4.3.2. Снятие внешних характеристик.

При активной нагрузки для фиксированных α = 0^о; 30^{о ;}60^о измерить величины выпрямленных напряжения и тока при изменении сопротивления нагрузки. Результаты замеров записать в табл.3.8.

Таблица 3.8.

Rd	α = 0о		α = 30о			α = 60о
	Ud	Id	Ud	Id	Ud		Id
∞
1600
1000
800
600
400
100

4.3.3. Исследование зависимости коэффициента мощности от угла управления α.

Для фиксированной активной нагрузки с помощью осциллографа определить угол сдвига фаз между фазным напряжением и током первичной обмотки трансформатора при изменении угла α. Результаты записать в табл.3.9 и построить графики полученных зависимостей.

Таблица 3.9.

α	χо	Cos χ
0о
30о
60о
90о

Контрольные вопросы.

1. Принцип действия трехфазной нулевой схемы выпрямления.

2. Что означает фазность схемы m = 3?

3. Как определить и чему равно максимальное обратное напряжение вентиля в трехфазной нулевой схеме выпрямления?

4. В режиме неуправляемого выпрямителя, в каких параметрах проявляется разница при работе выпрямителя на активную и индуктивную нагрузку?

5. В чем особенность в работе трансформатора и соотношений для его параметров для трехфазной нулевой схемы?

6. В чем отличие режимов непрерывных и прерывистых токов и в каких параметрах выпрямителя это учитывается ?

7. При α ≠ 0 в каких параметрах проявляется разница при работе выпрямителя на активную и индуктивную нагрузку?

8. Отличия в регулировочных характеристиках при активном и индуктивном характере нагрузки.

9. Объяснить зависимость угла сдвига фаз тока и напряжения и коэффициента мощности первичной цепи от угла управления α.

4. ТРЕХФАЗНАЯ МОСТОВАЯ СХЕМА ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Трехфазная мостовая схема выпрямления известна также под именем «Схема Ларионова» приведена на рис.4.1. Схема является наиболее распространенной в области средних и больших мощностей.

1. Работа схемы при активном характере нагрузки в режиме α = 0

Схему можно рассматривать как состоящую из двух трехфазных нулевых схем выпрямления. Вентили В₁ ,В₃ , В₅ образуют катодную группу, В₂ ,В₄ , В₆ - анодную.

В катодной группе в любой момент времени работает один из вентилей, тот, в фазе которого напряжение наиболее положительное. Потенциал φ_m на выходе этой группы равен верхней огибающей кривой фазных напряжений (Рис.4.2) вторичной обмотки трансформатора.

Анодная группа представляет собой инвертированную нулевую схему выпрямления. Она формирует потенциал точки n . Т.к. в этой группе в любой момент включенным является вентиль, к которому приложено наиболее отрицательное напряжение, потенциал φ_n равен нижней огибающей кривой фазных напряжений.

Напряжение в нагрузке равно разности потенциалов точек m и n и равно линейному напряжению вторичной обмотки трансформатора.

u_d (t) = φ_m - φ_n = u_2Л

Каждая фаза в течение периода работает дважды: один раз с вентилем в катодной группе , второй - с вентилем анодной группы. Таким образом, схема классифицируется как трехфазная двух-полупериодная (q= 2) , а фазность схемы m = pq = 3x2= 6 .

Частота пульсаций выпрямленного напряжения f = m f₁ = 6 f₁.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения = 0,57.

Если перенести начало координат, то

u_d = U_2Лm sin ωt = U₂ sin ωt = U₂ sin ωt

Среднее значение выпрямленного напряжения

.

Параметры вентилей

- среднее значение тока вентиля

- максимум тока вентиля

- действующее значение тока вентиля

- максимальное обратное напряжение вентиля

U_{обр.макс.} = U_Лm = U₂ === 1,05 U_d

Параметры трансформатора

- напряжение вторичной обмотки

- Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

I₂ = I_B= 0,817 I_d

- Габаритная мощность трансформатора

2. Режим α ≠ 0 при активном характере нагрузки .

Точками естественной коммутации вентилей катодной группы являются точки пересечения положительных напряжений фаз. Естественная коммутация вентилей анодной группы соответствует пресечению отрицательных напряжений в фазах. Эти точки соответствуют нулям линейных напряжений. Эти точки являются точками отсчета углов управления тиристорами (Рис.4.4).

