Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Совещание руководителей РМО учителей математики «Изучение инструктивно-методических писем и методических рекомендаций по вопросам введения ФГОСООО по ...полностью>>
'Документ'
«Вот скрипнула калитка… Вот прозвучали шаги под окнами… Я слышу, как он открывает дверь. Сейчас он войдёт, и между нами произойдёт самая обыкновенная ...полностью>>
'Рабочая программа'
Программа данного курса соответствует образовательному стандарту и полностью реализует федеральный компонент среднего образования по географии в 10 – ...полностью>>
'Документ'
Получатель книг (ФИО) Тел. Подпись « » 015 г....полностью>>

Главная > Методические указания

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Стальная М.И., Черемисин П.С.

Электронный обучающий комплекс по дисциплине «Преобразовательная техника»

Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов энергетических специальностей

Барнаул 2010 г.

УДК 621.314.632(075.5)

Стальная М.И., Черемисин П.С. Электронный обучающий комплекс по дисциплине «Преобразовательная техника» Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов энергетических специальностей. – Барнаул: АлтГТУ, 2010. - 58 с.

Рассмотрено и одобрено

на заседании кафедры АЭП и ЭТ

Протокол № 11 от 14.01. 2010 г.

ВВЕДЕНИЕ

Полупроводниковые преобразователи электрической энергии – выпрямители и инверторы – нашли широкое применение в различных областях промышленности, на железнодорожном транспорте, судах, самолетах и т.д. Они используются для электропитания процессов электролиза в цветной металлургии и химической промышленности, для электропитания систем электроприводов постоянного тока различного назначения и мощности, для возбуждения крупных электрических генераторов, для тяговых подстанций и электроприводов переменного тока, а также для удовлетворения многих других потребителей народного хозяйства.

Поэтому для закрепления теоретического материала, прочитанного в курсе ”Преобразовательная техника”, предлагается студентам выполнить курс лабораторных работ, в которых студенты должны будут (по вариантам) провести исследования различных типов выпрямителей.

При выполнении лабораторных работ рекомендуется использовать учебные материалы, которые указаны в списке литературы.

Варианты заданий к Лабораторным работам

Таблица I

Номер варианта

Параметры

Источника питания

Трансформатора

Амплитуда напряжения U1 (Реак amplitude, V)

Номинальная мощность трансформатора (Nominal power, Pn)

Параметры

первичной обмотки (Winding 1 parameters)

Параметры вторичной обмотки (Winding 2 parameters)

V1

R1

L1

V2

R2

L2

1

350

5000

247

0,2

0,8

104

0,2

0,8

2

340

4015

240

0,19

0,79

123

0,19

0,79

3

330

5038

233

0,18

0,78

40

0,18

0,78

4

320

3250

226

0,17

0,77

35

0,17

0,77

5

310

1903

219

0,16

0,76

24

0,16

0,76

6

300

7648

212

0,15

0,75

78

0,15

0,75

7

290

1850

205

0,14

0,74

33

0,14

0,74

8

280

7930

198

0,13

0,73

88

0,13

0,73

9

270

5020

191

0,12

0,72

67

0,12

0,72

10

260

6866

184

0,11

0,71

28

0,11

0,71

11

250

4457

177

0,1

0,7

144

0,1

0,7

12

240

1324

170

0,3

0,69

27

0,3

0,69

13

230

7543

163

0,29

0,68

31

0,29

0,68

14

220

4620

156

0,28

0,67

59

0,28

0,67

15

210

3631

148

0,27

0,66

18

0,27

0,66

16

200

8718

141

0,26

0,65

23

0,26

0,65

17

350

7019

247

0,25

0,64

40

0,25

0,64

18

340

5188

240

0,24

0,63

72

0,24

0,63

19

330

7311

233

0,23

0,62

25

0,23

0,62

20

320

6609

226

0,22

0,61

86

0,22

0,61

21

310

6621

219

0,21

0,6

23

0,21

0,6

22

300

6407

212

0,33

0,59

41

0,33

0,59

23

290

4696

205

0,34

0,58

42

0,34

0,58

24

280

6860

198

0,35

0,57

37

0,35

0,57

25

270

1448

191

0,36

0,56

31

0,36

0,56

Таблица II

Номер варианта

Параметры источника питания

Амплитуда фазного напряжения в вольтах (Phase-to-ground peak voltage, V)

Внутренние параметры

источника питания

Source resistance, (Ohms)

Source inductance, (H)

