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 i₁, тока нагрузки i_d и напряжения источника u₁ 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 = 60⁰ и Е =30 В.

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

 

Таблица 5

Регулировочная характеристика

 

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

 

Таблица 6

Нагрузочная и энергетические характеристики*

 

, гра-дусы	E, B	Id, A	Ud, B	I1(1)max, A	j1, гра-дусы	I1(д), A	S1(1), ВА	P1(1), Вт	Pd, Вт		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 (рис. 20).

Таблица 7

Анодный ток тиристора моста

 

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

 

По данным табл. 7 при Е=0 и =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 = 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() при x_d = ¥ и x_d = 0.

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

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 Р₀ – мощность потерь при холостом ходе; I₀ – 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