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电力电子技术实验指导书

编者 雷登峰 杨亚萍
西安航空技术高等专科学校

目录

实验一 晶闸管的简易测试及导通关断条件实验
实验二 单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验
实验三 锯齿波同步移相触发电路实验
实验四 单相桥式半控整流电路实验
实验五 单相桥式有源逆变电路实验
实验六 三相半波可控整流电路的研究
实验七 三相半波有源逆变电路的研究

实验一 晶闸管的简易测试及导通关断条件实验

  1. 实验目的:
    1. 掌握晶闸管的简易测试方法;
    2. 验证晶闸管的导通条件及关断方法。
  2. 实验电路

见图1-1。

  1. 实验设备:
    1. 自制晶闸管导通与关断实验板
    2. 0~30V直流稳压电源
    3. 万用表
    4. 1.5V×3干电池
    5. 好坏晶闸管
  2. 实验内容及步骤:
    1. 鉴别晶闸管好坏

见图1-2所示,将万用表置于R×1位置,用表笔测量G、K之间的正反向电阻,阻值应为几欧~几十欧。一般黑表笔接G,红表笔接K时阻值较小。由于晶闸管芯片一般采用短路发射极结构(即相当于在门极与阴极之间并联了一个小电阻),所以正反向阻值差别不大,即使测出正反向阻值相等也是正常的。接着将万用表调至R×10K档,测量G、A与K、A之间的阻值,无论黑表笔与红表笔怎样调换测量,阻值均应为无穷大,否则,说明管子已经损坏。

    1. 检测晶闸管的触发能力

检测电路如图所示。外接一个4.5V电池组,将电压提高到6~7.5V(万用表内装电池不同)。将万用表置于0.25~1A档,为保护表头,可串入一只R=4.5V/I档Ω的电阻(其中:I档为所选择万用表量程的电流值)。
电路接好后,在S处于断开位置时,万用表指针不动;然后闭合S(S可用导线代替),使门极加上正向触发电压,此时,万用表指针应明显向右偏,并停在某一电流位置,表明晶闸管已经导通。接着断开开关S,万用表指针应不动,说明晶闸管触发性能良好。

    1. 检测晶闸管的导通条件:
      1. 首先将S1~S3断开,闭合S4,加上30V正向阳极电压,然后让门极开路或接一4.5V电压,观看晶闸管是否导通,灯泡是否亮。
      2. 加30V反向阳极电压,门极开路、接-4.5V或接+4.5V电压,观察晶闸管是否导通,灯泡是否亮。
      3. 阳极、门极都加正向电压,观看晶闸管是否导通,灯泡是否亮。
      4. 灯亮后去掉门极电压,看灯泡是否亮;再加-4.5V反向门极电压,看灯泡是否继续亮,为什么?
    2. 晶闸管关断条件实验
      1. 接通正30V电源,再接通4.5V正向门极电压使晶闸管导通,灯泡亮,然后断开门极电压。
      2. 去掉30V阳极电压,观察灯泡是否亮。
      3. 接通30V正向阳极电压及正向门极电压使灯亮,然后闭合S1,断开门极电压。然后接通S2,看灯泡是否熄灭。
      4. 再把晶闸管导通,断开门极电压,然后闭合S3,再立即打开S3,观察灯泡是否熄灭。
      5. 断开S4,再使晶闸管导通,断开门极电压。逐渐减小阳极电压,当电流表指针由某值突然降到零时刻值就是被测晶闸管的维持电流。此时若再升高阳极电压,灯泡也不再发亮,说明晶闸管已经关断。
      6. 1.实验报告要求:总结导通条件及关断条件。

