослідження характеристик та часових діаграм роботи силової частини перетворювачів частоти (ACS 300 та Mitsubishi Electric) за умов підключення до асинхронного двигуна………………………………………….

Техніка безпеки під час виконання лабораторних робіт

  1.  Усі студенти, які виконують роботи в лабораторії, повинні бути знайомі з правилами техніки безпеки. Студенти, які вперше розпочинають роботи, після одержання інструктажу з техніки безпеки розписуються у контрольному журналі.
  2.  Перед тим, як приступити до виконання лабораторних робіт, необхідно ознайомитися із джерелом живлення в лабораторії, щоб з’ясувати наявність у них небезпечної для життя людини напруги.
  3.  Кожну роботу виконувати тільки за допомогою призначеного для виконання даної роботи обладнання. Брати прибори з інших робочих місць без дозволу викладача або лаборанта забороняється.
  4.  До виконання роботи можна приступати тільки після ознайомлення з приладами та обладнанням, яке необхідне для проведення роботи.
  5.  Після подачі живлення із щита лабораторії необхідно декілька хвилин прогріти апаратуру і тільки після цього приступати до виконання роботи.
  6.  Перед початком роботи необхідно перевірити положення всіх реостатів і потенціометрів відповідно до вказівок інструкції з даної лабораторної роботи.
  7.  Під час проведення роботи не торкатися руками до затискачів і проводів, які перебувають під напругою. Наявність напруги на затискачах приладів або елементах схем перевіряти тільки вимірювальними приладами, які забезпечені щупами з ізольованими наконечниками.
  8.  При виявленні несправних приладів, а також при виникненні будь-яких неузгодженостей у режимі роботи схеми або при зникненні напруги живлення мережі необхідно негайно відключити схему від мережі й повідомити викладачеві.
  9.  Не залишати ввімкнену схему без догляду. Покидати лабораторію можна з дозволу викладача.
  10.  Зняття експериментальних даних для максимально допустимих параметрів приладів необхідно виконувати швидко і знімати навантаження негайно після запису результатів дослідів. Вважати нормальним положення схеми, що досліджується, - відключена при мінімальному навантаженні.
  11.  Тільки після затвердження всіх даних дослідів викладачем можна закінчити роботу, вимкнути стенд, що досліджується, і прилади від мережі і навести порядок на робочому місці.
  12.  Категорично забороняється самостійно виконувати будь-які перемикання на загальних лабораторних розподільних щитах, вмикати і вимикати перемикачі (автомати) головного щита.
  13.  Не слід торкатися щита затискачів відключених ланцюгів з конденсаторами, тому що на них може довгий час зберігатися висока напруга. Відключивши такий ланцюг, необхідно розрядити його спеціальним розрядним шнуром.
  14.  Після проведення робіт перевести всю реґулювальну та комутуючу апаратуру у вихідне положення.
  15.   Перед виходом із лабораторії необхідно перевірити, чи не залишилися увімкненими допоміжні вимірювальні прилади (осцилограф, звуковий генератор та ін.).

Лабораторна робота №1

Тема роботи: Моделювання та дослідження часових діаграм однофазного     однополуперіодного випрямляча (програма схемотехнічного моделювання NI Circuit Design Suite).

Мета роботи: закріплення знань про принципи дії однофазних                                                                       однополуперіодних схем випрямлення, розрахунок, моделювання та дослідження часових діаграмм.

Теоретичні відомості

Випрямлячем називається статичний перетворювач електричної енергії змінного струму в постійний струм. Перетворювач являє собою електричний агрегат, силова частина якого складається в загальному випадку, з наступних основних вузлів:

а)  трансформатора ;

б)  блока  напівпровідникових  елементів ;

в)  вихідного фільтра .

Випрямлячі  класифікують:

за потужністю;

за напругою;

за кількістю фаз без первинної обмотки трансформатора;

за схемою випрямлення;

за способ регулювання вихідного струму.

Випрямляч складається з трансформатора, до вторинної обмотки якого послідовно  під’єднанні вентиль (діод VD ,тиристор VS) і резистор навантаження  Rн.

На рисунках 1-3 зображені різновид однофазних однополуперіодних схем  випрямлення.

