Промислова електроніка

Регулятор (стабілізатор) може бути увімкнено і зі сторони змінної напруги (до трансформатора).

Параметри вузлів випрямляча та їх елементів, режими їх роботи повинні бути узгоджені із заданими умовами роботи навантаження. Навантаження також вважають елементом випрямляча, бо зміни його опору в процесі роботи впливають на режим роботи всього пристрою.

Згладжуючий фільтр, стабілізатор (регулятор), а іноді й трансформатор можуть не входити до складу випрямляча, коли у них немає необхідності.

Крім вказаних вузлів, випрямляч може мати вузли і елементи захисту від короткого замикання, перевантаження, зниження напруги мережі та ін. (запобіжник, автоматичний вимикач, електронний пристрій захисту, елементи і вузли індикації наявності і значення напруги і струму, а також вузли діагностики працездатності).

Випрямлячі класифікують за числом фаз - однофазні та багатофазні (останні - найчастіше трифазні). За потужністю випрямлячі бувають малої потужності (до 100 Вт), середньої (до 10 кВт) і великої (понад 10 кВт).

Є некеровані випрямлячі та керовані. Перші будуються на некерованих вентилях - на діодах, другі - на керованих - наприклад, на тиристорах.

За принципом дії випрямлячі поділяються на однотактні та двотактні.

Однотактними називають випрямлячі, у яких по вторинній обмотці трансформатора струм протікає один раз за період напруги мережі і лише у одному напрямку.

Важливим параметром випрямляча є кратність пульсацій випрямленої напруги т - відношення частоти пульсацій випрямленої напруги до частоти мережі. У однотактних випрямлячів він відповідає числу фаз мережі.

Двотактними (двопівперіодними) називають випрямлячі, у яких по вторинній обмотці трансформатора струм за період напруги мережі протікає двічі і у різних напрямках. Кратність пульсацій у двотактних випрямлячів дорівнює подвоєному числу фаз.

Теорія випрямлячів зводиться до розробки аналітичних виразів, що зв'язують відомі параметри напруги мережі живлення і навантаження з невідомими параметрами, які характеризують роботу вентильної схеми. На підставі цього робиться вибір типу вентилів для конкретної схеми випрямляча та розрахунок його вузлів.

Порядок виконання роботи

1. Встановити в стенд панель однофазних випрямлячів.

1

Рисунок 1 - Схема дослідження випрямлячів

2. Встановити перемикач SА1 в положення 1, SА2 - 2, SА3 - 2, SА4 - 1, SА5 - 1, що відповідає однофазній схемі випрямлення без згладжую чого фільтра. Замалювати осцилограми вихідної напруги.

3. Встановити тумблер SА1 в положення 1, SА2 - 1, SА3 - 2, SА4 - 1, SА5 - 1, що відповідає двопівперіодній схемі випрямлення. Замалювати осцилограми вихідної напруги.

4. Встановити тумблер SА1 в положення 1, SА2 - 2, SА3 - 1, SА4 - 2, SА5 - 1, що відповідає однопівперіодній схемі випрямлення з ємкісним фільтром. Замалювати осцилограми вихідної напруги.

5 . Тумблери SА1, SА2, SА5 залишити без змін, а SА3 поставити в положення 2, SА4 - 2, що відповідає однопівперіодній схемі випрямлення з індуктивним фільтром. Замалювати осцилограми вихідної напруги.

Обробка результатів вимірювань|вимірів|.

1. Замалювати осцилограми вихідних напруг для випрямлячів з фільтрами та без фільтрів.

2. Проаналізувати осцилограми вихідних напруг.

3. Зробити висновки.

Контрольні питання

1. Поясніть, що таке випрямляч.

2. Наведіть структурну схему випрямляча.

3. Поясніть призначення функціональних вузлів випрямляча.

4. Назвіть ознаки, за якими класифікують випрямлячі.

5. Наведіть найбільш розповсюджені схеми випрямлячів.

6. Які експлуатаційні характеристики і параметри притаманні випрямлячам?