        2.总结简易判断晶闸管好坏的方法。

        图1-2 判别晶闸管好坏 图1-3 检测晶闸管触发能力

        实验二 单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验
        一.实验目的
          1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。
          2.掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
          3.对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时工作情况作全面分析。
         4.了解续流二极管的作用。
        二.实验内容
          1.单结晶体管触发电路的调试。
          2.单结晶体管触发电路各点波形的观察。
          3.单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。
          4.单相半波整流电路带电阻—电感性负载时,续流二极管作用的观察。
        三.实验线路及原理
          将单结晶体管触发电路的输出端“G”“K”端接至晶闸管VT1的门阴极,即可构成如图4-1所示的实验线路。
        四.实验设备及仪器
          1.MCL系列教学实验台主控制屏
          2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)
          3.MCL—33(A)组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)
          4.MCL—05组件或MCL—05A组件
          5.MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器
          6.二踪示波器
          7.万用表
        五.注意事项
          1.双踪示波器有两个探头,可以同时测量两个信号,但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接,所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上,否则将使这两点通过示波器发生电气短路。为此,在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘,只使用其中一根地线。当需要同时观察两个信号时,必须在电路上找到这两个被测信号的公共点,将探头的地线接上,两个探头各接至信号处,即能在示波器上同时观察到两个信号,而不致发生意外。
          2.为保护整流元件不受损坏,需注意实验步骤:
          (1)在主电路不接通电源时,调试触发电路,使之正常工作。
          (2)在控制电压Uct=0时,接通主电路电源,然后逐渐加大Uct,使整流电路投入工作。
          (3)正确选择负载电阻或电感,须注意防止过流。在不能确定的情况下,尽可能选择较大的电阻或电感,然后根据电流值来调整。
          (4)晶闸管具有一定的维持电流IH,只有流过晶闸管的电流大于IH,晶闸管才可靠导通。实验中,若负载电流太小,可能出现晶闸管时通时断,所以实验中,应保持负载电流不小于100mA。
          (5)本实验中,因用MCL—05组件中单结晶触发电路控制晶闸管,注意须断开MCL—33(MCL—53组件)的内部触发脉冲。
        六.实验方法
          1.单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察
          将MCL—05(或MCL—05A,以下均同)面板左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V输出端(如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连),“触发电路选择”拨至“单结晶”。按照实验接线图正确接线,但由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲UGK不接(将MCL—05面板中G、K接线端悬空),而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连,以便观察脉冲的移相范围。
          三相调压器逆时针调到底,合上主电源,即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮,这时候主控制屏U、V、W端有电压输出,大小通过三相调压器调节。本实验中,调节Uuv=220V,这时候MCL—05内部的同步变压器原边接有220V,原边输出分别为60V(单结晶触发电路)、30V(正弦波触发电路)、7V(锯齿波触发电路),通过直键开关选择。
          注:如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,无三相调压器,直接合上主电源。以下均同
          合上MCL—05面板的右下角船形开关,用示波器观察触发电路单相半波整流输出(“1”),梯形电压(“3”),锯齿波电压(“4”)及单结晶体管输出电压(“5”、“6”)和脉冲输出(“G”、“K”)等波形。
        调节移相可调电位器RP,观察输出脉冲的移相范围能否在30°~180°范围内移。
          注:由于在以上操作中,脉冲输出未接晶闸管的控制极和阴极,所以在用示波器观察触发电路各点波形时,特别是观察脉冲的移相范围时,可用导线把触发电路的地端(“2”)和脉冲输出“K”端相连。但一旦脉冲输出接至晶闸管,则不可把触发电路和脉冲输出相连,否则造成短路事故,烧毁触发电路。
          采用正弦波触发电路、锯齿波触发电路或其它触发电路,同样需要注意,谨慎操作。
          2.单相半波可控整流电路带电阻性负载
          断开触发电路“2”端与脉冲输出“K”端的连接,“G”、“K”分别接至MCL—33(或MCL—53)的VT1晶闸管的控制极和阴极,注意不可接错。负载Rd接可调电阻(可把MEL—03的900Ω电阻盘并联,即最大电阻为450Ω,电流达0.8A),并调至阻值最大。
        合上主电源,调节主控制屏输出电压至Uuv=220V,调节脉冲移相电位器RP,分别用示波器观察a=30°、60°、90°、120°时负载电压Ud,晶闸管VT1的阳极、阴极电压波形UVt。并测定Ud及电源电压U2,验证


        α
        U2,ud

        30°

        60°

        90°

        120°

        Ud

         

         

         

         

        U2

         

