Ознакомление с работой и характеристиками мостового параллельного автономного инвертора тока с обратным выпрямителем

ЭС-05-1

Лабораторная работа №5

Дон ГТУ

Кийченко С.С

Автономный инвертор тока

9.10.04

               Цель работы – ознакомление с работой и характеристиками мостового параллельного автономного инвертора тока (АИТ) с обратным выпрямителем.

1 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

          Макет лабораторной установки для исследования АИТ содержит собственно схему однофазного мостового параллельного инвертора, выполненного на тиристорах VS1…VS4 (рис.1), а также обратный выпрямитель, собранный по мостовой схеме на диодах VD1…VD4. К диагонали постоянного тока инверторного моста (точки Г2 и Г3) через ключ SA1 и дроссель L_du  подается питание от источника E_d. В диагональ переменного тока моста (точки Г4 и Г6) включена через трансформатор TV регулируемая нагрузка R_н, а также коммутирующий конденсатор С.

          В лабораторной работе исследуется один из наиболее распространенных способов исправления внешней характеристики АИТ – с помощью обратного выпрямителя. Обратный выпрямитель стабилизирует выходное напряжение инвертора при изменении нагрузки. Диагональ переменного тока обратного выпрямителя подключена по автотрансформаторной схеме к диагонали переменного тока инвертора. В цепи постоянного тока этого выпрямителя включен сглаживающий дроссель  L_dВ. Обратный выпрямитель включается выключателем SA2.

           Тиристоры VS1…VS4 инвертора управляются системой управления, которая на рис. 1 не показана. Система управления вырабатывает через половину периода выходного напряжения инвертора сигналы управления, подаваемые на управляющие электроды накрест лежащих тиристоров. Система управления АИТ настроена на три фиксированные частоты выходного переменного напряжения – 50, 100, 125 Гц. Установка частоты инвертора осуществляется переключателем П, расположенным на лицевой панели макета лабораторной установки.

          В схеме предусмотрены следующие измерительные приборы:

          – амперметр А1 измеряет среднее значение постоянного тока, потребляемого от источника питания Е_d;

          –  амперметр А2 измеряет действующее значение переменного токанагрузки;

          – вольтметр V_~  измеряет действующее значение выходного напряжения инвертора.

          Для контроля формы токов в схеме предусмотрены шунты  R_id , R_{i ~}, сигналы с которых подводятся соответственно к контрольным точкам Г1 и Г2, а также Г4 и Г5. Другие контрольные точки предназначены для осциллографирования напряжений в схеме.

2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

          2.1 Начертить примерный вид осциллограммы переменного тока и напряжения на выходе АИТ.

          2.2 С помощью рекомендуемой литературы вывести формулу для расчета времени восстановления схемного t_{восст.сх.} по известным значениям U_н, I_н, cos_н, С_к, f.

          2.3 Начертить примерный вид внешней характеристики АИТ без обратного выпрямителя и с выпрямителем.

3 РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

          3.1 Исследовать основную схему инвертора, без обратного выпрямителя.

          3.1.1 Подключить АИТ без обратного выпрямителя к источнику питания, включив ключ SA1 (ключ SA2 при этом должен быть выключен).

          3.1.2 Зарисовать с экрана осциллографа при минимальном и максимильном сопротивлении R_н на частоте 100 Гц следующие осциллограммы:

          а) U_~ – переменное напряжение на нагрузке (Г7 и Г8);

          б) U_VS1 – напряжение анод-катод на тиристоре (Г3 и Г4);

          в) i_~  – выходной ток инвертора (Г4 и Г5);

          г) i_d – ток, потребляемый от источника питания (Г1 и Г20;

          3.1.3 Указанные в п.п. 3.1.1 осциллограммы наблюдать на экране осциллографа для двух других частот: 50 и 125 Гц.

          3.1.4 При оформлении отчета осциллограммы п. 3.1.2 скомпоновать по осям времени.

          3.1.5 Снять и построить внешнюю характеристику инвертора U=f(I_н) на двух, произвольно выбранных, фиксированных частотах. Результаты измерений внести в графу «без обратного выпрямителя» табл.1.

3.2 Исследовать инвертор с обратным выпрямителем

3.2.1 Подключить обратный выпрямитель, включив ключ SA2.

3.2.2 Зарисовать осциллограммы, указанные в п.3.1.2, на частоте 100 Гц и эти же осциллограммы наблюдать для двух других частот.

3.2.3 Снять и построить внешнюю характеристику инвертора с обратным выпрямителем для тех же двух фиксированных частот, что и в п. 3.1.5.

3.3 С помощью осциллографа измерить при токе нагрузки I_н=6 А на частоте f=100 гц время восстановления схемное t_{восст.сх.} и сравнить его с расчетным.

Расчетное время восстановления схемное получить по формулам п.2.2  предварительного задания. При расчетах емкость коммутирующего конденсатора принять равной С_к= 130 мкФ, коэффициент трансформации инверторного трансформатора К_тр =1, коэффициент мощности нагрузки с учетом наличия трансформатора cos_н=0,98.

4 УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

          4.1 ВНИМАНИЕ!  Во избежание срывов инвертирования необходимо подключать инвертор к источнику питания ключом SA1 только при максимальном сопротивлении нагрузки (потенциометр R_н  должен находиться в крайнем по часовой стрелке положении).

          4.2 Осциллограммы напряжений и токов перерисовать, используя сетку на экране осциллографа С1-83. Одно деление сетки должно соответствовать 1 см в отчете.

          4.3 при снятии осциллограмм переключатель развертки осциллографа желательно установить в положение «2 мс/дел.х1». Синхронизация – «внутр.», «ждущ.» по 1-му каналу.

          4.4 Рекомендуемые установки входного делителя напряжения (аттенюатора) первого канала осциллографа при выполнении пунктов 3.1.2 и 3.2.2 рабочего задания:

          – при осциллографировании напряжений – 2 В/дел, х10;

          – при осциллографировании токов  – 5 мВ/дел. Х10.

          4.5 При снятии внешней характеристики  инвертора (п.п.3.1.5 и 3.2.3 рабочего задания) задавать ток нагрузки по амперметру А2 примерно через 0,6 А. Выходное напряжение инвертора контролировать по вольтметру.

          Данные измерений занести в таблицу 1.

5 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

5.1 Цель лабораторной работы.

          5.2 Принципиальная схема лабораторной установки

          5.3 Таблица 1.

          5.4 Расчеты предварительного задания.

          5.5 Два комплекта осциллограмм, скомпонованные по осям времени.

          5.6 В одной системе координат – четыре внешние характеристики инвертора.

Осциллограммы