ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРНОГО ОДНОФАЗНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ. СЭС. Исследование тиристорного однофазного мостового выпрямителя

• Название: Исследование тиристорного однофазного мостового выпрямителя
• Анкор: ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРНОГО ОДНОФАЗНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
• Дата: 25.06.2020
• Размер: 0.91 Mb.
• Имя файла: СЭС.docx
• Тип: Исследование; #132555

ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРНОГО ОДНОФАЗНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Цель и задачи лабораторной работы

Основной целью лабораторной работы является изучение работы однофазного тиристорного мостового управляемого выпрямителя, питающего двигатель постоянного тока.

В процессе выполнения лабораторной работы необходимо:

- изучить принцип работы однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя,

- выполнить моделирование системы питающая сеть – управляемый выпрямитель – нагрузка,

- исследовать режимы работы управляемого однофазного мостового выпрямителя.

Схема однофазного мостового тиристорного выпрямителя, питающего двигатель постоянного тока (ДПТ), представлена на рисунке 1.



Рисунок 1 –Схема однофазного управляемого выпрямителя

Исходные данные в соответствии с 1 вариантом представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Параметры источника питания, передающей сети и нагрузки (ДПТ)
Источник питания
Напряжение, U, В	380
Частота,f,Гц	60
Нагрузка (ДПТ)
Активное сопротивлениеRЛ, Ом	0.8
Индуктивное сопротивление LЛ, Гн	10·10-3
Параметры мостового управляемого выпрямителя
RS,Ом	0.8·104

Продолжение таблицы 1.

Параметры источника питания, передающей сети и нагрузки (ДПТ)
CS, Ф	0.2·10-6
Ron, Ом	2·10-3
Lon, Гн	0.001
Vf, В	0.8
Амплитуда импульсов	5
Длительность импульсов ∆t	0.0006
Исследуемые режимы раб. однофазн. выпр.
Угол открытия тиристора αI	40
Угол открытия тиристора αII	80

Модель однофазного тиристорного мостового выпрямителя представлена на рисунке 2.



Рисунок 2 – Модель однофазного управляемого выпрямителя

Панели настройки основных элементов модели однофазного управляемого выпрямителя представлены на рисунках 3-5.



Рисунок 3 – Панель настройки однофазного управляемого выпрямителя



Рисунок 4 – Панель настройки нагрузки



Рисунок 5 – Панель настройки источника питания

Модель системы управления управляемого выпрямителя представлена на рисунке 6.



Рисунок 6 – Модель системы управления управляемого выпрямителя
(Controlsystem)

Панели настройки основных элементов системы управления представлены на рисунках 7-8.



Рисунок 7 – Панель настройки блока Saturation



Рисунок 8 – Панель настройки блока Transport Delay

Осциллограммы выходных сигналов формирователя импульсов представлены на рисунке 9.



Рисунок 9 – Осциллограммы выходных сигналов формирователя импульсов

Результаты моделирования режимов однофазного мостового выпрямителя представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты моделирования

	Измерения								Вычисления
α	UН.ср	IН.ср	I1max	φ1	IТ.ср	ITmax	КНСI	S1		P1	Q1	РT
200	120.2	60.08	82.52	-33.43	42.9	41.25	0.26	9077,2		7575,46	5000,79	344,05
300	111.9	55.94	78.25	-39.4	40.33	39.13	0.23	8607,5		6651,30	5463,44	323,41
400	100.2	50.08	71.82	-46.26	36.61	35.93	0.19	7900,2		5462,10	5707,77	293,53
500	85.4	42.71	63.33	-53.44	31.92	31.68	0.12	6966,3		4149,58	5595,57	255,86
600	67.93	33.96	52.9	-60.58	26.46	26.44	0.03	5819		2858,34	5068,60	212,03
700	57.64	28.82	46.5	-64.32	23.3	23.26	0.06	5115		2216,56	4609,78	186,67
800	48.54	24.27	40.36	-67.54	20.35	20.18	0.13	4439,6		1696,10	4102,84	163,00
900	39.48	19.74	33.78	-70.82	17.24	16.89	0.21	3715,8		1220,78	3509,54	138,06
1000	30.81	15.4	27.08	-74	14.11	13.54	0.29	2978,8		821,07	2863,41	112,97
1100	22.84	11.42	20.59	-77.09	11.05	10.3	0.39	2264,9		506,02	2207,65	88,45
1200	15.85	7.93	14.64	-79.92	8.19	7.33	0.5	1610,4		281,86	1585,54	65,55
1300	10.07	5.04	9.5	-82.51	5.64	4.76	0.64	1045		136,22	1036,08	45,13
1400	5.64	2.82	5.42	-84.79	3.49	2.71	0.81	596,2		54,14	593,74	27,92
1500	2.59	1.29	2.52	-86.67	1.83	1.26	1.05	277,2		16,10	276,73	14,64
1600	0.82	0.41	0.8	-87.87	0.7	0.4	1.4	88		3,27	87,94	5,60
1700	0.11	0.05	0.09	-85.78	0.13	0.05	2.46	9,9		0,73	9,87	1,04