         

         

         

          3.单相半波可控整流电路带电阻—电感性负载,无续流二极管
          串入平波电抗器,在不同阻抗角(改变Rd数值)情况下,观察并记录a=30O、60O、90O、120O时的Ud、id及Uvt的波形。注意调节Rd时,需要监视负载电流,防止电流超过Rd允许的最大电流及晶闸管允许的额定电流。
          4.单相半波可控整流电路带电阻,电感性负载,有续流二极管。
         接入续流二极管,重复“3”的实验步骤。
        七.实验内容
          1.画出触发电路在α=90°时的各点波形。
          2.画出电阻性负载,α=90°时,Ud=f(t),Uvt=f(t),id=f(t)波形。
          3.分别画出电阻、电感性负载,当电阻较大和较小时,Ud=f(t)、UVT=f(t),id=f(t)的波形(α=90°)。
          4.画出电阻性负载时Ud/U2=f(a)曲线,并与进行比较。
          5.分析续流二极管的作用。
        八.思考
          1.本实验中能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形?为什么?
          2.为何要观察触发电路第一个输出脉冲的位置?

          3.本实验电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问题?

        实验三 锯齿波同步移相触发电路实验
        一.实验目的
        1.加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。
        2.掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。
        二.实验内容
        1.锯齿波同步触发电路的调试。
        2.锯齿波同步触发电路各点波形观察,分析。
        三.实验线路及原理
        锯齿波同步移相触发电路主要由脉冲形成和放大,锯齿波形成,同步移相等环节组成,其工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。
        四.实验设备及仪器
        1.MCL系列教学实验台主控制屏
        2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)
        3.MCL—05组件
        4.双踪示波器

        5.万用表
        五.实验方法
        1.将MCL-05面板上左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V端(如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连),“触发电路选择”拨向“锯齿波”。
        2.三相调压器逆时针调到底,合上主电路电源开关,调节主控制屏输出电压Uuv=220v,并打开MCL—05面板右下角的电源开关。用示波器观察各观察孔的电压波形,示波器的地线接于“7”端。注:如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,无三相调压器,直接合上主电源。以下均同。
        同时观察“1”、“2”孔的波形,了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。
        观察“3”~“5”孔波形及输出电压UG1K1的波形,调整电位器RP1,使“3”的锯齿波刚出现平顶,记下各波形的幅值与宽度,比较“3”孔电压U3与U5的对应关系。
        3.调节脉冲移相范围
        将MCL—18的“G”输出电压调至0V,即将控制电压Uct调至零,用示波器观察U2电压(即“2”孔)及U5的波形,调节偏移电压Ub(即调RP),使a=180O,其波形如图4-4所示。
        调节MCL—18的给定电位器RP1,增加Uct,观察脉冲的移动情况,要求Uct=0时,a=180O,Uct=Umax时,a=30O,以满足移相范围a=30O~180O的要求。
        4.调节Uct,使a=60O,观察并记录U1~U5及输出脉冲电压
        UG1K1,UG2K2的波形,并标出其幅值与宽度。
        用导线连接“K1”和“K3”端,用双踪示波器观察UG1K1和UG3K3的波形,调节电位器RP3,使UG1K1和UG3K3间隔1800。
        六.实验报告
        1.整理,描绘实验中记录的各点波形,并标出幅值与宽度。
        2.总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法,移相范围的大小与哪些参数有关?
        3.如果要求Uct=0时,a=90O,应如何调整?
        4.讨论分析其它实验现象。

         