1

350

0,01

0,08

2

340

0,015

0,079

3

330

0,02

0,078

4

320

0,025

0,077

5

310

0,03

0,076

6

300

0,035

0,075

7

290

0,04

0,074

8

280

0,045

0,073

9

270

0,05

0,072

10

260

0,055

0,071

11

250

0,06

0,07

12

240

0,065

0,069

13

230

0,01

0,068

14

220

0,015

0,067

15

210

0,02

0,066

16

200

0,025

0,065

17

350

0,03

0,064

18

340

0,035

0,063

19

330

0,04

0,062

20

320

0,045

0,061

21

310

0,05

0,06

22

300

0,055

0,059

23

290

0,06

0,058

24

280

0,065

0,057

25

270

0,01

0,056

Таблица III

Номер варианта

Параметры

Первая часть работы

Вторая часть работы

R, Ом

L, Гн

E, В

1

10

0,5

-100

2

20

1

-90

3

30

1,5

-80

4

40

2

-70

5

50

2,5

-60

6

60

3

-50

7

70

3,5

-40

8

80

4

-30

9

90

4,5

-20

10

100

5

-10

11

10

0,5

-100

12

20

1

-90

13

30

1,5

-80

14

40

2

-70

15

50

2,5

-60

16

60

3

-50

17

70

3,5

-40

18

80

4

-30

19

90

4,5

-20

20

100

5

-10

21

10

0,5

-100

22

20

1

-90

23

30

1,5

-80

24

40

2

-70

25

50

2,5

-60

Лабораторная работа № 1

Исследование однофазного однополупериодного выпрямителя

Цель работы

Исследование внешней и энергетических характеристик однофазного однополупериодного выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку с обратным диодом (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 Однофазный однополупериодный выпрямитель

а – схема; б – осциллограмма

(U1 и U2– соответственно, напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора Т, i1 и i2 – соответственно, токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора, id – ток в нагрузке, Ud – напряжение на нагрузке, Rd и Ld – соответственно, активная и реактивная части нагрузки, VD и VD0 - соответственно, выпрямительный и обратный диоды)

Внешней (нагрузочной) характеристикой выпрямителя называют зависимость выходного напряжения выпрямителя (напряжения на нагрузке) от тока нагрузки Uн=f(Iн). Она имеет вид, представленный на рис. 1.2.

Рисунок 1.2. Внешняя (нагрузочная) характеристика выпрямителя

Энергетической характеристикой выпрямителя называют зависимость полной и активной мощности по первой гармонике, потребляемой выпрямителем из сети от средней мощности в нагрузке S1(1), P1(1) = f(PH). Они имеют вид, представленный на рис. 1.3.

Рисунок 1.3. Энергетические характеристики выпрямителя

Описание и настройка моделируемой лабораторной установки

Перед началом выполнения лабораторной работы необходимо, прежде всего, открыть файл «Wyp_Odin_polup_1f.mdl» (находится на «Рабочем столе»). После открытия файла появится окно с моделируемой лабораторной установкой, показанной на рис. 1.4. Она содержит элементы, назначение которых указано в таблице 1.1 (здесь же указаны соответствующие элементы реальной электрической схемы рис. 1.1).

Таблица 1.1

п/п

Состав моделируемой установки (рис. 1.2)

Соответствующие элементы на электрической схеме (рис. 1.1)

1

Источник синусоидального напряжения (220 V, 50 Hz);

Напряжение U1

2

Однофазный трансформатор (Transformer);

Трансформатор Т

3

Диод (Diode1);

Диод VD

4

Активно-индуктивную нагрузку (R, L);

Нагрузка Rd-Ld

5

Обратный диод (Diode);

Диод VD0

6

Измерители мгновенных токов в источнике питания (I1) и нагрузке (I Load);

Токи i1 и id

7

Измеритель мгновенного напряжения на нагрузке (U Load);

Напряжение Ud

8

Блок для измерения гармонических составляющих тока питания (Fourier I1);

(на схеме отсутствует)

9

Блок для измерения гармонических составляющих тока нагрузки (Fourier I0) и аналогичный блок для измерения гармонических составляющих напряжения на нагрузке (Fourier U0);

–//–

10

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

–//–

11

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

–//–

12

Блок для измерения амплитудного значения тока первой гармоники и ее фазы в цепи питания (Display 1);

–//–

13

Блок для измерения средних значений тока и напряжения на нагрузке (Display 2).

