ГОУ ВПО СибГУТИ
Лабораторная работа №3
«Исследование неуправляемых выпрямителей»
Кафедра БИСС
Выполнил: студент гр. РТ-84
Сорокин И.А.
Проверил: Сажнев А.М.
Новосибирск 2011
Цель работы
Исследование установившихся процессов в одно- и трехфазных схемах выпрямления. Экспериментальное определение кпд и выходного сопротивления, снятие внешних характеристик выпрямителей при работе на активную нагрузку. Оценка степени влияния параметров элементов схемы и индуктивности рассеяния трансформатора на качественные показатели трехфазных выпрямителей.
Описание лабораторной установки
Рисунок 1. Модель выпрямителя
Схема содержит следующие элементы:
источник напряжения переменного тока U1;
однофазный трансформатор TV1;
однофазный мостовой выпрямитель VD;
ключ К, шунтирующий резистор 10 кОм;
нагрузочный резистор RН;
измерительные приборы.
Рисунок 2. Модель 3х фазного выпрямителя
Модель включает следующие элементы:
трехфазная система напряжения переменного тока с разделенной магнитной системой, образуемая тремя генераторами переменного напряжения UA,UB,UC с фазовым сдвигом 1200 и однофазными трансформаторами T (групповой трансформатор);
трехфазный мостовой выпрямитель, образуемый диодами VD1…VD6;
нагрузочный реостат RН=50Ом;
измерительные приборы (U2 – измеряет фазное напряжение U2; UL измеряет линейное напряжение U2Л; U0 – измеряет постоянную составляющую на нагрузке U0; I0 – измеряет ток нагрузки I0 = U0/RН; Um1– измеряет действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения Um1);
переключатель S1 служит для получения однотактной схемы выпрямления (S1 в верхнем положении) или схемы Ларионова (S1 в нижнем положении) – управляется клавишей 1;
переключатель S2 служит для переключения второго луча осциллографа либо к измерительному резистору R=0,1Ом для наблюдения тока вентиля, либо к вентилю – для наблюдения обратного напряжения на нем – управляется клавишей 2. Первый луч осциллографа (канал А) всегда подключен к нагрузке выпрямителя;
ключ S3 управляется клавишей 3 и служит для создания режима холостого хода (х.х.) путем размыкания резистора 10 кОм.
3 Выполнение
Исследование однофазного мостового неуправляемого выпрямителя
Вариант задания -6
U1=150В
fc= 60Гц
N = 5 – коэффициент трансформации;
LS1 = 0,01 Гн – индуктивность рассеяния;
L0 = 5 Гн – основная индуктивность первичной обмотки;
r1 = 10 Ом – активное сопротивление первичной обмотки;
r2 = 0,2 Ом – активное сопротивление вторичной обмотки.
Проверим, выполняются ли нижеследующие соотношения (p = 2):
J0=1.222A
U0=24.43B
J2=1.378 A
U2=29.21B
Пренебрегая индуктивностью рассеяния (LS1 L0), при чисто активной нагрузке найдём кпд трансформатора:
-
RН, %
ХХ
100
80
60
40
20
10
U0, В
22,55
24,43
24,22
23,93
23,35
21,8
22,55
I0, A
1,34
1,222
1,515
1,994
2,918
5,45
1,34
U2, B
30
29,21
29,05
28,77
28,85
26,8
30
I1, A
0,28
0,286
0,35
0,456
0,663
1,233
0,28
I2,A
3,597
3,574
3,609
3,637
3,562
3,595
3,597
K2
0,719
0,696
0,699
0,698
0,685
0,642
0,719
=P0/P1
71.9
69.6
69.9
69.8
68.5
64.2
72
Таблица 3.1 – Снятие внешней характеристики выпрямителя
Rд = 0,625 Ом; Uпор = 1,45 В.
-
RН, %
ХХ
100
10
U0, В
24,31
21,74
12,53
I0, A
0,0024
1,087
6,266
I1, A
0,078
0,259
1,434
=P0/P1
–
0,60
0,365
Таблица 3.2 – Внешняя характеристика
Исследование трехфазного неуправляемого выпрямителя
Номер бригады 6
S1 вверх
Напряжение UA, …, UC = 140В
fС = 50Гц
N = 5– коэффициент трансформации;
LE = 0,001 Гн – индуктивность рассеяния (LS1);
LM = 5 Гн – индуктивность первичной обмотки (L0):
RP = 10 Ом – активное сопротивление первичной обмотки (r1);
RS = 2 Ом – активное сопротивление вторичной обмотки (r2).
Проверим соотношения для U0 , K0 , K2 и KП1 .
,
,
,
I0=1,206А
U2=27,41В
U0=30,15В
Ul=47,17B
Um1=5,859B
I2 = 0,58 I0
,
,
K0=1.09,
Обратное напряжение на диоде определяется линейным напряжением на вторичной стороне трансформатора:
Uобр.макс=2,1*30,15=63,315B
Проверим обратное напряжение, с помощью осциллографа:
Синхронные осциллограммы выходного напряжения, тока вентиля и обратного напряжения на нем при двух значениях индуктивности рассеяния трансформатора LE1 = 0,001Гн и LE2 = 0,1Гн при RH = 10%.