        图4-4 脉冲移相范围
        七.注意事项
        参见实验一的注意事项。

        实验四 单相桥式半控整流电路实验

        一.实验目的
        1.研究单相桥式半控整流电路在电阻负载,电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
        2.熟悉MCL—05组件锯齿波触发电路的工作。
        3.进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。
        二.实验线路及原理
        见图4-6。
        三.实验内容
        1.单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。
        2.单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载(带续流二极管)。
        3.单相桥式半控整流电路供电给反电势负载(带续流二极管)。
        4.单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载(断开续流二极管)。
        四.实验设备及仪器
        1.MCL系列教学实验台主控制屏。
        2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)。
        3.MCL—33组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)
        4.MCL—05组件或MCL—05A组件
        5.MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
        6.MEL—02三相芯式变压器。
        7.二踪示波器
        8.万用电表
        五.注意事项
        1.实验前必须先了解晶闸管的电流额定值(本装置为5A),并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。
        2.为保护整流元件不受损坏,晶闸管整流电路的正确操作步骤
        (1)在主电路不接通电源时,调试触发电路,使之正常工作。
        (2)在控制电压Uct=0时,接通主电源。然后逐渐增大Uct,使整流电路投入工作。
        (3)断开整流电路时,应先把Uct降到零,使整流电路无输出,然后切断总电源。
        3.注意示波器的使用。
        4.MCL—33(或MCL—53组件)的内部脉冲需断开。
        5.接反电势负载时,需要注意直流电动机必须先加励磁
        六.实验方法
        1.将MCL—05(或MCL—05A,以下均同)面板左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V输出端(如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连), “触发电路选择”拨向“锯齿波”。
        三相调压器逆时针调到底,合上主电路电源开关,调节主控制屏输出电压Uuv=220v,并打开MCL—05面板右下角的电源开关。观察MCL—05锯齿波触发电路中各点波形是否正确,确定其输出脉冲可调的移相范围。并调节偏移电阻RP2,使Uct=0时,α=150°。注意观察波形时,须断开MEL-02和MCL-33(或MCL—53组件)的连接线。
        注:如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,无三相调压器,直接合上主电源。以下均同
        2.单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载:
        连接MEL-02和MCL-33(或MCL—53组件)。
        (a)把开关S2合向左侧连上负载电阻Rd(可选择900Ω电阻并联,最大电流为0.8A),并调节电阻负载至最大。
        MCL-18(或MCL—Ⅲ型主控制屏,以下均同)的给定电位器RP1逆时针调到底,使Uct=0。
        三相调压器逆时针调到底,合上主电路电源,调节主控制屏输出Uuv=220V。
        调节MCL-18的给定电位器RP1,使α=90°,测取此时整流电路的输出电压Ud=f(t),输出电流id=f(t)以及晶闸管端电压UVT=f(t)波形,并测定交流输入电压U2、整流输出电压Ud,验证

        若输出电压的波形不对称,可分别调整锯齿波触发电路中RP1,RP3电位器。
        (b)采用类似方法,分别测取α=60°,α=30°时的Ud、id、Uvt波形。
        3.单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载
        (a)把开关S1合向左侧接上续流二极管,把开关S2合向右侧接上平波电抗器,短接直流电动机电枢绕组A1A2。
        MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底,使Uct=0。
        三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏输出使Uuv=220V。
        (b)调节Uct,使α=90°,测取输出电压Ud=f(t),电感上的电流iL=f(t),整流电路输出电流id=f(t)以及续流二极管电流iVD=f(t)波形,并分析三者的关系。调节电阻Rd,观察id波形如何变化,注意防止过流。
        (c)调节Uct,使α分别等于60°、90°时,测取Ud,iL,id,iVD波形。
        (d)断开续流二极管,观察Ud=f(t),id=f(t)。
        突然切断触发电路,观察失控现象并记录Ud波形。若不发生失控现象,可调节电阻Rd。
        4.单相桥式半控整流电路接反电势负载
        (1).断开主电路,改接直流电动机作为反电势负载(断开直流电动机电枢绕组A1A2的短接线。)
        短接平波电抗器,短接负载电阻Rd。
        MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底,使Uct=0。,合上主电源,调节主控制屏输出使Uuv=220V。
        调节Uct ,用示波器观察并记录不同a角时输出电压Ud、电流id及电动机电枢两端电压uM的波形,记录相应的U2和Ud的波形。(可测取α=60°,90°两点)。
        (2).断开平波电抗器的短接线,接上平波电抗器(L=700mH),重复以上实验并加以记录。
        七.实验报告
        1.绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载,电阻—电感性负载以及反电势负载情况下,当α=90°时的Ud、id、UVT、iVD等波形图并加以分析。
        2.作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f(Uct),触发电路特性Uct=f(α)及Ud/U2=f(α)曲线。
        3.分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。
        八.思考

        • 在可控整流电路中,续流二极管VD起什么作用?在什么情况下需要接入?
        • 能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形?