7. Поясніть принцип дії однопівперіодного випрямляча.

8. Поясніть принцип дії двопівперіодного випрямляча.

9. Які різновиди згладжуючих фільтрів Ви знаєте?

10. Поясніть специфіку роботи випрямляча на активне-ємнісне і активно-індуктивне навантаження.

Техніка безпеки

1. Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.

2. Пам'ятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.

3. Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.

4. Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.

5. Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.

6. Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.

7. Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.

8. Треба пам'ятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.

9. Слідкувати за межами вимірювання приборів.

10. У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №10

Тема: Дослідження тиристорних керованих випрямлячів

Мета: дослідити тиристорні керовані випрямлячі.

Устаткування: 1) універсальний стенд УЄ-100; 2) осцилограф Н-3013; 3) панель досліджуваних тиристорних випрямлячів.

Теоретичні обґрунтування

Можливість зміни значення постійної напруги на навантаженні за не обхідним законом у заданих межах може бути реалізована за допомогою керованих випрямлячів, що будуються на керованих вентилях наприклад, на тиристорах.

Перед тим, як розглядати конкретні схемні рішення керованих випрямлячів, спочатку ознайомимось з основними методами регулювань напруги постійного струму, які, перш за все, можна розділити на два види: такі, що забезпечують регулювання з боку змінного струму і такі, що забезпечують регулювання з боку постійного струму.

Регулювання з боку змінного струму можливе при використанні випрямних схем на некерованих вентилях, але при цьому необхідно вводити додаткові силові пристрої. Так можна:

змінювати значення змінної напруги, що подається на вентильну схему, перемиканням під навантаженням відводів вторинної обмотки трансформатора, змінюючи тим самим коефіцієнт трансформації останнього;

застосовувати регулятори змінного струму з рухомим струмознімачем (автотрансформатори) або з рухомою магнітною системою (індукційні регулятори).

Із боку постійного струму можливе регулювання безперервними й імпульсними методами.

При безперервних методах застосовують:

реостати і дільники напруги;

компенсаційні регулятори.

Через великі втрати енергії в елементах регулятора (надлишок напруги тут гаситься на увімкнених послідовно з навантаженням елементах, що принципово обумовлює низьке значення к.к.д., такі методи застосовують в малопотужних регуляторах.

У наш час найуживанішими є імпульсні методи регулювання. Це зумовлено отриманням на основі стрімкого розвитку напівпровідникових технологій силових електронних напівпровідникових приладів, що можуть працювати у ключовому режимі за досить високих напруг (тисячі вольт) і частот (десятки і сотні кілогерц) - польові і біполярні транзистори, СІТ-транзистори і БТІЗ, спеціальні види тиристорів.

Оскільки регулюючий елемент при реалізації імпульсних методів працює як ключ, то втрати енергії в ньому мінімальні, що визначає високий к.к.д. перетворюючих пристроїв.

Середнє значення постійної напруги на навантаженні U_d регулюється за цими методами за рахунок зміни співвідношення між тривалостями замкненого і розімкненого станів ключа, коли постійна напруга (наприклад, з виходу фільтра некерованого випрямляча) підмикається до навантаження або ні.

Напруга на виході регулятора має форму прямокутних імпульсів з амплітудою, що дорівнює е.р.с. джерела постійного струму.

Є декілька таких методів регулювання. Розглянемо основні з них.

* Метод широтно-імпульсного регулювання (ШІР) полягає у
і ому, що при сталому періоді надходження імпульсів змінюють їх тривалість - ширину. У результаті маємо:



де Е - е.р.с. джерела постійного струму; t - тривалість імпульсу; Т- період надходження імпульсів;

- коефіцієнт заповнення.

Змінюючи г, можна змінювати U_d від нуля (при г=0) до Е

* При частотно-імпульсному регулюванні (ЧІР) змінюють частоту (період) надходження імпульсів при їх фіксованій тривалості.

* За комбінованого регулювання змінюють період, тривалість імпульсів.

