Регуляторы переменного тока (Лабораторная работа № 4), страница 2

Остальные логические элементы обеспечивают нормальную работу СУ, выполняя функции схем совпадения (DD 7.1 и  DD 7.2), формирователя коротких импульсов - "иголок" (DD 8.1 и DD 8.2),  RS - триггера (DD 9.1- DD 9.2) и выходного буферного каскада ( DD 10.1 и DD 10.2).

Для формирования из синусоидального напряжения синхроимпульсов (тактовых импульсов) прямоугольной формы с крутыми фронтами используется операционный усилитель   DA1 в режиме компаратора.

Система управления (рис.4.4) работает следующим образом. При включении формирователя каждый из четырех  JK- триггеров работает в счетном режиме и переключается по срезу тактовых импульсов с делением их частоты на два (см.диаграммы  S4S3S2S1 на рис.4.3).

Например, с помощью кнопок SВ4 - SВ1 набран код 1000,  следовательно, после окончания седьмого импульса на выходах этих триггеров появится комбинация 0111, а на выходе схемы совпадения DD 7.1 - один или несколько положительных импульсов. По фронту первого из этих импульсов формирователь "иголок" переключает RS -триггер (рис.4.3 и 4.4) и тем самым разрешает логическим элементам выходного каскада попеременно открывать ключи в цепях управляющих электродов силовых тиристоров. Этот момент времени можно считать началом интервала передачи мощности в нагрузку (график Uр на рис.4.3).

Окончание интервала наступает после прохождения 15 периодов сети, когда на выходах всех триггеров появятся высокие логические уровни, а схема совпадения DD 7.2 сформирует короткий отрицательный импульс для возврата    RS - триггера в исходное закрытое состояние.

Чтобы снизить влияние силовых элементов на цепи управления, в данной СУ предусмотрена гальваническая развязка с помощью оптопар (VU1 и VU2 на рис. 4.5). При этом их светодиоды являются нагрузками ЛЭ выходного каскада (рис.4.4), а светочувствительные органы - фототранзисторы - управляют непосредственно силовыми тиристорами. Питание этих вспомогательных цепей осуществляется от отдельных выпрямительных мостов, непоказанных на рис.4.5.

Рис.- 4.5

Предварительное задание к эксперименту

Схема исследуемого регулятора приведена на рис. 4.6.

Рис. 4.6

1.Для заданного вариантом  в табл.4.1 состояния кодонаборника СУ начертить временные диаграммы тока и напряжения при активной нагрузке  Rн=50 Ом , Lн=0. Для этих условий работы СБК определить величину тока в нагрузке при напряжении питания  U2= 48 В.        Рассчитать мощность в нагрузке Рн в процентах от максимального ее значения Рнmax при полностью открытых тиристорах. Расчеты свести в таблицу.

2.  Показать на временных диаграммах п.1-изменения при увеличении заданного вариантом кода на единицу.

Порядок выполнения эксперимента

1.Ознакомиться с назначением всех элементов на передней панели стенда, подать питание от сети 220 В. Кнопки задания режима должны находиться в отжатом состоянии.

2.  Для всех кодовых комбинаций табл.4.1 при Rн=const, Lн=0 снять показания измерительных приборов,  результаты эксперимента записать в таблицу.   .

Таблица    4.1

. .

. .

. .

По результатам измерений рассчитать потребляемую мощность и в дальнейшем построить график ее изменения от количества пропускаемых синусоид в "пакетах".

3.  Для двух кодовых наборов предварительного задания повторить эксперимент с активно-индуктивной нагрузкой, сравнить полученные результаты и дать краткие выводы.

4.  Подключая осциллограф попеременно к соответствующим контрольным гнездам на лабораторном стенде, зарисовать форму кривых напряжения и тока при активной и активно-индуктивной нагрузках.

Содержание отчета

Цель работы; схема силовой цепи регулятора; структурная схема СУ; временные диаграммы тока и напряжения; таблица 4.1 с результатами эксперимента и расчета; выводы по п.З; осциллограммы напряжений и токов для различных нагрузок п.4.

Контрольные вопросы

1. Поясните принцип действия регулятора переменного тока (рис.4.1). Что изменится в работе регулятора, если тиристоры будут заменены симистором  или силовыми транзисторами?   2. В чем сущность метода пакетно-импульсного регулирования? Почему другие методы не рекомендуются для применения в мощных электротехнических установках?   3. Почему в регуляторах переменного тока наиболее удачными считаются цифровые системы управления?

4. Что изменится в работе регулятора, если его будет обслуживать СУ с большей разрядностью?  5. Объясните принципы управления СБК с помощью структурной схемы рис.4.2.   6. Поясните работу отдельных узлов СУ (по заданию преподавателя): формирователя импульсов, счетчика, элементов совпадения,  R-S- триггера. Подтвердите ответ временными диаграммами.   7. Пояс-ните назначение оптопар.  8. Назовите возможные области применения регуляторов переменного тока и перечислите требования, предъявляемые к ним.   9. Какие ограничения устанавливаются на рассмотренный принцип регулирования мощности?   10. Дайте сравнительную оценку известных методов регулирования.