        实验五?? 单相桥式有源逆变电路实验
        一.实验目的
        1.加深理解单相桥式有源逆变的工作原理,掌握有源逆变条件。
        2.了解产生逆变颠覆现象的原因。
        二.实验线路及原理
        MCL—33的整流二极管VD1~VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源,逆变变压器采用MEL—02芯式变压器,回路中接入电感L及限流电阻Rd。
        具体线路参见图4-8。
        三.实验内容
        1.单相桥式有源逆变电路的波形观察。
        2.有源逆变到整流过渡过程的观察。
        3.逆变颠覆现象的观察。
        四.实验设备及仪表
        1.MCL系列教学实验台主控制屏。
        2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)。
        3.MCL—33组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)
        4.MCL—05组件或MCL—05A组件
        5.MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
        6.MEL—02三相芯式变压器。
        7.双踪示波器。
        8.万用电表。
        五.注意事项
        1.本实验中触发可控硅的脉冲来自MCL-05挂箱,故MCL-33(或MCL-53,以下同)的内部触发脉冲需断开,以免造成误触发。
        2.电阻RP的调节需注意。若电阻过小,会出现电流过大造成过流保护动作(熔断丝烧断,或仪表告警);若电阻过大,则可能流过可控硅的电流小于其维持电流,造成可控硅时断时续。
        3.电感的值可根据需要选择,需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
        4.MCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到MCL-33面板,应注意连线不可接错,否则易造成损坏可控硅。同时,需要注意同步电压的相位,若出现可控硅移相范围太小(正常范围约30°~180°),可尝试改变同步电压极性。
        5.逆变变压器采用MEL-02三相芯式变压器,原边为220V,中压绕组为110V,低压绕组不用。
        6.示波器的两根地线由于同外壳相连,必须注意需接等电位,否则易造成短路事故。
        7.带反电势负载时,需要注意直流电动机必须先加励磁。
        六.实验方法
        1.将MCL—05(或MCL—05A,以下均同)面板左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V输出端(如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连), “触发电路选择”拨向“锯齿波”。将MCL—33的I组桥触发脉冲切断。
        2.有源逆变实验
        (a)将限流电阻RP调整至最大(约450Ω),先断开MEL-02和MCL-33的连接线,合上主电源,调节Uuv=220V,用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔,调节偏移电位器RP2,使Uct=0时,β=10°,然后调节Uct,使β在30°附近。
        (b)连接MEL-02和MCL-33,三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏输出使Uuv=220V。用示波器观察逆变电路输出电压Ud=f(t),晶闸管的端电压UVT=f(t)波形,并记录Ud和交流输入电压U2的数值。
        注:如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,无三相调压器,直接合上主电源。以下均同
        (c)采用同样方法,绘出β在分别等于60°、90°时,Ud、UVT波形。
        3.逆变到整流过程的观察
        当β大于90°时,晶闸管有源逆变过渡到整流状态,此时输出电压极性改变,可用示波器观察此变化过程。注意,当晶闸管工作在整流时,有可能产生比较大的电流,需要注意监视。
        4.逆变颠覆的观察
        当β=30°时,继续减小Uct,此时可观察到逆变输出突然变为一个正弦波,表明逆变颠覆。当关断MCL—05面板的电源开关,使脉冲消失,此时,也将产生逆变颠覆。
        七.实验报告

        1.画出β=30°、60°、90°时,Ud、UVT的波形。
        2.分析逆变颠覆的原因,逆变颠覆后会产生什么后果?

