2. Стенд для исследования схем преобразователей

электрической энергии

Лабораторный стенд предназначен для изучения принципа работы и характеристик простых и сложных, нулевых и мостовых, неуправляемых и управляемых, симметричных и несимметричных выпрямителей трехфазного тока.

Электрическая схема стенда приведена на его лицевой панели, а блок-схема – на рис. 1. Стенд состоит из семи функциональных блоков: «Трехфазный трансформатор» (БТТ), неуправляемых вентилей (БНВ), управляемых вентилей (БУВ), нагрузки (БН), «Схема управления тиристорами» (СУТ), измерительных приборов (БИП1 и БИП2). Осциллографирование электромагнитных процессов во всех элементах преобразователей осуществляется электронным осциллографом (ЭО) типа С1-137.

Рис. 1. Структурная блок-схема стенда для исследования преобразователей

электрической энергии

Блок «Трехфазный трансформатор» выполнен на трехстержневом магнитопроводе. На стержне магнитопровода расположены первичная обмотка, соединенная по схеме «звезда», и две секционированные вторичные обмотки. Одна из вторичных обмоток трансформатора собрана по схеме «звезда», другая позволяет собирать схемы «звезда» и «треугольник». Число витков в секциях вторичных обмоток указано на лицевой панели блока. Такое исполнение БТТ позволяет собирать и исследовать простые и сложные схемы преобразователей на базе нулевых и мостовых секций.

В БТТ находятся также выключатель «Трехфазная сеть» для подключения первичной обмотки трансформатора к трехфазной сети, сигнализация и защита от аварийного режима в схеме и блок измерительных приборов БИП1, который состоит

из вольтметра PV1, позволяющего при нажатой кнопке «u₁» измерить действующее значение фазного напряжения первичной обмотки U₁. С помощью этого же вольтметра можно измерить фазное и линейное напряжение вторичных обмоток трансформатора U₂, U_2Л, U΄₂, U΄_2Л при помощи соединительных проводов, подключенных к гнездам «u_х»;

амперметра РА1, позволяющего измерить действующие значения токов первичной I₁ и вторичной I₂, I΄₂ обмоток трансформатора (при нажатых соответственно кнопках «i₁», «i₂», «i΄₂»).

Блок неуправляемых вентилей (БНВ) выполнен на сменной панели и содержит 12 полупроводниковых диодов, которые объединены в четыре группы. Две катодные группы вентилей (VD1, VD3, VD5 и VD7, VD9, VD11) позволяют собирать простые и сложные трехфазные нулевые схемы, а вместе с двумя анодными группами (VD4, VD6, VD2 и VD10, VD12, VD8) предусмотрена сборка мостовых схем.

В БНВ входит также уравнительный реактор (УР), включаемый либо между нулевыми выводами «звезд» вторичных обмоток трансформатора (в сложной нулевой шестипульсовой схеме параллельного типа), либо между анодами мостов (в двенадцатипульсовой схеме параллельного типа). В этом же блоке предусмотрено коммутационное оборудование (нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты) для исследования аварийных режимов в схеме выпрямления.

Блок управляемых вентилей (БУВ) также выполнен на сменной панели и состоит из шести диодов и шести тиристоров. Конструкция БУВ обеспечивает возможность исследования неуправляемых и управляемых нулевых и мостовых шестипульсовых выпрямителей, а также симметричных и несимметричных (частично управляемых) мостовых выпрямителей.

Блок «Схема управления тиристорами» (СУТ) находится на сменной панели БУВ и предназначен для формирования импульсов, которые подаются на управляющие электроды и включают тиристоры в определенные моменты времени. Изменение угла регулирования (управления) α осуществляется кнопками « » и «Δ».

Блок нагрузки предназначен для создания режимов активной и активно-индуктивной нагрузки и включает в себя набор сопротивлений (R_d) и реакторов (LR1 и LR2). Изменение активного сопротивления R_d производится дискретно с помощью переключателя R_d, а изменение индуктивного сопротивления Х_d – посредством шунтирующих выключателей S1 и S2, подключенных параллельно LR1 и LR2.

Измерение параметров схем на стороне постоянного тока производится при помощи блока измерительных приборов БИП2. Измерение среднего значения тока нагрузки производится с помощью амперметра РА2, а вольтметр PV2 предназначен для измерения среднего значения (постоянной составляющей) выпрямленного напряжения (переключатель режимов измерения должен находиться в положении U_d=) и для измерения действующего значения переменной составляющей выпрямленного напряжения (переключатель режимов измерения – в положении U_d~).

В БН находится выключатель «Сеть», посредством которого подается напряжение питания на блоки измерительных приборов БИП1 и БИП2. Подключение персонального компьютера к стенду осуществляется с помощью блока «вход ПК».

Для осциллографирования напряжений u₁, u₂, u΄₂, u_VD.обр (u_VS.обр), u_d, u_УР имеются гнезда непосредственно на элементах схемы. Для осциллографирования токов в обмотках трансформатора i₁ и i₂, вентилях i_VD (i_VS) и в цепи нагрузки i_d установлены шунты, подключенные к гнездам на лицевой панели стенда с соответствующими обозначениями.

Осциллографирование исследуемых сигналов должно осуществляться при таких положениях переключателей «V/ДЕЛ», чтобы амплитуда изображения составляла больше половины шкалы экрана осциллографа. Переключатель коэффициента развертки должен быть в положении «2 mS», а переключатель «х1, х10» – в положении «х1». При этом на экране осциллографа будет наблюдаться один период.

Осциллографирование напряжений преобразователя рекомендуется производить на канале I осциллографа при использовании выносного делителя 1:10, осциллографирование токов – на канале II осциллографа.

Сборка схемы исследуемого преобразователя осуществляется только исправными изолированными соединительными проводами и перемычками при отключенном положении выключателя «Трехфазная сеть» на стенде.