Полная, активная и реактивная мощности по первой гармонике, потребляемые выпрямителем, для однофазного мостового выпрямителя вычисляются в соответствии с выражениями (1), (2), (3):

	(1)
	(2)
	(3)

где U_max – максимальное значение (амплитуда) напряжения источника питания,

I_1.max – максимальное значение первой гармоники тока источника питания,

φ₁ – фаза первой гармоники тока.

Потери мощности в тиристоре управляемого выпрямителя рассчитываются по выражению (4):

(4)

где U_f и R_on - заданные параметры тиристора (исходные данные).

Регулировочная характеристика управляемого мостового выпрямителя U_Нср = f₁ (α) представлена на рисунке 10.



Рисунок 10 – Зависимость U_Нср = f₁ (α)

Внешняя характеристика управляемого мостового выпрямителя U_Нср = f₂ (I_Н.ср) представлена на рисунке 11.



Рисунок 11 – Зависимость U_Нср = f₂ (I_Н.ср)

Энергетические характеристики управляемого мостового выпрямителя представлены на рисунках 12-17.



Рисунок 12 – Зависимость S₁ = f₃ (I_Н.ср)



Рисунок 13 – Зависимость P₁ = f₄ (I_Н.ср)



Рисунок 14 – Зависимость Q₁ = f₅ (I_Н.ср)



Рисунок 15 – Зависимость P_T = f₆ (I_Н.ср)



Рисунок 16 – Зависимость I_{Т, ср} = f₇ (I_Н.ср)



Рисунок 17 – Зависимость I_Т.max = f₈ (I_Н.ср)

Зависимость коэффициента несинусоидальности тока цепи питания от угла открытия тиристоров α представлены на рисунке 18.



Рисунок 18 – Зависимость К_НСI = f(α)

Результаты исследования гармонического состава тока источника питания выпрямителя представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Результаты исследования гармонического состава тока источника питания выпрямителя

n	Значение амплитуды гармоник тока In.max
	αI = 40	αII = 80
1	82.5	46.5
2	0.001	0.004
3	16.22	1.996
4	0.002	0.001
5	9.4	1.19
6	0.003	0.0002
7	6.28	0.8

Продолжение таблицы 3

n	Значение амплитуды гармоник тока In.max
	αI = 40	αII = 80
8	0.007	0.006
9	4.4	0.6
10	0.003	0.006
11	3.17	0.47
12	0.0007	0.0003
13	2.27	0.37
14	0.0005	0.001
15	1.58	0.3

Осциллограммы мгновенных значений тока источника энергии (I1), а также тока (I Load) и напряжения (V Load) на выходе выпрямителя при двух различных углах α представлены на рисунках 19-20.



Рисунок 19 – Осциллограммы мгновенных значений при α_I = 40



Рисунок 20 – Осциллограммы мгновенных значений при α_II = 80

Спектры гармонического состава тока источника питания выпрямителя при заданных значениях угла открытия тиристоров α_I и α_IIпредставлены на рисунках   21-22.



Рисунок 21 – Спектры гармонического состава тока источника питания выпрямителя при значении α_I = 40



Рисунок 22 – Спектры гармонического состава тока источника питания выпрямителя при значении α_II = 80