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
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 характеристикаUн=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.