        实验六? 三相半波可控整流电路的研究
        一.实验目的
        了解三相半波可控整流电路的工作原理,研究可控整流电路在电阻负载和电阻—电感性负载时的工作。
        二.实验线路及原理
        三相半波可控整流电路用三只晶闸管,与单相电路比较,输出电压脉动小,输出功率大,三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过,变压器利用率低。
        实验线路见图4-9。
        三.实验内容
        1.研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。
        2.研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。
        四.实验设备及仪表
        1.MCL系列教学实验台主控制屏。
        2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)。
        3.MCL—33组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)
        4.MEL—03组件(900Ω,0.41A)或自配滑线变阻器.
        5.双踪示波器。
        6.万用电表。
        五.注意事项
        1.整流电路与三相电源连接时,一定要注意相序。
        2.整流电路的负载电阻不宜过小,应使Id不超过0.8A,同时负载电阻不宜过大,保证Id超过0.1A,避免晶闸管时断时续。
        3.正确使用示波器,避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上,造成短路事故。
        六.实验方法
        1.按图接线,未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。
        (1)打开MCL—18电源开关,给定电压有电压显示。
        (2)用示波器观察MCL-33(或MCL-53,以下同)的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,幅度相同的双脉冲
        (3)检查相序,用示波器观察“1”,“2”单脉冲观察孔,“1” 脉冲超前“2” 脉冲600,则相序正确,否则,应调整输入电源。
        (4)用示波器观察每只晶闸管的控制极,阴极,应有幅度为1V—2V的脉冲。
        2.研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作
        合上主电源,接上电阻性负载,调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwv,从0V调至110V:
        (a)改变控制电压Uct,观察在不同触发移相角α时,可控整流电路的输出电压Ud=f(t)与输出电流波形id=f(t),并记录相应的Ud、Id、Uct值。
        (b)记录α=90°时的Ud=f(t)id =f(t)的波形图。
        (c)求取三相半波可控整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f(α)
        (d)求取三相半波可控整流电路的负载特性Ud=f(Id)
        注:如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,无三相调压器,直接合上主电源。以下均同
        3.研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作
        接入MCL—33的电抗器L=700mH,,可把原负载电阻Rd调小,监视电流,不宜超过0.8A(若超过0.8A,可用导线把负载电阻短路),操作方法同上。
        (a)观察不同移相角α时的输出Ud=f(t)、id=f(t),并记录相应的Ud、Id值,记录α=90°时的Ud=f(t)、id=f(t),Uvt=f(t)波形图。
        (b)求取整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f(α)
        七.实验报告
        1.绘出本整流电路供电给电阻性负载,电阻—电感性负载时的Ud= f(t),id= f(t)Uvt= f(t)(在α=90°情况下)波形,并进行分析讨论。
        2.根据实验数据,绘出整流电路的负载特性Ud=f(Id),输入—输出特性Ud/U2=f(α)
        八.思考
        1.如何确定三相触发脉冲的相序?它们间分别应有多大的相位差?
        2.根据所用晶闸管的定额,如何确定整流电路允许的输出电流?

         

         

