Описание лабораторного стенда.

Угол поворота сельсина-датчика

Угол поворота сельсина-приемника

Угол рассогласования

Лабораторный стенд содержит блок питания, сельсиновую пару, вольтметр и осциллограф. Сельсинная пара испытывается в индикаторном и трансформаторном режимах соответственно схемам, приведенным на рис. 38 и 39.

Вопросы допуска к работе.

1. Объяснить, как устроены сельсины.

2. Область применения сельсинов.

3. Основные режимы работы сельсинов.

4. Объясните, как определить точность работы сельсинов в индикаторном режиме?

Задание к работе.

1. Собрать схемы и провести эксперименты по работе сельсинной пары в индикаторном и трансформаторном режимах.

2. Определить класс точности сельсинной пары при работе ее в индикаторном режиме.

3. Построить график зависимости U_ВЫХ = f (Q)в трансформаторном режиме работы.

Порядок выполнения работы.

5 1. Индикаторный режим.

1. Включить сельсины в цепь переменного тока 100 В по схеме 38.

2. Установить роторы сельсинов в нулевое положение.

3. Поворачивая ротор сельсина-датчика по часовой стрелке, наблюдать за поворотом ротора сельсина-приемника и отсчитывать углы по соответствующим шкалам. Повторить замеры при вращении ротора датчика против часовой стрелки. Результаты наблюдений занести в табл. 2, определить точность сельсинной пары.

Таблица 2

5.2. Трансформаторный режим

1. Включить сельсины по схеме рис. 39.

2. Установить ротор сельсина-датчика в положение 0 по шкале.

3. Затормозить ротор сельсина-приемника в положении, когда напряжение на его роторе равно нулю.

4. Поворачивая ротор сельсина-датчика через 30°, одновременно фиксировать изменения напряжения на выходе. Результаты замеров занести в табл. 3.

Таблица 3

Угол поворота сельсина-датчика

U_ВЫХ, В

5. Подключить к выходу сельсина-приемника осциллограф, проследить, как меняется величина и фаза выходного напряжения.

6. По полученным данным построить кривую.

Лабораторная работа №9.

УПРАВЛЯЕМЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ.

Общие сведения.

На практике многие выпрямительные устройства должны обеспечивать возможность плавной регулировки выпрямленного напряжения.

Такая потребность возникает при питании, например, электродвигателей постоянного тока с широким диапазоном изменения скорости (в регулируемых электроприводах).

Наиболее эффективно эта задача решается с помощью управляемых выпрямителей, в которых изменение среднего значения выпрямленного напряжения U₀ осуществляется в процессе выпрямления посредством воздействия на специальные управляемые вентили – тиристоры.

Кремниевый тиристор представляет собой четырехслойный ключевой прибор со структурой переходов р – n – р – n (рис. 40 а) На рис 40 б изображена структура, состоящая из двух транзисторов р – n – р и n – р – n – типа, эквивалентная тринистору.

Тринистор имеет три вывода. Два из них, анод и катод, являются электродами силовой цепи (аналогично неуправляемому диоду).

Третий вывод является управляющим электродом и служит для включения прибора.

Если ток управляющего электрода равен «нулю», те если не подавать на него напряжение относительно катода, то проводимость прибора по цепи анод – катод будет весьма малой, поскольку оба транзистора V1 и V2 будут запертыми. Если же приложить напряжение к переходу база – эмиттер транзистора V2, то этот транзистор откроется и вызовет открывание транзистора V1, поскольку ток коллектора V2 является базовым током V1.

Процесс включения тринистора будет протекать лавинообразно в силу наличия положительной обратной связи (открывание V1 вызывает еще больший ток базы V2).

Из сказанного следуют выводы:

1. Тринистор может быть включен кратковременным (импульсным) управляющим сигналом с малой затратой энергии.

Рис. 40

2. После снятия управляющего сигнала тринистор останется включенным, пока его анодный ток не снизится до малого значения, называемого током удержания I_УД.