Рис.1 Однофазна однополуперіодна схема випрямлення

Рис.2. - Однофазна однополуперіодна схема випрямлення

Рис.3 - Однофазна однополуперіодна схема випрямлення зі змінним навантаженням

Рис.4 -  Однофазна однополуперіодна керована  схема

Основним елементом схем випрямлення є (вентиль)діод. Діодом називається нелінійний елемент, що володіє досить малим опором протіканню струму в прямому напрямку в порівнянні зі зворотним. У цей час найбільше поширення одержали напівпровідникові діоди. Їхні властивості визначаються р-n-переходом - контактом двох областей напівпровідникового матеріалу з різними типами провідності: електронної й дiркової.

Вольтамперная характеристика (ВАХ) напівпровідникового діода, наприклад Д229Б, зображена на Рис.4. Це залежність Й=f(V). Для зазначених напрямків позитивні струм і напруга називаються прямими, негативні зворотними.

Рис. 5.- Вольтамперная характеристика напівпровідникового діода.

Основними параметрами діодів є максимальний струм Іпр.max і припустиме значення зворотної напруги Uзв. Номінальний струм указується як середнє значення (постійна складова) прямого струму. При протіканні через. діод прямого струму, рівного номінальному, спадання напруги на ньому для більшості діодів не перевищує одного вольта. Прикладене до діода зворотна напруга викличе зворотний струм величиною від декількох мікроамперів до міліамперів.

Надалі  при розгляді принципу роботи схем випрямлення й фільтрів будемо вважати діоди ідеальними, тобто пряме спадання напруги на них і зворотний струм рівними нулю.

Однополуперіодна  схема випрямлення однофазного змінного струму містить один діод (рис.5). Вхід схеми підключається до вторинної обмотки трансформатора, а до вихідних клем схеми підключається навантаження. Р

Рис.6 Однополуперіодна  схема випрямлення однофазного змінного струму.

У будь-якій вентильній схемі випрямлений струм має пульсуючий характер і поряд з постійною складовою містить змінну складову . Змінна складова представляє суму вищих гармонік випрямленого струму. Аналогічно, випрямлена напруга  містить постійну і змінну  складові.

Для схеми  приймемо наступні позначення:

– миттєві значення напруги і струмів первинних і вторинних обмоток трансформатора.

Миттєве значення фазної напруги вторинної обмотки трансформатора

.

(1)

де  і – значення напруги первинної і вторинної обмоток трансформатора, що діють, і дійсне значення струмів первинної і вторинної обмоток трансформатора

Рис.7  Часові діаграми однофазна однополуперіодной схеми випрямлення

Миттєве значення випрямленого струму

(2)

У першому напівперіоді

(3)

;

;

;

.

Розрахунок однофазної однополуперіодної схеми випрямлення

1. Середньовипрямленна напруга перетворювача

 звідки

Так як звичайна напруга мережізадана, коефіцієнт трансформації

Постійна складова випрямленого, або анодного, струму

Амплітуда струму через вентиль

 Амплітуда зворотної напруги

 По набутих значенях

 Зворотня напруга на вентилі.

U2= Е2

З каталога вибираємо відповідний вентиль з його експлуатаційними параметрами, заданими заводом-виготівником (фірмою).

Дані для розрахунку візьмемо з Табл. 1

Табл.1

№ Вар.

E2

Rd ,Ом

1.

100

1

2.

120

5

3.

150

5

4.

180

10

5.

200

10

6.

50

15

7.

130

6

8.

140

12

9.

160

1

10.

110

4

11.

100

10

12.

110

15

13.

160

5

14.

130

3

15.

140

20

16.

180

18

17.

150

14

18.

120

20

19.

50

5

20.

70

10

21.

60

13

22.

80

17

23.

170

25

24.

190

8

            Рис 8.Модель однофазної однополуперіодної схеми випрямлення

Рис.9 Часові діаграми з модельованої однофазної однополуперіодної схеми випрямлення

Контрольні питання:

 1.Що таке випрямляч й  які бувають ?

2.Із чого складається випрямляч і принцип дії?

3.Як залежить напруга пульсацій випрямляча від струму навантаження: напруга пульсацій падає, росте, залишається незмінним?

