Министерство образования и науки Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
ОТЧЕТ
по лабораторной работе
«ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ИНВЕРТОРА ТОКА»
«ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА»
Выполнили
студенты группы 367-3
___________ / Абрамёнок Н.Б.
___________ / Кукла В.А./
Преподаватель
___________ / Мишуров В.С./
2011
Введение
Целью данной работы является изучение принципа работы однофазного автономного инвертора.
1. Схема экспериментальной установки.
Рисунок 1 – Схема автономного инвертора тока
2.
Результаты работы и их анализ.
2.1. Рассчитать амплитуду тока, протекающего через тиристор при Ud
=29 В, Rн
=300 Ом, U н эфф
=125 В, ηт
= 0,94, ХLн
= 0.
Из формулы:
ηm=Uн эфф2Ud∙Id∙Rн
выразим Id
и подставим данные:
Id=Uн эфф2Ud∙ηm∙Rн=125229∙0,94∙300=1,9 А
2.2 Рассчитать минимальный угол опережения β, если время включения тиристора равно tв
= 100 мкс.
Время, предоставляемое для восстановления его запирающих свойств тиристора:
θmin=360∙f∙tв
Угол опережения можно найти из выражения:
β=θmin=360∙f∙tв
Тогда для трех значений частоты которые использовались в работе 500 Гц, 995 Гц и 2,5 кГц, найдем значение β:
β1=360*500*10-4=18 град
β2=360*995*10-4=35,82 град
β3=360*2500*10-4=90 град
2.3 Снять и построить внешнюю характеристику Uн
=f
(Iн
) для разных значений частоты.
Таблица 1. Точки выходной характеристики при частоте 500 Гц
| Uн, В
|
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0,2 |
| Iн, A
|
0,26 |
0,3 |
0,35 |
0,39 |
0,435 |
0,485 |
0,54 |
0,61 |
0,68 |
0,72 |
0,77 |
Рисунок 1 – Внешняя характеристика Uн
=f
(Iн
) при частоте 500 Гц
Таблица 2. Точки выходной характеристик при частоте 995 Гц
| Uн, В
|
Iн, A
|
| 10,5 |
0,24 |
| 10 |
0,26 |
| 9,5 |
0,27 |
| 9 |
0,29 |
| 8,5 |
0,305 |
| 8 |
0,325 |
| 7,5 |
0,34 |
| 7 |
0,36 |
| 6,5 |
0,38 |
| 6 |
0,405 |
| 5,5 |
0,42 |
| 5 |
0,445 |
| 4,5 |
0,47 |
| 4 |
0,49 |
| 3,5 |
0,51 |
| 3 |
0,535 |
| 2,5 |
0,56 |
| 2 |
0,58 |
| 1,5 |
0,64 |
| 1 |
0,675 |
| 0,2 |
0,72 |
Рисунок 2 – Внешняя характеристика Uн
=f
(Iн
) при частоте 995 Гц
Таблица 3. Точки внешней характеристики при частоте 2,5 кГц
| Uн, В
|
Iн, A
|
| 12,4 |
0,2 |
| 11,5 |
0,21 |
| 11 |
0,21 |
| 10,5 |
0,22 |
| 10 |
0,22 |
| 9,5 |
0,23 |
| 9 |
0,235 |
| 8,5 |
0,24 |
| 8 |
0,26 |
| 7,5 |
0,265 |
| 7 |
0,28 |
| 6,5 |
0,29 |
| 6 |
0,3 |
| 5,5 |
0,32 |
| 5 |
0,34 |
| 4,5 |
0,36 |
| 4 |
0,38 |
| 3,5 |
0,4 |
| 3 |
0,43 |
| 2,5 |
0,45 |
| 2 |
0,48 |
| 1,5 |
0,51 |
| 0,2 |
0,57 |
Рисунок 3 - Внешняя характеристика Uн
=f
(Iн
) при частоте 2,5 кГц
2.4 Снять и построить переходную характеристику Id
=f
(Iн
) для разных значений частоты.