При углах управления α ≤ 60^o - режим непрерывных токов (Рис.4.5).

При α > 60^o - режим прерывистых токов.

Среднее значение выпрямленного напряжения в режиме непрерывных токов

где : .

Для режима прерывистых токов

3. Работа схемы при индуктивном характере нагрузки в режиме.

При ток, поддерживаемый ЭДС самоиндукции, остается неизменным i_d = I_d = Const.

3.1. Для режима α = 0

I_Вср = = 0,33 I_d;

I_Bm = I_d ;

.

Действующие значения токов вторичной и первичной обмоток трансформатора

: /

Мощности обмоток и типовая мощность трансформатора

S₁ = S₂ = S_T = 3U₂I₂ = P_d = 1,05 P_d

3.2. В режиме α ≠ 0

При любых α ток имеет непрерывный характер. При этом в режимах

α > 60^o возникают интервалы в которых напряжение в нагрузке отрицательное ( Рис.4.7 ). Это связанно с тем, что ЭДС самоиндукции в нагрузке не позволяя прерваться току поддерживает работающий вентиль открытым до момента включения очередного вентиля своей группы.

Среднее значение выпрямленного напряжения для всех α

4. Регулировочная характеристика

Графики зависимости выпрямленного напряжения от угла управления (регулировочная характеристика) для активной и индуктивной нагрузок приведены на рис.4.8.

5. Сравнение основных трехфазных схем выпрямления.

В таблице 5.1. приведены значения параметров нагрузки, вентилей и трансформатора характеризующие трехфазную нулевую и трехфазную мостовую схемы выпрямления.

Таблица 5.1.

	Нулевая схема	Мостовая схема
Параметры нагрузки
Выпрямленное напряжение	Ud =	Ud =
Коэффициент пульсаций	кП =0,25	кП =0,057
Частота пульсаций	fП =3	fП =6
Параметры вентилей
Среднее значение тока тиристора	IBср = 0,33 Id	IBср = 0,33 Id
Максимальное значение тока тиристора	IBm = 0,707 Id	IBm = 0,707 Id
Действующее значение тока тиристора	IB =0,58 Id	IB =0,58 Id
Максимальное обратное напряжение	Uобр.макс. = 2,1Ud	Uобр.макс.=1,05 Ud
Максимальное прямое напряжение в выключенном состоянии тиристора	Uобр.макс. = 2,1Ud	Uобр.макс.=1,05 Ud

Параметры трансформатора
Напряжение вторичной обмотки	U 2 = 0,855 Ud0	U 2 = 0,427 Ud0
Коэффициент трансформации
Действующее значение тока вторичной обмотки	I2 =0,577 Id	- I2 = 0,816 Id
Действующее значение тока вторичной обмотки	0,471 Id	0,816Id
Габаритная (типовая) мощность трансформатора	ST = 1,35 PHmax	ST = 1,05 PHmax

5. Экспериментальные исследования

5.1. Цели эксперимента:

-исследование режимов работы трехфазной мостовой схемы выпрямления при активной и активно-индуктивной нагрузке в режимах неуправляемого (α=0) выпрямителя и тиристорного преобразователя;

-измерение параметров нагрузки, вентилей и трансформатора в указанных режимах;

- изучение работы в тех же параметров при различных углах управления.

5.2. Схема эксперимента.

5.3. Исследование режима активной нагрузки

5.3.1. Неуправляемый выпрямитель

a) При изменении сопротивления нагрузки R замерить:

- выпрямленное напряжение U_d и силу выпрямленного тока I_d ;

- напряжение U₁, ток и мощность фазы первичной обмотки трансформатора.

Результаты измерений записать в табл.5.2.

Таблица 5.2.

	Ud В	Id А	U1 В	А	Вт	Pd Вт	P1 Вт	S1 ВА	η
R=1600 Ом
R=1000 Ом
R= 400 Ом
R=100 Ом

Активная P₁ и полная мощности S₁ , коэффициент полезного η действия и коэффициент мощности χ вычисляются по формулам

, , , .

б) Для нагрузки R=100 Ом зарисовать осциллограммы U₁ и , затем осциллограммы выпрямленного напряжение U_d и тока I_d ,

в) построить график внешней характеристики U_d =f(I_d )