–//–

Рис.1.4. Моделируемая лабораторная установка однофазного однополупериодного выпрямителя

Для выполнения лабораторной работы необходимо сначала провести настройку элементов моделируемой схемы в соответствии со своим вариантом по таблице I. Настройке подлежат элементы источник питания , трансформатор и параметры моделирования.

Окна настройки этих и других элементов моделируемой схемы вызываются двойным щелчком по пиктограмме (изображению) соответствующего элемента (их настройка описывается далее).

Окно настройки параметров источника питания показано на рис. 1.5.

В полях настройки (Parameters) задаются (согласно варианту):

  • амплитуда напряжения в вольтах (Peak amplitude, V);

  • начальная фаза напряжения в градусах (Phase, deg) – устанавливается для всех 0;

  • частота напряжения в герцах (Frequency, Hz) – устанавливается 50 Гц.

Параметр Sample time задает дискретность задания напряжения. Такой параметр имеется во многих библиотечных блоках, он должен быть согласован со временем дискретизации при задании параметров моделирования (см. рис. 1.12).

Рис. 1.5. Окно настройки параметров источника питания

Окно настройки параметров трансформатора показано на рис. 1.6. В полях окна настройки (Parameters) вводятся (согласно варианту) номинальная мощность и частота трансформатора (Nominal power and frequency), параметры первичной и вторичной обмоток (Winding 1 parameters, Winding 2 parameters), а параметры ветви намагничивания (Magnetization resistance and reactance) оставляют по умолчанию и не изменяют их. Ввод данных осуществляется в «квадратных» скобках через пробел в строгой последовательности, дробная часть отделяется точкой!!!

Рис. 1.6. Окно настройки параметров трансформатора

Окно настройки параметров диода (Diode1) показано на рис. 1.7. Параметры в данном окне остаются неизменными и должны соответствовать значениям, показанным на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Окно настройки параметров диода

Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 1.8. Для реализации активно-индуктивной нагрузки в последовательной R, L, С цепи в двух первых полях (Resistance R, Inductance L) устанавливается значение активного сопротивления в Омах и индуктивности в Генри, в третьем поле (Capacitane С, F ) - бесконечность (inf).

Рис.1.8. Окно настройки параметров нагрузки

В окне настройки параметров блока Fourier I1 (рис. 1.9) устанавливается частота, равная частоте питающего напряжения, и номер первой гармоники (n=1).

Рис. 1.9. Окно настройки блока Fourier I1

Блоки Fourier I0, Fourier UO измеряют постоянные составляющие выходного тока и напряжения. При однополупериодном выпрямлении основная частота выходного напряжения (тока) равна частоте источника питания. В поле (Harmonic n) задается номер гармоники. В данном случае измеряется постоянная составляющая тока и напряжения (n = 0).

Окно приборов Display1 для измерения значений тока I1 и угла φ1 первичной обмотки трансформатора показано на рис. 1.10. В первом поле задается формат представления измеряемых значений.

Второе поле (Decimation) определяет периодичность вывода значений в окне Display.

Рис. 1.10. Окно настройки блока Display1

Параметр Sample time задает дискретность вывода измеряемых значений. Этот параметр должен быть согласован со временем дискретизации при задании параметров моделирования, т.е. параметр Sample time должен быть равен параметру Max step size в окне параметров симуляции (см. рис. 1.12).

Окно настройки блока Multimeter (показан отдельным блоком на рис. 1.4) показано на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Окно настройки блока Multimeter

В левом поле (Available measurements) высвечиваются все напряжения и токи, которые могут быть измерены. В данной работе этими величинами являются напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора, а также ток и напряжение на нагрузке. В правом поле (Selected measurements) отражены те переменные, которые будет измерять блок (они переносятся из левого поля в правое кнопкой >>, удаление – кнопкой Remove).

Переменные правого поля можно измерить на выходе блока. При включенном флажке Plot selected measurements мгновенные значения этих величин отражаются в графическом окне блока по окончанию очередного моделирования.

Параметры моделирования задаются на вкладке Simulation Parameters/Solver (рис. 1.12). В поле Stop time задается время в секундах, равное 10...20 периодов напряжения источника. В поле Type задается переменный шаг (Variable-step) и метод решения дифференциальных уравнений - ode15s (stiff/NDF). В поле Max step size устанавливается значение шага моделирования, это же значение заносится в поле Sample time всех блоков, которые это поле имеют. В оставшихся полях можно оставить то, что система устанавливает по умолчанию.