Таблица 4. Точки переходной характеристики при частоте 500 Гц
| Iвх, А
|
Iн, А
|
| 1,42 |
0,78 |
| 1,32 |
0,72 |
| 1,25 |
0,68 |
| 1,18 |
0,64 |
| 1,14 |
0,61 |
| 1,075 |
0,58 |
| 1,02 |
0,55 |
| 0,96 |
0,52 |
| 0,91 |
0,49 |
| 0,86 |
0,46 |
| 0,83 |
0,44 |
| 0,78 |
0,42 |
| 0,74 |
0,39 |
| 0,69 |
0,37 |
| 0,64 |
0,34 |
| 0,6 |
0,32 |
| 0,56 |
0,3 |
| 0,52 |
0,27 |
| 0,49 |
0,25 |
Рисунок 4 – Переходная характеристика Id
=f
(Iн
) при 500 Гц
Таблица 5. Точки переходной характеристики при частоте 2,5 кГц
| Iвх, А
|
Iн, А
|
| 0,81 |
0,19 |
| 0,8 |
0,2 |
| 0,77 |
0,2 |
| 0,76 |
0,21 |
| 0,75 |
0,21 |
| 0,74 |
0,22 |
| 0,72 |
0,22 |
| 0,72 |
0,23 |
| 0,73 |
0,25 |
| 0,735 |
0,26 |
| 0,75 |
0,27 |
| 0,76 |
0,28 |
| 0,78 |
0,3 |
| 0,81 |
0,31 |
| 0,84 |
0,33 |
| 0,86 |
0,35 |
| 0,9 |
0,36 |
| 0,91 |
0,37 |
| 0,96 |
0,39 |
| 1,02 |
0,42 |
| 1,08 |
0,45 |
| 1,14 |
0,48 |
| 1,2 |
0,5 |
| 1,3 |
0,55 |
Рисунок 5 – Переходная характеристика Id
=f
(Iн
) при 2,5 кГц
2.5 Снять и построить характеристику UвхUн=f(B) для разных значений частоты.
Таблица 6. Значения эксперимента при частоте 2500 Гц
| Uвх, В
|
Uн, В
|
Uвх/Uн
|
w, рад/с
|
C, Ф
|
R, Ом
|
B
|
| 4,6 |
1 |
4,60 |
15700 |
4,70E-05 |
57,89 |
0,023 |
| 4,75 |
1,5 |
3,17 |
15700 |
4,70E-05 |
53,78 |
0,025 |
| 4,85 |
2 |
2,43 |
15700 |
4,70E-05 |
49,67 |
0,027 |
| 4,9 |
2,6 |
1,88 |
15700 |
4,70E-05 |
45,56 |
0,030 |
| 5,2 |
3,4 |
1,53 |
15700 |
4,70E-05 |
41,45 |
0,033 |
| 5,4 |
4,6 |
1,17 |
15700 |
4,70E-05 |
37,34 |
0,036 |
| 5,5 |
5,4 |
1,02 |
15700 |
4,70E-05 |
33,23 |
0,041 |
| 5,6 |
6,4 |
0,88 |
15700 |
4,70E-05 |
29,12 |
0,047 |
| 5,6 |
7,5 |
0,75 |
15700 |
4,70E-05 |
25,01 |
0,054 |
| 5,6 |
8,5 |
0,66 |
15700 |
4,70E-05 |
20,9 |
0,065 |
| 5,6 |
9,5 |
0,59 |
15700 |
4,70E-05 |
16,79 |
0,081 |
| 5,5 |
10 |
0,55 |
15700 |
4,70E-05 |
12,68 |
0,107 |
| 5,6 |
10,7 |
0,52 |
15700 |
4,70E-05 |
8,57 |
0,158 |
| 5,5 |
11,5 |
0,48 |
15700 |
4,70E-05 |
4,46 |
0,304 |
Рисунок 6 – Внешняя характеристика UвхUн=f(B) при частоте 2500 Гц
Таблица 7. Значения эксперимента при частоте 500 Гц
| Uвх, В
|
Uн, В
|
Uвх/Uн
|
w, рад/с
|
C, Ф
|
R, Ом
|
B
|
| 6,2 |
8,6 |
0,72 |
15700 |
4,70E-05 |
4,20 |
0,322 |
| 6,1 |
8,1 |
0,75 |
15700 |
4,70E-05 |
8,06 |
0,168 |
| 5,9 |
7,5 |
0,79 |
15700 |
4,70E-05 |
11,91 |
0,114 |
| 5,8 |
7 |
0,83 |
15700 |
4,70E-05 |
15,76 |
0,086 |
| 5,75 |
6,4 |
0,90 |
15700 |
4,70E-05 |
19,62 |
0,069 |
| 5,6 |
6 |
0,93 |
15700 |
4,70E-05 |
23,47 |
0,058 |
| 5,55 |
5,45 |
1,02 |
15700 |
4,70E-05 |
27,32 |
0,050 |
| 5,4 |
4,95 |
1,09 |
15700 |
4,70E-05 |
31,18 |
0,043 |
| 5,3 |
4,45 |
1,19 |
15700 |
4,70E-05 |
35,03 |
0,039 |
| 5,2 |
3,9 |
1,33 |
15700 |
4,70E-05 |
38,88 |
0,035 |
| 5,05 |
3,45 |
1,46 |
15700 |
4,70E-05 |
42,73 |
0,032 |
| 4,9 |
3 |
1,63 |
15700 |
4,70E-05 |
46,59 |
0,029 |
| 4,8 |
2,45 |
1,96 |
15700 |
4,70E-05 |
50,44 |
0,027 |
| 4,7 |
1,95 |
2,41 |
15700 |
4,70E-05 |
54,29 |
0,025 |
| 4,4 |
1 |
4,40 |
15700 |
4,70E-05 |
58,15 |
0,023 |
Рисунок 6 – Внешняя характеристика UвхUн=f(B) при частоте 500 Гц
2.6 Зарисовать осциллограммы токов и напряжений для различных значений частоты и коммутирующей емкости.