Описание принципиальной схемы установки:

Рис. 41

Принципиальная схема управляемого однофазного выпрямителя с нулевым выводом приведена на рис 41. Эта схема отличается от схемы направляемого выпрямителя наличием управляемых вентилей – тиристоров V1, V2 и схемы формирования запускающих импульсов.

Схема формирования запускающих импульсов включает в себя мостовой фазовращатель и формирователь импульсов.

Принцип работы мостового фазовращателя иллюстрирует векторная диаграмма, приведенная на рис 42.

Рис. 42.

Годографом вектора cd является окружность. Следовательно, при изменении величины сопротивления переменного резистора R угол α между напряжениями U_ав и U_cd можно изменять теоретически от 0° до 180°, а амплитуда напряжения на выходе остается постоянной. Практически достигнуть диапазона угла α , равного 180°, невозможно, т.к. для этого необходимо изменять значение R от нуля до бесконечности.

Кроме того, следует помнить, что U_cd имеет неизменное значение лишь в режиме холостого хода.

Напряжение управления U_упр снимается с точек cd фазовращателя и поступает на формирователь импульсов, который в моменты перехода через нуль напряжения U_упр формирует короткие запускающие импульсы, изображенные условно прямоугольными на рис. 43 г, д.

В моменты прихода запускающих импульсов на управляющие электроды тиристоров V1 и V2, последние поочередно открываются, а закрываются они при смене полярности анодного напряжения U₂₁ или U₂₂.

Формы напряжений и токов в различных точках схемы управляемого выпрямителя приведены на рис. 43 а, б, в.

Среднее значение выпрямленного напряжения (без учета потерь в трансформаторе и тиристоре) определяется по формуле:

где (или ) – амплитуда напряжения на обмотке W2(W3);

– среднее значение выпрямленного напряжения при α = 0.

Среднее значение выпрямленного тока, протекающего через нагрузку R_Н (также без учета потерь), равно:

Порядок выполнения работы:

1. Собрать схему подключив к управляемому выпрямителю амперметр А2 и вольтметр V2.

2. Тумблером S2 включить питание.

3. Подключить к нагрузке электронный осциллоскоп.

4. Плавно вращая ручку переменного резистора R в пределах R_min ÷ R_max, снять показания тока нагрузки (амперметр J2), напряжения на нагрузке (вольтметр V2) и значения угла а по экрану осциллоскопа, результаты занести в табл. 1.

Таблица 1

а, град
U_0а, В
J, А

Примечание. Угол с помощью электронного осциллоскопа измеряется следующим образом. С помощью масштабной сетки на экране осциллографа измеряется длина полупериода Т/2 в мм и участок, соответствующий а, также в мм.

Тогда

5. Зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжения U_Н(t) для разных а.

Рис. 43. Временные диаграммы

6. Подключить осциллоскоп к клеммам 1, 2 и зарисовать осциллограмму запускающих импульсов.

7. По результатам эксперимента следует расчетным путем найти следующие величины:

а) значение сопротивления нагрузки R_H,

б) значение выпрямленного напряжения U при а = 0,

в) амплитуду напряжения U₂₁ на обмотке W2.

8. Построить расчетную кривую U_0а (а).

9. На графике п.8 построить кривую U_0а (а) на базе экспериментально снятых данных. Объяснить возможные причины расхождения кривых.

10. Построить кривую J(а).

11. Вычислить величину максимального обратного напряжения, прикладываемого к тиристорам.

Контрольные вопросы:

1. Назначение управляемых выпрямителей и принцип действия.

2. Расскажите принцип действия тиристора и его вольтамперную характеристику.

3. Чему равна амплитуда обратного напряжения, прикладываемая к тиристорам в данной схеме?

Литература:

1. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. " Высшая школа", 1975.

2. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М: Энергоатомиздат, 1988.

1 2 3 45