В. Исследовать влияние величины коммутирующей емкости на внешнюю и энергетические характеристики инвертора последовательного типа.

Опыт выполняется аналогично опыту п. А, но при другой емкости коммутирующего конденсатора С _к и значении частоты, равном 800 Гц.

Для увеличения емкости С _к необходимо подключить конденсатор С, размещенный в модуле «Нагрузка», параллельно конденсатору С 1 к гнездам X I4, X I5.

Для уменьшения емкости С _к, необходимо подключить конденсатор С последовательно с конденсатором С 1, 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. 3.7.

Таблица 3.7. Внешняя и энергетические характеристики при С _к2= мкФ.

 

 

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.3.7 построить:

- на графике №5 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 №6 построить 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

 

При выполнении опыта п. А при базовом режиме работы инвертора, как при режиме инвертирования тока, так и при резонансном режиме необходимо:

1. 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 инвертора). Определить масштабы по току и времени.

2. 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.

3. 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. По каким признакам классифицируются автономные инверторы?

2. Как изменить частоту выходного напряжения инвертора последовательного типа?

3. Каково назначение элементов С _к, L _d в инверторе последовательного типа?

4. Объясните вид внешних характеристик инвертора последовательного типа.

5. Как снимаются регулировочные характеристики инвертора последовательного типа?

6. Как зависит напряжение на выходе инвертора от частоты?

7. От каких параметров и как зависит угол β в инверторе последовательного типа?

8. Как определить КПД инвертора последовательного типа?

9. Какой аварийный режим возникает при сбросе нагрузки до холостого хода в инверторе последовательного типа.

 

3.3.Лабораторная работа № 7. Исследование инвертора тока последовательно-параллельного типа

Цель работы

Изучение электромагнитных процессов, внешних, регулировочных и энергетических характеристик последовательно-параллельного автономного инвертора тока (АИТ) при активной нагрузке.

 

Принципиальная схема последовательно-параллельного инвертора то­ка в варианте однофазного мостового преобразователя представлена на рис. 3.12, а. На основании установленных выше характеристик параллельного и последовательного инвертора, для данной схемы, очевидно, сле­дует ожидать характеристики промежуточного вида [2]. Построенная на рис. 3.12, б векторная диаграмма, в частности, показывает, что значе­ние угла β≥β_min в данной схеме может быть обеспечено даже при неполной компенсации реактивного тока нагрузки током параллельных кон­денсаторов.

На основании векторной диаграммы и выводов, аналогичных

прове­денным при анализе параллельного и последовательного инверторов, мож­но получить следующие соотношения при расчете на одну фазу:

(3.11),

где

(3.12)

 

(3.13)

(3.14)

 

Выражения (3.11) – (3.14) оп­ределяют характеристики последовательно-параллельной схемы, построенные на рис. 3.13. Приведенная зави­симость β=ξ(Y *_нг) (рис. 3.13, а), в частности, показывает, что для последовательно-параллельного инвертора при некоторой средней относительной нагруз­ке имеет место минимальное значение угла выключения тиристоров. При всех осталь­ных значениях проводимости Y *_нг угол β возрастает, инвертор обладает как бы "абсолютной" устойчивостью коммутации от режима холостого хода до 2 – х – 3 – х крат­ных перегрузок и теоретически до режима короткого замыкания. Малая зависимость выходного напря­жения от проводимости нагрузки в широком диапазоне изменения послед­ней (рис. 3.13, б) определяют основное достоинство последовательно – параллельного инвертора.

Рис.3.12. Схема (а) и векторная диаграмма (б) последовательно- параллельного инвертора

 

 

 

Рис.3.13. Зависимости угла опережения зажигания (а) и напряжения нагрузки (б) от проводимости нагрузки для инвертора тока последовательно - параллельного типа

 

Вопросы для самоконтроля

1. Укажите достоинства последовательно-параллельного инвертора тока по сравнению с инверторами тока параллельного и последовательного типа.

 

Описание лабораторной установки смотри выше.

Перед выполнением лабораторной работы необходимо:

- изучить устройство, принцип работы, характеристики инвертора тока последовательно-параллельного типа при активной нагрузке [2];

- изучить программу лабораторной работы и подготовить черновик протокола лабораторной работы.

 

 

Исходные данные

Базовая точка (режим), для которой снимаются осциллограммы и через которую проходят снимаемые характеристики:

напряжение источника питания U _d = 25 В; ток нагрузки I _н = 0,25 А; коммутирующая емкость С_{к. пос} = 2 мкФ, С_к.пар =2 мкФ.

частота управления при режиме:

- инвертирования тока равна 1000 Гц;

-при резонансном режиме равна 800 Гц.

Базовая точка может быть изменена по указанию преподавателя.

 

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для исследования последовательно-параллельного автономного инвертора при работе в режиме инвертирования тока в соответствии с рис. 3.14, а для исследования последовательно-параллельного автономного инвертора при работе в резонансном режиме в соответствии с рис. 3.15. Дополнительные внешние соединения показаны штриховыми линиями.

2.Ручку регулятора тока нагрузки RP в модуле «Нагрузка» (Н) установить в положение «0», соответствующее максимальному току нагрузки (минимальному активному сопротивлению нагрузки RH).

3.Включить автомат QF 1 «Модуля питания стенда» (МПС).

4. Включить тумблер «Сеть» в модуле «Измеритель мощности».

5.Тумблером SA1 в модуле «Автономные инверторы» (АИ) включить питание системы управления.

6.Ручкой потенциометра «Частота» установить заданную частоту f.

7.Включить тумблер SA1 источника питания в модуле МПС. С помощью потенциометра RP1 установить заданное напряжение источника питания. 8.Ручкой регулятора тока нагрузки RP в модуле «Нагрузка» (Н) установить заданный (базовый) режим.

9.Проверить правильность установки частоты.

 

 

Рис.3. 14. Принципиальная схема для исследования последовательно-параллельного инвертора при работе в режиме инвертирования тока

Рис.3.15. Принципиальная схема для исследования последовательно-параллельного инвертора при работе в резонансном режиме