Останній метод найпростіший у реалізації, але при регулюванні постійної напруги отримання її постійного значення у часі на навантаженні, що забезпечується, як відомо, за допомогою фільтрів, вимагає використання елементів фільтра з масогабаритними параметрами, далекими від мінімально можливих. Це ж стосується і методу ЧІР.

Мінімальні параметри елементів фільтра забезпечує метод ШІР, оскільки за нього регулятор працює на фіксованій частоті.

До речі, ця частота, як правило, у багато разів перевищує частоту мережі змінного струму, що, тим більше, забезпечує мінімальні параметри елементів фільтра.

У порівнянні з іншими методами, метод ШІР забезпечує також кращі умови узгодження регулятора з мережею живлення (полегшене подавлення радіоперешкод, що передаються з регулятора у мережу).

Керовані випрямлячі широко використовуються для створення регульованих джерел напруги при регулюванні нагрівачів, освітлювальних приладів, швидкості обертання електродвигунів і т.п.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити схему керованого випрямляча і призначення всіх елементів.

2. Вставити плату лабораторної роботи в стенд.

3. Включити стенд, натиснувши кнопку “Мережа”. При цьому на стенді повинна загорітися індикаторна лампа вмикання в мережу.

4. Включити осцилограф тумблером “Мережа”.

1

Рисунок 1 - Схема дослідження керованого випрямляча

5. Підключая вхід осцилографа “У” до відповідних точок схеми, зняти осцилограми вхідної напруги, напруги на кожному тиристорі і на виході для декількох положень ручки змінного резистора R1.

6. По закінчені вимірів вимкнути осцилограф і стенд.

Обробка результатів вимірювань|вимірів|.

1. Замалювати осцилограми вихідних напруг для випрямлячів з фільтрами та без фільтрів.

2. Проаналізувати осцилограми вихідних напруг.

3. Зробити висновки.

Контрольні питання

1. Вкажіть методи регулювання напруги постійного струму.

2. Поясніть специфіку роботи імпульсних регуляторів напруги постійного струму.

3. Вкажіть переваги широтно-імпульсного методу регулювання перед іншими методами.

4. Поясніть, на чому ґрунтується принцип дії тиристорних керованих випрямлячів.

5. Поясніть роботу керованого однофазного двопівперіодного тиристорного випрямляча з нульовим виводом.

6. Поясніть форму напруги на тиристорі керованого однофазного двопівперіодного тиристорного випрямляча з нульовим виводом при роботі на активне навантаження.

7. Наведіть регулювальну характеристику керованого тиристорного випрямляча і поясніть характери її залежності при змінах кута керування.

8. що таке система імпульсно-фазового керування?

9. Які види систем імпульсно-фазового керування Ви знаєте?

10. Поясніть, у чому полягає принцип дії системи імпульсно-фазового керування з вертикальним керуванням.

Техніка безпеки

1. Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.

2. Пам'ятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.

3. Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.

4. Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.

5. Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.

6. Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.

7. Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.

8. Треба пам'ятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.

9. Слідкувати за межами вимірювання приборів.

10. У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.

Перелік рекомендованої літератури

1. Герасимов В.Г. Основы промышленной электроники. - М.: Высш.шк., 1986

2. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікрохемотехніка. - К.:Каравела, 2004

3. Герасимов В.Г., Князьков О.М, Краснопольский А.Е. и др. Основы промышелнной электроники. - М.: Высш.школа, 1978

ІНСТРУКЦІЯ

З охорони життєдіяльності під час проведення лабораторних робіт

Чинна інструкція розроблена згідно з вимогами “Правил улаштування електроустаткування” ДНА ОП 0,00-1.21-98 “Правил безпеки електроексплуатації електроустаткувань і споживача”.

I Загальна частина

1.1. Нагляд за робочим станом і безпечною експлуатацією електрообладнання стендів, лабораторних столів покладається наказом по технікуму на завідувача лабораторією, провідного спеціаліста, лаборанта, які мають відповідну кваліфікацію, досвід, атестовані з “Правил безпеки експлуатації електроустаткування споживача”.