4.Що відбувається з вихідною напругою випрямляча при росту струму навантаження: напруга росте, падає або залишається незмінним?

Лабораторна робота №2

Тема роботи: Моделювання, дослідження характеристик та часових діаграм роботи різноманітних видів однофазних мостових випрямлячів в системи NI Circuit Design Suite.

Мета роботи: закріплення знань про принципи дії однофазних мостових випрямлячів, розрахунок, моделювання та дослідження часових діаграм.

Теоретичні відомості

Однофазна мостова двухполуперіодна схема випрямлення є випрямлячем, виконаним на чотирьох діодах, включених за мостовою схемою. У одну діагональ моста включена вторинна обмотка трансформатора, а в іншу діагональ - опір навантаження. Напруга електромережі може бути підключене до мостового випрямляча безпосередньо.

Однофазна мостова схема випрямлення (Рис. 1 в) може працювати на будь-який вигляд навантаження. Переваги схеми: частота пульсації вища, ніж в однофазна однополуперіодної; невелика зворотня напруга; хороше використання трансформатора; можливість роботи без трансформатора, безпосередньо від мережі; відсутність вимушеного намагнічення. До недоліків схеми слід віднести: необхідність в чотирьох вентилях; підвищене падіння напруги у вентильному комплекті; неможливість установки однотипних напівпровідникових вентилів на одному радіаторі без ізолюючих прокладок.

Рис.1 Однофазна мостова двонапівперіодна.

Рис.2 Криві струмів і напруги двотактної схеми.

Робота однофазної мостової схеми з кутом регулювання

Діаграми струмів і напруги на елементах будуть такими, як і для однофазного двонапівперіодного випрямляча з середньою крапкою.

Відмінність полягає лише в тому, що амлітуда зворотної напруги на вентилі в мостовому випрямлячі буде в 2 рази менше, ніж в двонапівперіодному нульовому випрямлячі.

Рис.3. Керований однофазний мостовий випрямляч.

При активному навантаженні робота схеми характеризуватиметься наступними основними співвідношеннями:

  •  середнє значення випрямленої напруги:

                                        

           - максимальне значення зворотної напруги на вентилях:

           - максимальне значення струму вентиля:

            - середнє значення струму вентиля:

- значення струмів, що проходять через вентилі і обмотки трансформатора, що діють:

;;.

Однофазна мостова схема, що працює з кутом, має такі ж форми струмів і напруги на її елементах, як і в однофазному двонапівперіодному випрямлячі з середньою крапкою.

Середнє значення вихідної напруги:

       - при активному навантаженні

де  – середнє значення випрямленої напруги на виході схеми при куті;  

- при активно-індуктивному навантаженні, коли  або має таке значення, що випрямлений струм  безперервний,

Максимальні значення напруги на вентилях:

- при активному навантаженні

;

- при активно-індуктивному навантаженні

, .

Максимальне значення струмів вентилів при активному навантаженні:

Розрахувати     схему     однофазного     випрямляча    з     активно-індуктивним навантаженням.

Варіант завдання вибрати з таблиці 2.

Схема     однофазного     мостового     випрямляча     з     активно-індуктивним навантаженням наведена на рис.4.

Рис. 4 Схема однофазного мостового випрямляча.

Розрахунок   схеми   однофазного   мостового   випрямляча   проводиться   за наступними співвідношеннями [1, 2].

Середнє значення випрямленої напруги визначимо як:

де   – максимальна е.р.с. вторинної обмотки трансформатора;

– кут керування тиристора.

Середнє значення випрямленого струму:

– активний опір навантаження.

Амплітуда прямої напруги на вентилі:

Амплітуда зворотної напруги на вентилі:

Середнє значення струму у вентилі може бути розраховане в такий спосіб:

Діюче значення струму у вторинній обмотці трансформатора:

Діюче значення струму в первинній обмотці трансформатора:

де  – коефіцієнт трансформації трансформатора.

Коефіцієнт потужності першої гармоніки первинного струму розраховується за наступним співвідношенням;

Діюче значення струму першої гармоніки в первинній обмотці трансформатора:

Коефіцієнт спотворення струму:

Коефіцієнт потужності випрямляча:

Таблиця 2

№ п/п

Rd, Ом

, град

Е2m, В

1

10

45

100

2

12

30

120

3

15

60

150

4

17

30

180

5

20

45

200

6

8

60

80

Рис.5 Модель керованого однофазного мостового випрямляча.

