Лабораторная работа №6. Определение параметров и показателей, характеризующих работу трехфазного мостового управляемого выпрямителя

Цель работы. Получить экспериментальное подтверждение теоретическим знаниям, определить параметры и показатели работы трехфазного мостового управляемого выпрямителя.

Основные теоретические положения

Работа тиристорного преобразователя зависит от характера нагрузки, на которую он работает. В инженерной практике принято с целью упрощения и удобства расчетов, прежде всего, рассматривать работу преобразователя на чисто индуктивную, т.е. идеальную нагрузку, когда L _d = ∞ Трансформатор разделяет электрически и согласовывает по напряжениям нагрузку тиристорного преобразователя и питающую сеть.

Трансформатор в преобразователе необходим для обеспечения возможности получения требуемого значения максимального выпрямленного напряжения на нагрузке, его электрической и потенциальной развязки с питающей сетью, а также возможности в случае необходимости построения более сложной силовой схемы.

При работе преобразователь потребляет из сети несинусоидальный ток, первая гармоника которого сдвинута в сторону отставания относительно кривой питающего напряжения, т.е. он ведёт себя как индуктивная нагрузка и потребляет реактивную мощность. Это является недостатком тиристорных преобразователей. Толчки реактивной мощности (возникают при бросках нагрузки с углами управления α, соответствующим малым выпрямленным напряжениям) приводят к просадкам напряжения питающей сети, а наличие процесса коммутации тиристоров к искажению его формы.

Энергетические показатели преобразователя оцениваются:

- коэффициентом искажения, характеризующим степень отличия кривой первичного тока от синусоиды:

где I ₁ – действующее значение тока потребляемого преобразователем из сети;

- коэффициентом сдвига, характеризующим степень сдвига основной гармоники первичного тока относительно напряжения сети:

-коэффициентом мощности, характеризующим степень потребления преобразователем реактивной мощности:

По энергетическим показателям определяются значения потребляемых преобразователем мощности:

- активной:

.

- реактивной:

- искажения:

Полная мощность равна:

Таким образом, характер изменения энергетических показателей и характеристик у мостового преобразователя практически такой же, как и у нулевой схемы. Разница состоит в том, что мостовой преобразователь имеет меньший коэффициент мощности при α = 0 на 12, 5 %. В целом же из видно, что преобразователь является значительным потребителем реактивной мощности, особенно при больших углах α, т.е. малых значениях выпрямленного напряжения. Это является одним из самых существенных недостатков как данной, так и многих других схем тиристорных преобразователей. Тиристорные преобразователи, в том числе и мостовые, имеют высокий коэффициент полезного действия, который определяется как:

где Δ P _тр, Δ P _ву, Δ P _т - потери мощности, соответственно, в трансформаторе, вспомогательных устройствах и на тиристорах. К.п.д. преобразователя может достигать значений равных 95-98 %.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для проведения работы.

2.1 Перед началом сбора схемы все блоки должны быть выключены (т.е. кнопки включения в сеть не должны светиться).

2.2 Собрать требуемую схему вентилей на основе схем соединения отдельных блоков, расположенных согласно рисункам 6.1 и 6.2. Номера необходимых блоков указаны на рисунках в левом нижнем углу каждого блока в схеме.

Электрическая схема соединений

Электрическая схема соединений (продолжение)

2. Произвести настройку и включение блоков стенда:

2.1 Переключатели реостата А10 установите в положение «50 Ом».

2.2 Переключатели блока дросселей А11 установите в положение «3 Гн».

2.3 Переключатели номинальных фазных напряжений вторичных полуобмоток трансформаторов А3 и А4 установите в положение «73 В».

2.4 Тумблеры делителей напряжения коннектора А18 установите в положение «1: 1».

2.5 Приведите в рабочее состояние персональный компьютер, войдите в каталог с программным обеспечением учебного комплекса и запустите прикладную программу «ВП Преобразовательная техника.exe».

2.6 Включите выключатели «СЕТЬ» тиристорного преобразователя/регулятора А8, блоков мультиметров Р1, Р2, блока датчиков тока и напряжения А17.

2.7 Включите источник G1. О наличии фазных напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

2.8 Нажмите кнопку «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А8 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

2.9 Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А8, установите угол управления, равный, например, 30 град (значение угла управления отображается на цифровом индикаторе преобразователя). Ток и напряжение на выходе тиристорного преобразователя наблюдайте на амперметре Р1.2 и вольтметре Р1.1.

2.10 Выберите режим работы каналов запущенной программы, а именно переключатель режима работы каналов входов АСН0-АСН8, АСН2-АСН10 и АСН4-АСН12 установите в положение «3А/3В», входов АСН1-АСН9, АСН3-АСН11 и АСН5-АСН13 – в положение «600В/3В».

2.11 В главном меню программы выберите пункт «Параметры преобразователей». В раскрывающемся списке нового окна выберите пункт «Параметры выпрямителя». На экране отобразятся рассчитанные параметры.

3. Определение характеристик работы выпрямителя:

Характеристики работы выпрямителя определить для 4 углов управления α = 0; 30; 90; 120º. Результаты эксперимента занести в таблицу.

- Коэффициент повышения расчетной мощности

,

где S ₁ – полная мощность, потребляемая выпрямителем из питающей сети;

S ₂ – полная мощность, потребляемая вентильной частью выпрямителя;

P_d – активная мощность, потребляемая нагрузкой.

- Коэффициент полезного действия выпрямителя

,

где P ₁ – активная мощность, потребляемая выпрямителем из питающей сети.

- Коэффициент мощности выпрямителя

.

- Коэффициент искажения кривой тока, потребляемого выпрямителем из питающей сети

,

где I, I ₍₁₎ – действующие значения тока, потребляемого выпрямителем из питающей сети и его первой гармоники.

- Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения

,

где U_{d ~} – действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения;

U_d – среднее значение выпрямленного напряжения.

4. По завершении эксперимента отключите от сети питания блоки А8, А17, Р1, P2, G1.

Содержание отчета

1. Рисунок схемы соединения блоков, на основе которой проходила соответствующая часть лабораторной работы.

2. Сводная таблица данных и диаграмма для каждой части лабораторной работы, где было необходимо снять те или иные характеристики преобразователя.

3. Графики экспериментально полученных характеристик.