Рис. 1.12. Окно настройки параметров моделирования

Порядок проведения лабораторной работы

После настройки параметров источника питания, трансформатора и параметров моделирования можно приступить к выполнению работы.

Исследование однофазного однополупериодного выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку с обратным диодом проводится на установке (рис. 1.4), подробное описание которой приведено выше. Для этого параметры нагрузки задаются так, чтобы постоянная времени нагрузки  находилась в пределах (2...5)Т (T =1/f, f - частота источника). При частоте f=50 Гц, Т=0.02с. Таким образом, постоянная времени нагрузки составляет Тн=0.04…0.1 с.

Изменяя сопротивление нагрузки от 10 Ом до 100 Ом с шагом 10 Ом и индуктивность нагрузки так, чтобы постоянная времени TH оставалась постоянной (значение показано выше), измеряют и рассчитывают основные характеристики выпрямителя. При этом моделирование проводится для каждого значения комплексного сопротивления нагрузки.

Для запуска процесса моделирования необходимо нажать кнопку (Run simulation) или комбинацию кнопок Ctrl+T. При этом можно остановить процесс нажатием кнопок или .

Каждый шаг моделирования (после изменения параметров нагрузки) необходимо запускать нажатием кнопки Run simulation. Остановка процесса моделирования происходит автоматически по прошествии времени, установленного в параметрах симуляции (SimulationSimulation ParametersSolverStop Time).

Результаты моделирования заносятся в табл.1.2.

Таблица 1.2

п/п

(шаг моделирования)

Данные

Измерения

Вычисления

U1max

f1

LH

RH

IH

UH

I1(1)max

φ1

S1(1)

P1(1)

PH

Амплитуда первой гармоники тока в источнике питания I1(1)max и начальная фаза этого тока φ1, определяются по показаниям Display1 (соответственно, верхнее и нижнее окно), ток Iн и напряжение Uн на нагрузке определяются по показаниям Display2 (соответственно, верхнее и нижнее окно).

Мгновенные значения этих величин можно наблюдать на экране осциллоскопа (рис. 1.13), который также вызывается двойным щелчком по его пиктограмме (Scope).

Рис. 1.13. Осциллограммы тока питания, тока нагрузки и напряжения на нагрузке

По завершении очередного моделирования появляется графическое окно блока Multimeter (рис. 1.14) с кривыми мгновенных значений напряжения и тока нагрузки (если была поставлена «галочка» в Plot selected measurements окна настройки элемента Multimeter).

Рис. 1.14. Осциллограммы напряжения трансформатора и тока нагрузки

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

,

,

.

По результатам табл.1.2 строятся:

  • внешняя (нагрузочная) характеристика выпрямителя UH = f(IH),

  • энергетические характеристики выпрямителя S1(1), P1(1) = f(PH).

После выполнения лабораторной работы файл с моделируемой установкой необходимо закрыть без сохранения изменений!!!

Содержание отчета



Похожие документы:

  1. Учебно-методический комплекс для студентов отделения заочного обучения специальности

    Учебно-методический комплекс
    ... дисциплины «Теория и методика обучения безопасности жизнедеятельности» составлена для студентов, обучающихся на биолого-химическом факультете по специальности ...
  2. Методические указания по организации самостоятельной работы студентов по дисциплине «Электротехника и электроника» по специальности среднего профессионального образования

    Методические указания
    ... »______________20___г. «___»______________20___г. Методические указания по организации самостоятельной работы студентов по дисциплине «Электротехника и электроника» по специальности среднего профессионального образования ...
  3. Учебный план 3 иностранный язык 4 отечественная история 17

    Памятка
    ... студенты. Которые выполнили контрольные задания и получили зачет по семинарско - лабораторному практикуму. Методические рекомендации к выполнению контрольных работ ...
  4. Учебное пособие для вузов в. А. Сластенин > И. Ф. Исаев > Е. Н. Шиянов общая

    Документ
    ... для, студентов по дисциплине «Педагогика» цикла «Общепрофессиональные дисциплины» высших учебных заведений, обучающихся по педагогическим специальностям ... преобразовательный ... выполнение лабораторных работ, исследовательских заданий, работа ... методические указания ...
  5. ... Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

    Документ
    ... пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Психология ... группы, специально создаваемые для выполнения экспериментальных заданий в лабораторных ус- ... специалистами в эмпирической работе методический инструментарий. Далее мы ...

Другие похожие документы..