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 U_d = 29 В, R_н=300 Ом, U _{н эфф}=125 В, η_т= 0,94, Х_Lн = 0.

Из формулы:

ηm=Uн эфф2Ud∙Id∙Rн

выразим I_d 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 t_в = 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 U_н=f(I_н) 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 U_н=f(I_н) 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 U_н=f(I_н) 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 U_н=f(I_н) при частоте 2,5 кГц
2.4 Снять и построить переходную характеристику I_d=f(I_н) 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 I_d=f(I_н) 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 I_d=f(I_н) 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 U_н при частоте 500 Гц



Рисунок 11 – Осциллограммы U_н при частоте 2500 Гц



Рисунок 12 – Осциллограммы I_н при частоте 500 Гц



Рисунок 13 – Осциллограммы I_н при частоте 2500 Гц



Рисунок 14 – Осциллограммы I_vt при частоте 500 Гц



Рисунок 15 – Осциллограммы I_vt 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.