ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Схема трехфазного двухполупериодного выпрямителя (схема Ларионова) представлена на рис.2.2.1. Схема требует для своего построения шесть диодов и инвариантна к способу соединения первичных и вторичных обмоток трансформатора (ток всегда протекает под действием линейного напряжения ).

При работе на нагрузку данное выпрямительное устройство характеризуется следующими соотношениями:

· среднее значение напряжения на нагрузке ;

· максимальное обратное напряжение на каждом диоде ;

· среднее, действующее и максимальное значения прямого тока диодов , , ;

· коэффициент использования трансформатора по мощности ;

· действующее значение тока и напряжения вторичной обмотки трансформатора , ;

· минимальная требуемая мощность вторичной обмотки трансформатора ;

· частота и коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя , .

Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка для исследований показана на рис.2.2.2, она содержит:

· источник трехфазного синусоидального напряжения (Inductive Source with neutral);

· трехфазный диодный мост (Universal Bridge);

· активно-индуктивную нагрузку (R,L);

· обратный диод (Diode);

· измерители мгновенных токов в источнике питания (I1) и нагрузке (I load);

· измеритель мгновенного напряжения на нагрузке (U Load);

· блок для измерения гармонических составляющих тока питания (Fourier I1);

· блок для измерения постоянной составляющей (среднего значения) тока нагрузки (Fourier I0) и аналогичный блок для измерения среднего значения напряжения на нагрузке (Fourier U0);

· блок для измерения среднего значения тока в диоде выпрямителя (Fourier D0);

· блок для наблюдения мгновенных значений тока в цепи питания, тока нагрузки и напряжения на нагрузке (Scope);

· блок для наблюдения и измерения мгновенных значений величин, которые выбраны в поле Measurement соответствующих блоков (Multimeter);

· блок для измерения амплитудного значения первой гармоники тока и ее фазы в цепи питания (Display1) - блок для измерения средних значений тока и напряжения на нагрузке и среднего тока в диоде выпрямителя (Display).

Окно настройки параметров источника питания показано на рис.2.2.3. В полях задаются:

· амплитуда фазного напряжения в вольтах (Phase-to-ground peak voltage, V);

· начальная фаза напряжения в градусах (Phase angle of phase A, deg);

· частота напряжения в герцах (Frequency, Hz);

· внутренние параметры источника.

Окно настройки выпрямителя показано на рис.2.2.4.

Все остальные блоки практически повторяют те, которые подробно рассмотрены в лабораторной работе №1. Следует, однако, иметь в виду, что основная частота для блоков Fourier I0 и Fourier U0 равна 300 Гц, так как измерения проводятся на выходе трехфазного мостового выпрямителя.

Порядок проведения лабораторной работы. Исследование трехфазного мостового выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку проводится на виртуальной установке рис.2.2.2.

Параметры нагрузки задаются так, чтобы постоянная времени нагрузки находилась в пределах ( частота источника).

Параметры моделирования задаются на вкладке Simulation/Simulation Parameters/Solver рис.2.2.5. В поле Max step size устанавливается значение шага моделирования, это же значение устанавливается в поле Sample time всех блоков, которые имеют это поле. В оставшихся полях можно оставить то, что компьютер устанавливает по умолчанию.

3.1 Изменяя сопротивление нагрузки от 10 Ом до 100 Ом с шагом 10 Ом и индуктивность нагрузки так, чтобы постоянная времени оставалась постоянной, измерить и рассчитать основные характеристики выпрямителя.

Результаты моделирования занести в таблицу 2.2.1

Таблица 2.2.1

Данные	Измерения
Гн	Ом	А	В	А	град	А	В	А

Принимаем, что амплитуда источника питания . Амплитуда первой гармоники тока в источнике питания и начальная фаза этого тока определяются по показаниям Display1. Ток и напряжение на нагрузке, а также средний ток в диоде определяются по показаниям Display. Мгновенные значения тока питания, тока и напряжения на нагрузке можно наблюдать на экране осциллоскопа. Для одного из расчетов представить эти зависимости (экран осциллоскопа) в отчете.

По завершению очередного моделирования появляется графическое окно блока Multimeter с кривыми мгновенных значений напряжения и тока диода, и определяются максимальные значения этих величин.

Вычисление полной и активной мощности, потребляемой выпрямителем от источника питания по первой гармонике, а также мощности в нагрузке, осуществляется по выражениям:

Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.2.2.

Таблица 2.2.2

Вычисления
ВА	Вт	Вт

3.2 По результатам таблицы 2.2.1 и таблицы 2.2.2 строятся:

· внешняя (нагрузочная) характеристика выпрямителя ;

· энергетические характеристики выпрямителя ;

· энергетические характеристики выпрямителя .

3.3 Исследовать трехфазный мостовой выпрямитель при работе на активно-индуктивную нагрузку с учетом коммутации. При выполнении этого пункта в окне параметров источника в поле Source Inductance нужно задать величину индуктивности порядка 0.01-0.1Гн. Порядок выполнения работы аналогичен рассмотренному выше, по п.3.1,3.2.