Le1=0.001Гн U2=25.2В I0=5A U0=25.16B Um1=4.7B Ul=43.7B
|
Le1=0.01Гн U2=24.63В I0=4.717A U0=23.59B Um1=4.878B Ul=42.64B
|
Таблица 3.3 - Снятие внешней характеристики
LE |
RН, % |
ХХ |
100 |
80 |
60 |
40 |
20 |
10 |
LE1 |
U0, В |
32 |
31,03 |
30,8 |
30,50 |
29,85 |
28,05 |
25,16 |
I0, А |
0,003 |
0,062 |
0,77 |
1 |
1,85 |
2,8 |
5 |
|
Um1, В |
6,1 |
5,9 |
5,85 |
5,8 |
5,65 |
5,34 |
4,65 |
|
КП1 |
0,270 |
0,269 |
0,269 |
0,269 |
0,268 |
0,269 |
0,261 |
|
LE2 |
U0, В |
31,36 |
30,25 |
30 |
29,60 |
28,9 |
26,84 |
24 |
I0, А |
0,032 |
0,6 |
0,75 |
1 |
1,45 |
2,7 |
4,7 |
|
Um1, В |
5,97 |
6 |
6,037 |
6 |
6 |
5,75 |
4,9 |
|
КП1 |
0,269 |
0,281 |
0,285 |
0,287 |
0,294 |
0,303 |
0,289 |
Rвых(LE1)=1.174 Ом; Rвых(LE2)=1.57 Ом
Начальные фазы 0о, 115о и 245о градусов.
LE1=0.001 Uобр=69В U2=27.33B Um1=5.84B I2=1.2A Ul=49.52B U0=30.17B T=20mc F=1/T=5*10-3Гц
|
LE2=0.01 Uобр=63.4В U2=27.71B Um1=5B I2=4.7A Ul=44.6B U0=23.5B T=20mc F=1/T=5*10-3Гц
|
S2 вниз
Напряжение UA, …, UC = 140В
fС = 50Гц
N = 5– коэффициент трансформации;
LE = 0,001 Гн – индуктивность рассеяния (LS1);
LM = 5 Гн – индуктивность первичной обмотки (L0):
RP = 10 Ом – активное сопротивление первичной обмотки (r1);
RS = 2 Ом – активное сопротивление вторичной обмотки (r2).
Проверим соотношения для U0 , K0 , K2 и KП1 .
, , ,
I0=2,28А
U2=41,18В
U0=57,2В
Ul=41,18B
Um1=11,59B
I2 = 0,58 I0
,
,
K0=1.38,
Обратное напряжение на диоде определяется линейным напряжением на вторичной стороне трансформатора:
Uобр.макс=2,1*25,51= 53,5B
Проверим обратное напряжение, с помощью осцилографа:
Синхронные осциллограммы выходного напряжения, тока вентиля и обратного напряжения на нем при двух значениях индуктивности рассеяния трансформатора LE1 = 0,001Гн и LE2 = 0,1Гн при RH = 10%.
Le1=0.001Гн U2=19,14В I0=8,23A U0=41,18B Um1=0,98B Ul=33,2B |
Le1=0.01Гн U2=18,48В I0=7,5A U0=37,46B Um1=1,304B Ul=32,04B |
Таблица 3.3 - Снятие внешней характеристики
LE |
RН, % |
ХХ |
100 |
80 |
60 |
40 |
20 |
10 |
LE1 |
U0, В |
63,95 |
60,2 |
59,45 |
58,17 |
55,8 |
50 |
41,18 |
I0, А |
0,0064 |
1,2 |
1,5 |
2 |
2,79 |
4,98 |
8,24 |
|
Um1, В |
2,7 |
2,58 |
2,5 |
2,43 |
2,24 |
1,72 |
0,98 |
|
КП1 |
0,060 |
0,061 |
0,059 |
0,059 |
0,057 |
0,049 |
0,034 |
|
LE2 |
U0, В |
62,66 |
58,2 |
57,3 |
55,7 |
53 |
46,2 |
37,5 |
I0, А |
0,0062 |
1,165 |
1,4 |
1,86 |
2,6 |
4,62 |
7,5 |
|
Um1, В |
2,7 |
3,27 |
3,23 |
3,1 |
2,7 |
1,67 |
1,3 |
|
КП1 |
0,061 |
0,079 |
0,080 |
0,079 |
0,072 |
0,051 |
0,049 |
Rвых(LE1)=2,76 Ом; Rвых(LE2)=3,35 Ом
Начальные фазы 0о, 115о и 245о градусов.
LE1=0.001 Uобр=41В U2=18,93В Um1=1,92B I2=7,478A Ul=35,4В U0=37,39B T=10mc F=1/T=1*10-4Гц
|
LE2=0.01 Uобр=63.4В U2=19,6B Um1=1,7B I2=8,2А Ul=34,78B U0=41B T=20mc F=1/T=1*10-4Гц |
Внешняя характеристика
