Дослідження тиристорного перетворювача, виконаного за однофазною трансформаторною схемою

Міністерство освіти і науки України

Національний університет «львівська політехніка»

Кафедра ЕАП

Лабораторна робота №12

З дисципліни «напівпровідникові силові перетворювачі»

«Дослідження тиристорного перетворювача, виконаного за однофазною трансформаторною схемою»

Львів 2015

 

Програма роботи:

1.Ознайомлюємося з лабораторною установкою.

 Рис.1 схема лабораторної установки

2.Проводимо тарування перемикача, котрий задає значення кута регулювання. Виходячи з того, що одному півперіоду синусоїдальної напруги відповідає 180° визначаємо значення кута регулювання для кожного із фіксованих положень перемикача:

Положення перемикачаКут регулювання

 

10°

230°

345°

460°

575°

690°

7120°

3.Зафіксовуємо з екрана осцилографа часові діаграми вторинної напруги трансформатора е21, напруги на виході випрямляча Udα, напруги на тиристорі VS1 та випрямленого струму в навантаженні для випадків роботи ТП з заданими значеннями 30° та 45° кута регулювання та двох випадків навантаження (активне та активно-індуктивне нав.).

Для цього використовуємо двоканальний осцилограф. При цьому для зняття часових діаграм випрямленої напруги Udα та струму іd «холодний» кінець одного з двох каналів осцилографа під’єднуємо до т. 8, а іншні два «гарячі» - до т.7 та маси. 

Перший випадок: α=30°

1.1) активне навантаження:

а)  часова діаграма е21 та Udα

 

де е21 – вторинна напруга трансформатора,

Udα – напруга на виході випрямляча;

На цій часовій діаграмі видно, що напруга на навантаженні по відношенню до напру-

ги вторинної обмотки трансформатора є випрямлена і появляється в момент α=30°.

б) часова діаграма іd та Udα 

 де іd – випрямлений струм,

Udα – напруга на виході випрямляча;

Оскільки навантаження має суто активному характер, випрямлена напруга та випрямлений струм мають однакову форму (що видно вище на часовій діаграмі).

в) часова діаграма Uvs1 та Udα

 деUvs1 – напруга на тиристорі VS1;

іd та Udα мають таку форму, оскільки тиристори з’єднані в КВГ. А в катодній вентильній групі проводить той тиристор потенціал анода якого є найбільш додатнім. А Uvs1 має таку форму, оскільки після відкривання вентиля (α=30°) до нього прикладається повна вторинна напруга трансформатора.

1.2) активно – індуктивне навантаження:

а) часова діаграма е21 та Udα

б) часова діаграма іd та Udα

в) часова діаграма Uvs1 та Udα

 З часових діаграм видно, що при активно – індуктивному навантаженні, за рахунок індуктивності, а отже ЕРС самоіндукції в їй, відбувається затягування струму.

Другий випадок: α=45°:

2.1) активне навантаження:

а) часова діаграма е21 та Udα

З часової діаграми видно, що кут пропускання вентилів рівний 45°;

б) часова діаграма Uvs1 та Udα

в) часова діаграма іd та Udα

Знову ж таки напруга і струм навантаження мають однакову форму, оскільки навантаження має лише активний характер.

2.2) активно – індуктивне навантаження:

а) часова діаграма Uvs1 та Udα

 б) часова діаграма іd та Udα

 Часова діаграма має такий вигляд, бо відбувається затягування струму, як і у випадку активно – індуктивного навантаження при α=30°

Для випадку активно – індуктивного навантаження досліджуємо вплив режиму перервного та неперервного струми на форми кривих струмів та напруг. Робимо відповідні висновки.

Встановивши кут регулювання α=0°, бачимо форму кривих струмів та напруг в неперервному режимі:

 де іd – випрямлений струм, Udα – напруга на виході випрямляча;

 деUvs1 – напруга на тиристорі VS1;

при α=0° маємо неперервний режим, тобто струм навантаження протікає неперервно (що видно на часових діаграмах);

1)Встановивши кут регулювання α=30°, бачимо форму кривих струмів та напруг в гранично-неперервному режимі:

 При α=30° маємо гранично – неперервний режим, тобто струм проходить через нуль і лише в тих точках дорівнює нулю – в точках відкривання вентилів VS1 та VS2.

Встановивши кут регулювання α=45° (або більше), бачимо форму кривих струмів та напруг в перервному режимі:

 При α=45° і більше можна спостерігати перервний режим; 

Знімаємо та будуємо графіки регулювальної характеристики для випадку активного і активно – індуктивного навантаження. Порівнюємо графіки та робимо висновки.

Для порівняння графіків для двох навантажень будуємо їх на одній площині;

Активне навантаження:

α°03045607590120

Udα118.217.515.713.812.27.54.1

Активно – індуктивне навантаження: 

α°03045607590120

Udα218,216,814,912,911,36,73,4

Графік регулювальних характеристик:

 Де Udα1, Udα2 – напруги на навантаженні при двох видах навантаження;

 З даного графіка можна зробити висновок, що:

При збільшенні кута регулювання діюче значення випрямленню напруги зменшується;

При активно – індуктивному навантаженні графік знаходиться нижче оскільки більший спад напруги ніж при активному навантеженні;

Знімаємо і будуємо зовнішні характеристики ТП при його роботі на активно – індуктивне навантаження для двох значень кута регулювання:

При α=30°:

Udα117.216.816.516.416.316.216.11615.915.815.715.715.715.615.4

Id10.160.20.260.30.340.380.40.440.480.520.540.570.60.640.75

При α=45°:

Udα215,114,613,813,312,812,412,412,312,212,112

Id10,160,20,260,30,340,380,40,440,480,520,58

Графік зовнішніх характеристик:

Висновок: Виконавши дану лабораторну роботу ми дослідили тиристорний перетворювач, виконаний за однофазною трансформаторною схемою. Ми переконалися в тому що напругу і струм при активному і активно – індуктивному навантаженні мають різний характер. Знявши характеристики, побачили що при активно-індуктивному навантаженні є більший, і що при зменшенні кута регулювання випрямлена напруга зменшується, зокрема її середнє значення. Дослідили три режими роботи: неперервний, гранично неперервний, перервний, переконавшись в їх трактуванні.