Характеристики и параметры биполярных транзисторов Исследование полупроводникового стабилизатора напряжения

Лабораторные работы по теории электрических цепей

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №19

Исследование управляемого тиристорного выпрямителя

Цель работы:

Ознакомиться с импульсно-фазовым способом управления тиристором.

Изучить принци действия и устройство однофазного управляемого тиристорного выпрямителя. Первое правило Кирхгофа Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся а узле, равна нулю

Снять временные диаграммы и угловую характериситику управляемого выпрямителя при работе на активную нагрузку.

1. Описание лабораторной установки

Исследуемый однофазный управляемый выпрямитель (рис.1) содержит:

тиристор Т, включенный по однополупериодной схеме выпрямления;

фазосмещающее устройство - мостовой  фазовращатель МФВ;

блок формирования импульсов БФИ;

блок питания схемы управления БПУ.

Управляемый выпрямитель позволяет изменять величину выпрямленного напряжения. Регулирование напрячжения на выходе выпрямителя сводится к управлению моментом отпирания тиристора Т. Это достигается за счет изменения сдвига фаз между анодным напряжением и напряжением, падаваемым на управляющий электрод тиристора.

В схеме реализован импульсно-фазовый способ управления по, так называемому, “горизонтальному принципу”. На управляющий электрод тиристора подаются импульсы напряжения UY (рис.2), которые могут сдвигаться во времени по отношению к моменту появления положительной полуволны напряжения на аноде тиристора. В результате меняется момент отпирания тиристора. Начиная с этого момента и до конца положительной полуволны анодного напряжения тиристор находится в открытом состоянии.

Фазовый сдвиг a, соответствующий моменту отпирания тиристора, называется углом управления.

При работе выпрямителя на активную нагрузку RH, среднее значение выпрямленного напряжения определяется выражением:

(1)

где U0 - среднее значение напряжения неуправляемого выпрямителя.


Рис. 1


Рис. 2

На рис. 2 (а), (б), (в) изображены кривые выпрямленного напряжения для трех значений угла управления: a = 0, a = 900, a = 1800.

Для четкого и надежного отпирания тиристора управляющие импульсы должны иметь крутой фронт и достаточную амплитуду. Формирование управляющих импульсов осуществляется блоком БФИ.

Для изменения времени прихода импульсов на управляющий электрод тиристора необходимо смещать фазу напряжения, поступающего на вход БФИ. Если это напряжение, оставаясь неизменным по амплитуде, перемещается вдоль оси абсцисс, то такой принцип управления называют “горизонтальным”.

На схеме рис. 1 напряжение в цепь управления тиристора Т подается через блок БФИ от мостового фазовращателя МФВ. Фазовращатель состоит из трансформатора Тр-1 с выводом средней точки вторичтой обмотки, конденсатора С1 и переменного резистора R1.

Рис. 3

При изменении R1 от нуля до максимального значения фаза напряжения на диагонали моста Ucd плавно изменяется от 00 до 1800. Для иллюстрации на рис.3 приведена векторная диаграмма мостового фазовращателя.

Из диаграммы видно, что при изменении сопротивления резистора в пределах 0 £ R1 < ¥ конец вектора Ucd перемещается по дуге окружности от точки а до точки b. При этом вектор Ucd, оставаясь неизменным по величине, поворачивается на 1800.

Амплитуда синусоидального напряжения между базой и эмиттером достаточна для создания насыщенного состояния транзистора. В отрицательный полупериод, когда база транзистора приобретает более низкий потенциал, чем эмиттер, транзистор V открывается и выходит в режим насыщения. В положительный полупериод транзистор закрывается. Вследствие этого выходное напряжение на коллекторе имеет трапецеидальную форму. Среднее значение напряжения на выходе неуправляемого выпрямителя, выполненного по однополупериодной схеме

Литература

Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

Теоретические основы электротехники. Учеб. для вузов. В трех т. Под общ. ред. К.М.Поливанова. Т.1. К.М.Поливанов. Линейные электрические цепи с сосредоточенными постоянными. –М.: Энергия- 1972. –240с.

Контрольные вопросы

Как в формуле разложения учитываются при наличии источника синусоидальной ЭДС источники других типов, а также ненулевые начальные условия?

Как целесообразно проводить расчет переходных процессов операторным методом в сложных цепях при синусоидальном питании?

Проведите сравнительный анализ классического и операторного методов.

Какие этапы включает в себя операторный метод расчета переходных процессов?

Из формулы включения на какое напряжение вытекают другие варианты ее записи? Запишите формулы включения.

В каких случаях применяются формулы включения?

Чему численно соответствуют переходная проводимость и переходная функция по напряжению?


Исследование управляемого тиристорного выпрямителя