1.2. До виконання лабораторних робіт допускаються студенти, які пройшли медичний огляд, вхідний інструктаж з техніки безпеки і позначкою у спеціальному журналі з техніки безпеки і особистим підписом викладача та студента за проведений інструктаж. Інструктаж проводиться один раз на семестр.

1.3. Студент. Який отримав допуск до лабораторної роботи, повинен:

1.3.1. Знати чинну інструкцію і дотримуватися її.

1.3.2. Знати загальний устрій механізму, на якому проводиться робота.

1.3.3. Знати правила технічної експлуатації.

1.3.4. Знати призначення приборів лабораторної роботи.

1.3.5. Знати правила першої допомоги особі, яка потрапила під дію струму, та спосіб надати їй першу допомогу.

1.3.6. Знати місце розташування аварійної кнопки вимкнення стендів.

1.4. Нагляд за виконанням чинної інструкції покладається на особу, відповідальну за безпеку робіт-викладача.

II Вимоги безпеки перед початком проведення лабораторних робіт

2.1 Перед кожною лабораторною роботою студент повинен прослухати інструктаж з техніки безпеки і підписатися у журналі інструктажів.

2.2 Перевірити освітлення робочого місця, провести зовнішній огляд роботи з метою безпеки його експлуатації. Огляд проводити при непрацюючих механізму з з вимкненою напругою.

2.3 Перевірити цілісність захисного заземлення корпусів електрообладнання.

2.4 Перевірити, щоб на робочому місці не було сторонніх речей, а також сторонніх осіб.

2.5 При виявленні пошкодження обладнання, пристроїв, пристосувань, засобів захисту, повідомити викладача.

2.6 При виявленні будь-якого зауваження повідомити викладача.

III Обов'язки студента під час виконання лабораторних робіт

3.1 Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторних робіт.

3.2 Пам'ятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.

3.3 Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.

3.4 Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.

3.5 Бігунок реостата необхідно установити згідно з інструкцією лабораторної роботи.

3.6 Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.

3.7 Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.

3.8 Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.

3.9 Щоб запобігти нещасний випадок при роботі з електричними машинами, одяг повинен бути щільним .

3.10 У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.

IV При проведенні лабораторних робіт студенту

ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ

4.1 Пустощі, грубощі.

4.2 Брати з інших лабораторних столів прилади, реостати, інше обладнання без дозволу викладача.

4.3 Самовільно залишати виконання лабораторної роботи, переходити до іншого столу.

4.4 Вмикати напругу на схему лабораторної роботи без попередньої перевірки і дозволу викладача.

4.5 Розмикати вторинні обмотки трансформатора струму, коли по первинним йде струм. Не можна розмикати кола з котушками, які мають велику кількість витків.

4.6 Залишати під напругою навчальну схему і прилади.

V Обов'язки студента після закінчення проведення лабораторної роботи

5.1 Після закінчення роботи студент зобов'язаний:

5.1.1. вимкнути електричну напругу схеми.

5.1.2. розібрати схему і привести в порядок робоче місце.

5.1.3. дані лабораторної роботи показати викладачу і здати робоче місце.

VI Вимоги безпеки при аварійних ситуаціях

6.1 При виникненні пожежі наданні сигналу про евакуацію персоналу з приміщення навчального корпусу, а також при виникненні механічних вражень , або вражень електричним струмом необхідно діяти у такій послідовності:

6.1.1 При виникненні пожежі необхідно прийняти заходи по евакуації студентів, подзвонити 01 та приступити до гасіння засобами, які є в аудиторії, кабінеті, а також з використанням пожежних гідрантів, і т.п.

6.1.2 При поданні і звукових сигналів необхідно забезпечити евакуацію студентів відповідно до плану, який знаходиться у кабінеті і у коридорі.

При враженні електричним струмом, механічних травм необхідно надати першу медичну допомогу, особливо при зупинці дихання і послабленні серцевої діяльності, визволити від дії електричного струму, подзвонити 03.