实验6单相交流调压电路的研究.docx
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实验6单相交流调压电路的研究
实验6单相交流调压电路的研究
一、实验目的
1．通过观察电阻性和电感性负载的输出电压、电流波形，加深对双向晶闸管交流调压工作原理的理解。
2．明确交流调压感性负载时其移相应在180°≥α≥φ中范围内。
3．熟悉KC05晶闸管移相触发器的原理及应用。
二、实验电路
图l双向晶闸管单相交流调压实验电路
三、实验设备
JZB－II型电力电子变流技术实验装置（KS、KC05模块）1台
双踪示波器1台
变阻器或灯板1台
电抗器1台
万用表1块
交直流电流表各1块
四、实验原理
本实验采用了KC05晶闸管移相触发器。
该触发器适用于双向晶闸管或两只反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好，移相范围宽，控制方式简单，易于集中控制，有失交保护，输出电流大等优点，是交流调压的理想电路。
下面简述KC05晶闸管移相触发器的工作原理。
图2KC05内部电路原理图
图3KC05电路各点波形
图2是KC05晶闸管移相触发器内部电路原理图。
V1、V2组成同步检测电路，当同步电压过零时V1、V2截止，从而使V3、V4、V5导通，V4导通，使V11基极被短接，V11截止，V5对外接电容C1充电到8V左右。
同步电压过零结束时，V1、V2导通，V3、V4、V5恢复截止，C1电容经V6恒流放电，形成线性下降的锯齿波。
锯齿波的斜率由5端的外接锯齿波斜率电位器RP1调节。
锯齿波送至V8与6端引入V9的移相控制电压Uc进行比较放大，当Uc＞UB时，V10、V11导通，V12截止，V13、V14导通，输出脉冲。
V4是失交保护输出，保证了移相电压与锯齿波失交时晶闸管仍保持全导通。
各点波形见图3。
对于不同的同步电压，KC05电路同步限流电阻R1的选择可按如下经验公式计算（数值方程，同步电压的单位为V，数3的单位为mA）：
R1＝同步电压/3
为提高触发灵敏度，双向晶闸管采用I-、Ш-触发方式。
在做电阻电感实验时需要调节阻抗角的大小，因此必须知道电抗器的内阻和电感量。
由于电抗器内阻较小，若用欧姆表或电桥测量，其接触电阻影响很大，可采用简单的直流伏安法，见图4。
则电抗器的内阻力：
RL＝UL/I
电抗器的电感量可用交流伏安法测量，见图5。
因电流大小对电抗器的电感量影响很大，故可用调压器调压多测几次取其平均值。
由此可得交流阻抗ZL＝UL/I
电抗器的电感量
这样阻抗角即可用下式计算
因此，若想获得不同的阻抗角φ只需改变变阻器的阻值即可。
图4测定电阻的实验电路图5测定电感量的实验电路
五、实验内容及步骤
1．按图3-l把线接好，闭合刀开关Q，接通30V同步电压和直流电源，用示波器检查KC05移相触发电路工作是否正常，A～E点波形是否与图3-3一致，脉冲变压器输出脉冲是否完好，记录这些波形于下表中。
Ub
Uc
Ue
Ud
Ua
Ug
2．触发电路工作正常后，接上电阻负载Rd（或灯泡），做电阻负载实验。
按起动按钮，KM闭合，主电路接通电源，用示波器观察负载电压u的波形。
改变UC观察不同。
角时波形的变化，并记录α=0°、30°、60°、90°、120°、150°时的u波形及电压的有效值U于下表中。
α
0°
30°
60°
90°
120°
150°
U（V）
77.4
74.9
6.3
42.7
20.4
6.0
u波形
0°
30°
60°
90°
120°
150°
U-a曲线
3．
按停止按钮，主电路断电。
换接上电阻电感负载，做电阻电感负载实验。
按起动按钮，主电路接通电源，用双踪示波器同时观察负载电压和负载电流的波形。
调节变阻器使阻抗角φ为一定值（如φ≈60°），观察在不同α角时波形变化情况。
记录α＞φ、α≈φ、α＜φ三种情况下负载两端电压u和流过负载的电流i的波形。
α
α＞φ
α≈φ
α＜φ
u波形
i波形
α＞φ
α≈φ
α＜φ
六、实验说明及应注意的问题
在做电阻电感负载实验，当α＜φ时，若脉冲宽度不够，会出现负载电流只有正半周的情况，这样将出现较大直流分量，烧毁元件。
为防止设备损坏，主电路可通过整流变压器用低电压供电，这样既能看到电流波形不对称，又不损坏设备。
七、实验报告要求
1．整理实验中记录的波形。
2．电阻负载时作出U-α曲线。
3．讨论和分析实验结果，特别是对异常现象的分析。
实验1KC05移相触发电路工作正常，A-E点波形与图一致，脉冲变压器输出完好。
实验2电阻性负载：
通过改变a可得到不同的输出电压有效值，从而达到交流调压的目的。
实验3换接上电阻电感负载时，α＞φ时，机正负半周电流断续，且a越大，φ越小。
当α≈φ时，正负半周电流临界连续。
α＜φ时若脉冲宽度不够，会出现负载电流只有正半周的情况，这样将出现较大直流分量，烧毁元件。
为防止设备损坏，主电路可通过整流变压器用低电压供电，这样既能看到电流波形不对称，又不损坏设备。
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