        实验七? 三相半波有源逆变电路的研究
        一.实验目的
        1.研究三相半波有源逆变电路的工作,验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件,并比较与整流工作时的区别。
        2.测量整流与逆变工作状态时的电动机机械特性。
        二.预习要求
        1.在相应不同工作状态时的可控整流电路的工作波形。
        2.可控整流电路在β=60°和β=90°时的输出电压。
        三.实验线路
        见图4-10。
        四.实验内容
        1.三相半波整流电路在整流状态工作下供电给直流电动机的研究。
        2.三相半波整流电路在与直流电动机相连接时的有源逆变工作的研究。
        五.注意事项
        1.本实验是研究可控整流电路在整流工作状态与逆变工作状态时的静特性,所给出的实验线路不能连续地从整流状态进入逆变工作状态,必须分别予以实现,而对逆变工作一定要谨慎操作。
        2.为防止逆变颠覆,逆变角必须安置在90°≥β≥30°范围内。即Uct=0时,β=30°,调整Uct时,用直流电压表监视逆变电压,待逆变电压接近零时,必须慢慢操作。
        3.在供电给直流电动机时(整流状态),必须先向直流电动机提供激磁。
        4.示波器的使用须注意,二根地线必须接在等电位点,防止造成短路。
        六.实验设备及仪器
        1.MCL系列教学实验台主控制屏。
        2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)。
        3.MCL—33组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)
        4.电机导轨及测速发电机。
        5.直流电动机M01。
        6.直流发电机M03。
        7.三相可调电阻器MEL—03或自配滑线变阻器。
        8.双踪示波器。
        9.万用电表。
        七.实验内容
        1.按图接线,未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。
        (1)打开MCL—18电源开关,给定电压有电压显示。
        (2)用示波器观察MCL—33(或MCL-53,以下同)的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,幅度相同的双脉冲
        (3)检查相序,用示波器观察“1”,“2”单脉冲观察孔,“1” 脉冲超前“2” 脉冲600,则相序正确,否则,应调整输入电源。
        (4)用示波器观察每只晶闸管的控制极,阴极,应有幅度为1V—2V的脉冲。
        2.在电阻负载情况下,检查本实验所用可控整流的工作是否正常:
        (a)RP4接入整流回路。
        (b)用示波器观察整流电路输出电压Ud波形,调节主控制屏电压调节旋钮,从0V调至Uuv=110V。调节给定电位器RP1,Ud波形在一个周期内(20ms)应是较为平整的三个波头。
        注意观察直流电流表,防止过流(不应超过0.8A)。
        注:如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,无三相调压器,直接合上主电源。以下均同
        3.研究晶闸管三相半波整流电路在整流状态下供电给直流电动机负载时的工作。
        调节电机励磁电压电位器RP2,使M1电机励磁电压接近220V左右。
        RP3电阻串入M2电机电枢回路,RP3电阻调至最大。即M1作为直流电动机,M2作为直流发电机,调节RP3即可调节M1的电枢电流。
        (a)求取α=60°与α=30°时的电动机机械特性
        合上直流电机励磁电源,三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu,从0V调至110V,再调节Uct,使α=60°,改变电阻RP3,测量对应的直流电流I和转速n。


        I(A)

         

         

         

         

         

         

        n(r/min)

         

         

         

         

         

         

        用同样方法,测取α=30°时的电动机机械特性。


        I(A)

         

         

         

         

         

         

        n(r/min)

         

         

         

         

         

         

        (b)分别观察α=60°与α=30°时整流输出电压波形Ud=f(t)及晶闸管两端波形UVT=f(t)。
        4.研究晶闸管三相半波整流电路在与直流电动机相连接时的有源逆变工作
        (a)把开关S2打向右边,由三相不控整流桥提供M2直流电机电枢电压,S1打向左边,调节偏移电压电位器,使Uct=0时,β=30°;
        (b)开启直流励磁电源,三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏电压输出Uuv、Uvw、Uwu,从0V调至110V,这时候M2电机带动M1电机转动,调节励磁电阻RP2,使M1输出与整流电路在β=60°时的输出电压平衡,注意M1输出电压的极性,应为负值;
        (c)调节Uct,使β=60°,把开关S1拨向右边,观察并记录逆变电路输出电压Ud=f(t),逆变电路输出电流id=f(t)及晶闸管的端电压UVT=f(t)。
        (d)改变M1电机励磁调节电阻RP2,即改变励磁电流if,使可控整流电路在逆变状态下工作,测取直流电动机的机械特性

        I(A)

         

         

         

         

         

         

        n(r/min)

         

         

         

         

         

         

        (e)调节RP2,使M1电机励磁电流if最小,调节Uct,使β=90°,重复上述步骤。
        注意:(1)if调节要缓慢进行,以防止主电路电流过大,损坏晶闸管。
        (2)在实验过程中调节β,必须监视主电路电流,防止β的变化引起主电路电流过大。
        八.实验报告
        1.画出实验所得的各特性曲线与波形图。
        2.对可控整流电路在整流状态与逆变状态工作特点的比较。
        九.思考
        1.可控整流电路在整流状态下与逆变状态工作时,M1电机的电压极性是否相同?它们的转向一致否?如何实现?
        2.可控整流电路在不同工作状态时,电动机M1分别在什么状态工作?此时主电路的能量传递关系如何?电机M1的机械特性分别处于什么象限?


西安航空技术高等专科学校电气工程系
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