Рис.6 Часові діаграми з модельованого  керованого однофазного мостового випрямляча.

Контрольні питання.

1. Переваги однофазна мостова схеми випрямлення від однофазна однополуперіодної ?

2.Принцип роботи однофазна мостової схеми випрямлення?

3.Основні параметри для вибору вентилів?

4. Що таке зона переривистих струмів і від параметрів схеми вона залежить?

5. Що потрібно зробити в схемі, щоб зменшити зону переривистих струмів?

PAGE   \* MERGEFORMAT 1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80072. СТОЇТЬ В СКОРБОТІ МАТИ – УКРАЇНА, БІЛЯ МОГИЛ СВОЇХ ДІТЕЙ СТОЇТЬ… 69.5 KB
  Світ мав би розколотися надвоє, сонце мало б перестати світити, земля перевернутися від того, що це мало місце! Але світ не розколовся і сонце сходить, Земля обертається, як їй належить. І ми ходимо по цій землі зі своїми тривогами і надіями, ми, єдині спадкоємці всього, що було.
80073. Дзвони Чорнобиля 31.5 KB
  Звичайний день. Всі люди йдуть у своєму напрямку: хто на роботу, хто до школи, а хто просто у своїх справах. Лише один вчений, відчувши погіршення самопочуття та плітки про вибух на АЕС, вирішив перевірити повітря на радіаційний фон.
80074. Природознавство. Річки 35 KB
  Мета: Поглибити знання учнів про кругообіг води в природі, ознайомити з складовими частинами річки, вміти знаходити лівий та правий берег, розвивати світогляд учнів, виховувати любов до рідного краю. Тип урока: Комбінований. Наочність: «Чарівна квітка», зошит з дидактичними завданнями, «Ніч на Дніпрі».
80075. Моя родина (урок довкілля в 3 класі) 43 KB
  Сім’я, мов сонечко, зігріває дитину від народження і до кінця днів. Сім’я – це гніздечко любові і тепла для кожного з нас. У родині має панувати злагода і повага до близьких, менші повинні шанувати старших, особливо бабусь і дідусів.
80076. Н у що б, здавалося, слова… 62.5 KB
  Яка прекрасна українська мова Виплекана колоссям землею виспівана птахами звеличена письменниками. Мова Яка ти багатогранна ніжна чиста як промінчики сонця що яскравим сяйвом осипають землю добром радістю плодами Ти квітуєш пелюстками слів у морозних думах полину даєш поетові дужі крила...
80077. Складання розповіді з елементами опису калини 62 KB
  Вчити дітей складати і записувати розповідь з елементами опису за планом. Розвивати усне та писемне мовлення; уміння описувати рослину, зокрема, калину, використовуючи прикметники, порівняння, слова, вжиті в переносному значенні; пізнавальну діяльність, творчі здібності.
80078. Раз добром налите серце – вік не прохолоне А. Дімаров «Для чого людині серце» 60.5 KB
  Мета: удосконалювати навички правильного свідомого виразного читання читання за особами; учити самостійно визначати головну думку твору; формувати вміння прогнозувати розвиток подій у казці аналізувати порівнювати доводити свою думку; розвивати творчу уяву усне зв’язне мовлення...
80079. Вічне і живе Шевченкове слово 48.5 KB
  Збагатити знання учнів про життя і творчість Тараса Григоровича Шевченка. Шевченка ілюстрації малюнки запис пісень на вірші Шевченка виставка творів поета для дітей Кобзар карта України. рушник з портретом Шевченка Хід уроку Організація класу до уроку Емоційне налаштування на урок...
80080. Квітами барвистими луг цвіте 61 KB
  Мета: Вдосконалювати вміння правильно, виразно читати, за допомогою інтерактивних методів навчання; Формувати елементарні аналітико-синтетичні вміння у роботі над текстом; Розвивати усне мовлення першокласників; Виховувати дбайливе ставлення до рослин, бажання доглядати й оберігати їх.