Ринцип действия и регулировочные свойства тиристорных двухполупериодных выпрямителей

3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Цстенд 5)

ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРНОГО ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО

ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Цель работы:

1)  Изучить принцип действия и регулировочные свойства тиристорных двухполупериодных выпрямителей.

2)  Исследовать схему выпрямителя со средней точкой при различных видах нагрузки, с нулевым диодом в цепи нагрузки и без него; проанализировать осциллограммы напряжений и токов.

3)  Экспериментально оценить жесткость внешних характеристик, регулировочные свойства и энергетические показатели однофазных выпрямителей с естественной коммутацией.

4)  Сравнить экспериментальные и расчетные характеристики, оценить погрешность экспериментальных зависимостей.

ОБОРУДОВАНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА

1)  Стационарный лабораторный стенд с вольтметрами, амперметрами и нагрузочными устройствами.

2)  Ваттметр с переключателем для измерения мощности на входе и выходе выпрямителя.

3)  Осциллограф.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

Однофазные выпрямители являются наиболее простыми, их экономически выгодно использовать в цепях управления двигателей малой мощности, и в электротехнологии.

Двухполупериодные выпрямители могут быть выполнены по мостовой схеме и по схеме со средней точкой. Схему со средней точкой наиболее целесообразно применять в цепях с пониженными напряжениями и повышенными токами (пускозарядные устройства, сварочные аппараты, установки гальванопокрытия). В отличие от схемы со средней точкой мостовая схема может работать без трансформатора и ее выгодно применять там, где необходимо согласовывать стандартный ряд переменного напряжения со стандартным рядом постоянного напряжения, например 127 и ПО, 220 и 200 вольт и т.д.

В работе исследуется однофазный выпрямитель со средней точкой. Он представлен на рис. 1, а и содержит трансформатор с первичной обмоткой и двумя вторичными одинаковыми полуобмотками. Нагрузка включается между средней точкой полуобмоток и катодной группой тиристоров VS1 и VS2, вторичные полуобмотки соединяются последовательно и подключаются к анодам этих тиристоров.

Принцип действия выпрямителя заключается в преобразовании знакопеременного напряжения (тока) в однополярное.

В положительную полуволну напряжения сети, когда полярность на рис. \,а показана без скобок в работе находится первый тиристор VS1. Через этот тиристор создается контур для протекания тока через нагрузку от плюса к минусу и к нагрузке прикладывается напряжение и\.

а •

Рис. 1 - Схема выпрямителя со средней точкой и ее теоретические зависимости: 1 - без VD; 2-е VD .

В отрицательную полуволну, когда полярность показана в скобках в работе находится второй тиристор VS2, и через него создается контур для протекания тока через нагрузку в том же направлении под действием напряжения u \ .

В отличие от диодов тиристоры проводят ток только с момента подачи на их управляющие электроды импульсов смещенных в общем случае на угол а относительно момента перехода через ноль кривых напряжения u \ вторичной обмотки трансформатора. Угол а называется углом управления (регулирования, зажигания). Рассмотрим сначала процессы в выпрямителе при R - нагрузке (переключатель S2 на рис. 1, а замкнут) в положительный полупериод напряжения U2 тиристор VS1 включается с задержкой, определяемой углом а. С этого момента напряжение на нагрузке

и^а возрастет скачком и затем будет изменяться по синусоиде в соответствии с кри

вой напряжения 1*2 •

При переходе напряжения через ноль напряжение на аноде тиристора VS1 изменяет знак, и он выключается. Затем следует интервал обусловленный задержкой на угол а, где оба тиристора VS1 и VS2 находятся в закрытом состоянии, и _da' 0> _W 0. После этого интервала подается управляющий импульс уже на тиристор VS2, и он включается. Напряжение uda и ток ida нагрузки изменяется, как и в первом случае.

Далее при переходе напряжения через ноль тиристор VS2 закрывается, и через угол а вновь включается тиристор VS1. Форма тока полностью повторяет форму выпрямленного напряжения.

При работе выпрямителя ш RL - нагрузку процессы в схеме значительно отличаются (переключатель S2 на рис. 1, а разомкнут). Тиристор VS1, вступив в работу при В = а, будет проводить ток вплоть до момента 9 = % + а (рис. 2, б, г), пока не включится тиристор VS2, и в том числе на интервале от 11 до 71 + а, на котором на5 пряжение на VS1 отрицательно. В этом промежутке ток через тиристор и нагрузку поддерживается за счет электромагнитной энергии, запасенной в индуктивности Ld.

Рис. 2 - Диаграммы однофазного выпрямителя без шунтирования нагрузки встречным диодом VD.

6

Среднюю величину выпрямленного напряжения Udo. можно определить графическим способом через равенство площадей 57 и S2 (см. рис. 2, б) или аналитически по формуле

Uda = — IV2U2 sinBdO = Ud0 cos а ,

а 2л/2 где Udo = U2 = 0,9 • U2 - выпрямленное напряжение при а — 0.

71

Степень регулирования выпрямленного напряжения: