В. Исследовать влияние величины коммутирующей емкости на внешнюю и энергетические характеристики аит.

Опыт выполняется аналогично опыту п. А, но при другой емкости коммутирующего конденсатора С _к и значении частоты, равном f ₁ (из опыта п. А).

Для увеличения емкости С _к необходимо подключить конденсатор С, размещенный в модуле «Нагрузка», параллельно конденсатору С1 к гнездам X I4, X I5.

Для уменьшения емкости С _к, необходимо подключить конденсатор С последовательно с конденсатором С1, вместо перемычки к гнездам X I5, X I6.

Поддерживать постоянным:

- входное напряжение постоянного тока U _d;

Изменять c помощью регулятора нагрузки RP:

- сопротивление нагрузки R _н;

Измерять:

- среднее значение входного напряжения U _d;

- среднее значение входного тока I _d;

- действующее значение напряжения нагрузки U _н;

- действующее значение тока нагрузки I _н;

- активную мощность, потребляемую нагрузкой Р _н.

- угол опережения зажигания (с помощью осциллографа) β_э. Рассчитать:

- мощность, потребляемую инвертором P _d;

- коэффициент полезного действия h;

- коэффициент мощности нагрузки cos j_нг;

- относительную проводимость нагрузки Y_н^*;

-угол опережения зажигания (теоретический) β_т.

Результаты измерений и расчетов свести в табл. 3.4.

Таблица 3.4. Внешняя и энергетические характеристики

Изме- рено								Примечание
U d, B							f у1= Гц С к2= мкФ
I d, А
U н, Вт
I н, А
P н, Вт
βэ, град
Вычи-слено	P d, Вт
η
βт, град
cosφ
	Y н^*

 

Расчетные соотношения приведены выше в п. А.

По данным табл.3.4 построить:

- на графике №7 внешние характеристики U _н= f (I _н) для заданного значения частоты f _у= f _у1 и заданной емкости коммутирующего конденсатора

С _к2= мкФ при активной нагрузки;

- на графике №8 энергетические характеристики Р _н = f (Y_нг), P _d = f (Y_нг), η = f (Y_нг), β_т= f (Y_нг) и β_э= f (Y_нг) для заданного значения частоты управления f _у= f _у1 и заданной емкости коммутирующего конденсатора С _к2= мкФ при активной нагрузки.

Сравнить регулировочные характеристики при С_к=С_к1 и при С_к=С_к2.

Сравнить энергетические характеристики при С_к=С_к1 и при С_к=С_к2.

Определить при каких условиях происходит опрокидывание инвертора.

 

 

Г. Осциллографирование электромагнитных процессов:

1. Включить осциллограф.

2. Сфотографировать с экрана осциллографа осциллограмму тока на входе инвертора i _d. Для этого канал СH1 осциллографа подключить к шунту RS1 («вход» — гнездо Х 4, корпус осциллографа «±» - гнездо Х 5). По осциллограмме определить в каком режиме работает схема (непрерывный или прерывистый ток на входе АИТ). Определить масштабы по току и времени.

3. Сфотографировать осциллограммы:

-инвертированного тока (с шунта RS3);

-тока нагрузки (c шунта RS4);

-напряжения нагрузки.

Для этого канал осциллографа СН1 подключить к шунту RS3(«вход» - гнездо X II, корпус осциллографа «┴» - гнездо X I0), а вход канала СН2 - к гнезду X 18 (напряжение на нагрузке). Вход канала СН2 здесь и в дальнейшем подключается через делитель 1:10.

Определить масштаб по напряжению, учтя коэффициент деления делителя, и сохранить масштабы по току и времени.

4. Снять осциллограммы напряжения на тиристоре u _VT и тока через тиристор i _VT при тех же заданных значениях для базового режима. Канал СН1 осциллографа подключить к шунту RS2 («вход» - гнездо Х 8, корпус осциллографа «±» - гнездо Х 9), а вход канала СН2 - к гнезду X I (напряжение на тиристоре). Сфотографировать с экрана осциллографа осциллограммы, сохранив масштабы по напряжению, току и времени.

Выключить тумблер SA1 источника питания в модуле МПС. Тумблером SA1 в модуле «Автономные инверторы» (АИ) выключить питание системы управления. Выключить автомат QF 1 «Модуля питания стенда».

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие пункты:

- наименование и цель работы;

- исходные данные, принципиальную схему силовых цепей;

- обработанные осциллограммы;

- результаты экспериментальных исследований и проведенных по ним расчетов, помещенные в соответствующие таблицы;

- построенные характеристики (регулировочные, внешние и энергетические);

Выводы по работе:

• объяснить подъем внешней характеристики в области малых проводимостей нагрузки;

• объяснить вид регулировочной характеристики и зависимость вида регулировочной характеристики от величины сопротивления нагрузки;

• объяснить зависимость КПД от тока нагрузки;

• пояснить, от чего происходит опрокидывание инвертора;

•пояснить влияние величины коммутирующей емкости на характеристики инвертора;

Контрольные вопросы

1. В чем отличие ведомого и автономного инвертора?

2. По каким признакам классифицируются автономные инверторы?

3. Как изменить частоту выходного напряжения АИТ?

4. Каково назначение элементов С _к, L _d в автономных инверторах тока?

5. Объясните вид внешних характеристик автономных инверторов тока.

6. Почему выходное напряжение в АИТ может быть больше, чем входное?

7. Как снимаются внешние характеристики автономных инверторов?

8. Как снимаются регулировочные характеристики инвертора?

9. Как зависит напряжение на выходе автономных инверторов тока от частоты?

10. Как влияет величина емкости коммутирующего конденсатора на внешнюю характеристику и на устойчивость работы инвертора?

11. Что такое опрокидывание инвертора и каковы его причины? Как прервать аварийный ток при опрокидывании инвертора?

12. От каких параметров и как зависит угол β в автономных инверторах тока?

13. Как определить КПД АИТ?

14. Какой аварийный режим возникает при сбросе нагрузки до холостого хода в автономном инверторе тока?

15. Как подключать входы двухканального осциллографа при осциллографировании токов и напряжений?

 

3.2.Лабораторная работа № 6. Исследование инвертора последовательного типа

Цель работы

Изучение электромагнитных процессов, внешних, регулировочных и энергетических характеристик инвертора тока последовательного типа при режиме инвертирования тока и при резонансном режиме.

Основные расчетные соотношения и характеристики инвертора тока последовательного типа

 

Схема инвертора тока последовательного типа приведена на рис.3.7. Характерным признаком схемы инверто­ра является последовательное соединение коммутирующего конденсатора С и сопротивления Z _нг. В лабораторной работе проводится исследование двух режимов работы инвертора тока последовательного типа: режим инвертирования тока и резонансный режим. При режиме инвертирования тока в цепи постоянного тока инвертора включен дроссель, обладающий большой индуктивностью, поэтому входной ток i _d инвертора идеально сглажен. При резонансном режиме индуктивность входного дросселя ограничена до величины, при которой в последовательной L - C цепи инверторе возникает резонансный режим.

Режим инвертирования тока

Рассмотрим электромагнит­ные процессы и энергетические ха­рактеристики инвертора (рис. 3.7) при активной нагрузке и полностью сглаженном входном токе, i_d = const. На рис. 3.8 построены временные диа­граммы токов и напряжений инвертора тока последовательного типа, работающего в режиме инвертирования тока.

В момент времени ω t =0 им­пульсы управления открывает венти­ли V 1, V 2. В результате через последовательно соединенные L_d, C, R _нг протекает ток нагрузки i_d = const. Мгновенное значение тока нагрузки i _нг= i_d, а напряжения на нагрузке u _нг= i _нг R _нг. Taк как заряд коммутирующего конденсатора осуществляется постоянным током, то напряжение u_c изменяется по ли­нейному закону (смотри рис. 3.8). В момент времени ω t =π управляющие импульсы посту­пают на вентили V З, V 4. Заряд конденсатора С в этот момент вре­мени имеет полярность, указанную на рис. 3.7 (без скобок). При пода­че управляющих импульсов на вентили V 3, V 4 конденсатор С получает возможность разряжаться по двум путям: через V 1, V З, Z _нг; через V 4, V 2, Z _нг. В результате такой ток разряда практически мгновен­но закрывает вентиля V 1, V 2 (при прежнем условии γ=0), ток i_d переходит на венти­ли V 3, V 4, а ток нагрузки i _нг меняет свой знак. На нагрузке появляется переменное напряжение, частота которого определяется частотой следо­вания импульсов управления. Токи вентилей и напряжения на вентилях приведены также на рис. 3.8. Среднее значение тока вентиля I _vcр=0,5 I_d, мгновенное напряжение на закрытом вентиле u_V = u_с + u _нг.

 

Рис. 3.7. Инвертор тока последовательного типа

 

Устойчивость работы инвертора определяется углом опережения зажигания β.

 

(3.7)

где

Y _н=1/ Z _н – полная проводимость нагрузки;

Y _с=ωС- реактивная проводимость конденсатора;

φ_н- угол сдвига первой гармоники тока и первой гармоники напряжения нагрузки.