Однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя при работе на RL-нагрузку c противо-эдс

 

Снятие осциллограмм тока i _a и напряжения u _ак тиристора выполняется в графическом окне мультиметра (рис. 19).

Осциллограммы тока источника i ₁, тока нагрузки i_d и напряжения источника u ₁ и нагрузки u_d наблюдаются в окне осциллографа. Для этого по окончанию моделирования необходимо выполнить двойной щелчок мышью на блоке Scope. Для равномерного заполнения графического окна следует выбрать функцию автомасштабирования (кнопка на панели инструментов осциллографа) и после этого масштабировать осциллограммы по своему усмотрению с помощью кнопок масштабирования по вертикальной и горизонтальной осям.

На рис. 20 приведены примеры осциллограмм (сверху вниз) тока и напряжения источника, тока вторичной обмотки трансформатора, тока и напряжения нагрузки для двух периодов установившегося режима при угле управления α = 60⁰ и Е =30 В.

Результаты экспериментов и расчетов сведены в табл. 5 и 6.

 

Таблица 5

Регулировочная характеристика

 

Противо-эдс, В	α, градусы
	Ud α	35,22	30,89	17,94	8,101	2,997	0,4358
	Ud α	36,99	32,75	21,00	15,90	11,92	10,15
	Ud α	38,82	34,56	28,03	24,03	21,09	20,03
	Ud α	40,68	37,16	35,44	32,54	30,52
	Ud α	44,08	43,92	43,26	41,39	41,18
	Ud α	5,74	51,74	51,74	50,59	50,02
	Ud α	60,39	60,39	60,39	60,13

 

Таблица 6

Нагрузочная и энергетические характеристики*

 

α, гра-дусы	E, B	Id, A	Ud, B	I 1(1)max, A	j1, гра-дусы	I 1(д), A	S 1(1), ВА	P 1(1), Вт	Pd, Вт	χ	h
		0,17	51,74	0,09	-34,8	0,07	13,95	11,46	8,8	0,744	0,768
	1,07	40,68	0,37	-30,3	0,27	57,35	49,52	43,53	0,834	0,879
	2,7	36,99	0,84	-30,4	0,61	130,2	112,3	99,87	0,837	0,889
	3,52	35,22	1,07	-32,3	0,78	165,85	140,19	123,97	0,817	0,884
		0,17	51,74	0,09	-34,8	0,07	13,95	11,45	8,8	0,744	0,768
	0,72	37,16	0,29	-44,3	0,2	44,95	32,16	26,76	0,731	0,832
	2,28	32,75	0,74	-42,1	0,54	114,7	85,1	74,67	0,716	0,877
	3,09	30,89	0,97	-43,4	0,71	150,35	109,24	95,45	0,699	0,874
		0,16	51,57	0,09	-36	0,07	13,95	11,29	8,25	0,733	0,731
	0,54	35,44	0,23	-48,6	0,17	35,65	23,58	19,1	0,630	0,812
	1,1		0,42	-62	0,3	65,1	30,56	23,1	0,463	0,756
	1,79	17,94	0,62	-64,3	0,44	96,1	41,67	32,11	0,431	0,771

На рис. 20 – 24 приведены характеристики выпрямителя, построенные в соответствии с заданием.

Рис. 20. Регулировочные характеристики выпрямителя

при значениях противо-эдс от 0 до 60 В

Рис. 21. Нагрузочные характеристики выпрямителя

Рис. 22. Зависимость

 

Рис. 23. Зависимость

 

На нагрузочных характеристиках (рис. 21) в области малых токов наблюдается резкий рост напряжения, что объясняется прерывистым характером тока i_d. Появление режима прерывистого тока приводит к ухудшению энергетических показателей: снижается коэффициент мощности (рис. 22) и кпд (рис. 23). Увеличение противо-эдс приводит к уменьшению интервала изменения угла α (рис. 20).

Таблица 7

Анодный ток тиристора моста

 

α, градусы	E, B
	I a ср, А	1,76	1,35	0,53	0,09
I a д, А	2,45	1,9	0,79	0,17
	I a ср, А	1,55	1,14	0,36	0,09
I a д, А	2,19	1,63	0,59	0,17
	I a ср, А	0,9	0,55	0,27	0,08
I a д, А	1,33	0,87	0,48	0,16

 

По данным табл. 7 при Е =0 и α=0 отношение I_d / I _{a ср} равно 2, а I_d / I _{a д} равно 1,43, что согласуется с формулами (5) и (16), приведенными в [1]. Отношение действующего значения тока I _1(д) к току нагрузки I_d (табл. 6) также согласуется с формулой (17) из [1]:

,

где – коэффициент трансформации.

 

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы

 

1. Поясните принцип действия системы управления и назначение блоков ее модели.

2. Изобразите и поясните временные диаграммы токов и напряжений для схемы выпрямления, заданной вариантом, при x_d = ¥ и x_d = 0.

3. Поясните процесс коммутации вентилей.

4. Почему выпрямленное напряжение равно нулю при α = 90⁰ и x_d = ¥, x_a = 0?

5. Поясните почему внешние характеристики U_d = f (I_d) имеют падающий характер.

6. Почему при малых токах нагрузочная характеристика более крутая?

7. Поясните почему отличаются регулировочные характеристики U_d = f (α) при x_d = ¥ и x_d = 0.

8. Что такое коэффициент мощности и как он зависит от угла α?

Приложение 1

 

Расчет относительных параметров трансформатора выполняется по следующим выражениям:

1. Базовое сопротивление:

.

2. Номинальный ток первичной обмотки:

.

3. Коэффициент мощности при коротком замыкании:

,

где U _кз% – напряжение короткого замыкания в % от U _1н, задаваемое в паспортных данных трансформатора.

4. Полное сопротивление при коротком замыкании:

.

5. Активное сопротивление короткого замыкания:

.

6. Реактивное сопротивление короткого замыкания:

.

7. Относительные сопротивления первичной и вторичной обмоток:

.

8. Относительные индуктивности рассеивания первичной и вторичной обмоток:

.

9. Коэффициент мощности при холостом ходе:

,

где Р ₀ – мощность потерь при холостом ходе; I ₀ – ток холостого хода.

10. Полное сопротивление при холостом ходе:

.

11. Активное и реактивное сопротивления холостого хода:

и .

12. Активное и реактивное сопротивления в последовательной схеме замещения ветви намагничивания (рис. П1):

, .

 

Рис. П1

 

Переход к параллельной схеме замещения (рис. 9) при известных параметрах последовательной схемы замещения можно выполнить по выражениям

и .

Обратный переход выполняется по выражениям

и .

13. Относительные сопротивление и индуктивность намагничивания:

, .

 

Приложение 2