Рисунок 8 – Осциллограммы U1
при частоте 500 Гц
Рисунок 9 – Осциллограммы U1
при частоте 2500 Гц
Рисунок 10 – Осциллограммы Uн
при частоте 500 Гц
Рисунок 11 – Осциллограммы Uн
при частоте 2500 Гц
Рисунок 12 – Осциллограммы Iн
при частоте 500 Гц
Рисунок 13 – Осциллограммы Iн
при частоте 2500 Гц
Рисунок 14 – Осциллограммы Ivt
при частоте 500 Гц
Рисунок 15 – Осциллограммы Ivt
при частоте 2500 Гц
2.7 По снятым осциллограммам определить угол опережения для различных значений частоты и коммутирующей емкости.
Для частоты 2500 Гц угол опережения β=27 град
Для частоты 500 Гц угол опережения β= град
3 Ответы на контрольные вопросы
3
.1 Поясните принцип работы автономного инвертора тока.
Кривая выходного напряжения Uн = Uc формируется путем периодического перезаряда конденсатора С в цепи с источником питания Е и дросселем Ld при поочередном отпирании тиристоров. С помощью напряжения на конденсаторе осуществляется запирание одного тиристора при отпирании другого.
3
.2 Поясните ход внешней характеристики автономного инвертора тока.
При возрастании В, т.е. увеличении Iн уменьшается время разряда конденсатора на нагрузку, снижается напряжение на нагрузке и уменьшается угол опережения.
3
.3 Чем объясняется подъем характеристики Id=f(Iн) при малых значениях тока нагрузки?
Подъем кривой входного тока при малых значениях тока нагрузки характеризует режим, при котором энергия, накопленная в конденсаторе, больше энергии, потребляемой в активном сопротивлении нагрузки. Следовательно, для перезаряда конденсатора потребуется дополнительная энергия.
3
.4 Назначение обратного выпрямителя в схеме автономного инвертора тока.
АИТ имеют сильную зависимость выходного напряжения от параметров нагрузки (реактивной мощности конденсатора, а также активной и реактивной составляющих мощности нагрузки), поэтому не обходимо принимать меры по управлению и стабилизации выходного напряжения.
3
.5 Чем определяется минимальное значение угла θ?
Минимальное значение угла θ определяется временем запирания тиристора.
3
.6 Почему параллельный инвертор тока нормально работает только в определенном диапазоне коэффициента нагрузки В?
Так как при малых значениях В возникает опасность появления перенапряжений, при больших значениях В угол опережения становится недостаточным и происходит срыв инвертирования.
3
.7 Приведите пример транзисторного варианта инвертора тока.
3
.8 Назовите обязательные условия формирования управляющих сигналов для транзисторного инвертора тока.
Необходимо чтобы транзистор работал в режиме ключа.
3
.9 Приведите пример реализации трехфазного тиристорного инвертора тока. Поясните алгоритм работы тиристоров.
3
.10 Какие особенности вносит в работу автономного инвертора тока обратный управляемый выпрямитель по сравнению с неуправляемым выпрямителем?
Неуправляемый выпрямитель потребляет от источника переменного тока активную мощность, а управляемый выпрямитель как активную, так и реактивную.
3
.11 В чем заключается преимущество АИТ с индуктивно-тиристорным компенсатором перед АИТ с обратным выпрямителем?
Преимущество индуктивно-тиристорных компенсаторов перед обратными выпрямителями в автономных инверторах тока заключается в том, что они практически не потребляют активной мощности.
|