电力电子及电气传动实验指导书952Word文档下载推荐.docx

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实验一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

构成如图1-1所示的实验线路。

图1－1

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏2．晶闸管

3．锯齿波触发电路4．可调电阻

5．二踪示波器（自备）6．万用表（自备）

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。

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

将触发电路面板左下角的同步电压输入接电源控制屏的U、V输出端”。

按照实验接线图正确接线。

电源控制屏的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”。

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，触发电路箱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）。

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”）等波形。

采用双踪示波器同时去观测（“1”）与（“6”）对地（“2”）的波形，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。

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

负载Rd接可调电阻，并调至阻值最大（Rd接近400Ω）,短接电感L.

合上主电源，调节脉冲移相电位器RP，分别用示波器观察=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

60°

90°

120°

Ud

图

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=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？

实验二正弦波同步移相触发电路实验

1．熟悉正弦波同步触发电路的工作原理及各元件的作用。

2．掌握正弦波同步触发电路的调试步骤和方法。

1．正弦波同步触发电路的调试。

2．正弦波同步触发电路各点波形的观察。

电路分脉冲形成，同步移相，脉冲放大等环节，具体工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。

构成如图2-1所示的实验线路

图2－1

五．实验方法

1．将触发电路面板上左下角的同步电压输入端接电源控制屏的U、V端。

2．合上电源控制屏主电路电源绿色开关，用示波器观察各观察孔的电压波形，测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度，示波器的地线接于“8”端。

3．确定脉冲的初始相位。

当Uct=0时，调节Ub（调RP）要求接近于180O。

4．保持Ub不变，调节低压单元的给定电位器RP1，逐渐增大Uct，用示波器观察U1及输出脉冲UGK的波形，注意Uct增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。

5．调节Uct使=60O，观察并记录面板上观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。

六．实验报告

1．画出=60O时，观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。

2．指出Uct增加时，应如何变化？

移相范围大约等于多少度？

指出同步电压的那一段为脉冲移相范围。

七．注意事项

参照实验一的注意事项。

实验三锯齿波同步移相触发电路实验

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。

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。

图3－1

五．实验方法

1．将解决电路面板上左下角的同步电压输入接电源控制屏的U、V端。

2．合上电源控制屏主电路电源绿色开关。

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。

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

将低压单元的“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=180O。

调节低压单元的给定电位器RP1，增加Uct，观察脉冲的移动情况，要求Uct=0时，=180O，Uct=Umax时，=30O，以满足移相范围=30O~180O的要求。

4．调节Uct，使=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。

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，=90O，应如何调整？

4．讨论分析其它实验现象。

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

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．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

见图4－1。

图4－1

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。

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

（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。

1．将锯齿波触发电路面板左下角的同步电压输入接主电源控制屏的U、V输出端。

a）．合上电源控制屏主电路电源开关，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。

观察“3”~“5”孔波形及输出电压UG1K1的波形。

b）．调节脉冲移相范围

将调速系统控制单元（低电压单元）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=180O。

调节调速系统控制单元（低电压单元）的给定电位器RP1，增加Uct，观察脉冲的移动情况，要求Uct=0时，=180O，Uct=Umax时，=30O，以满足移相范围=30O~180O的要求。

2．单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：

按图4－1接线，并短接平波电抗器L。

调节电阻负载Rd至最大。

（a）调速系统控制单元（低电压单元）的G给定电位器RP1逆时针调到底Ug=0，使Uct=0。

合上主电路电源，调节调速系统控制单元（低电压单元）的G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），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

。

（b）采用类似方法，分别测取α=60°

，α=90°

，α=120°

时的Ud、Uvt波形。

Uvt

a=60

a=90

a=120

3．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载

（a）接上平波电抗器。

调速系统控制单元的G给定电位器RP1逆时针调到底Ug=0，使Uct=0。

合上主电源。

（b）调节Ug，使α=90°

，测取输出电压Ud=f（t）数值。

调节电阻Rd，观察波形如何变化，注意防止过流。

（c）调节Ug，使α分别等于60°

时，测取以上波形或数值。

实验五单相桥式全控整流电路实验

1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。

2．研究单相桥式全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。

3．熟悉触发电路（锯齿波触发电路）。

二．实验线路及原理

参见图5－1。

图5－1

1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。

2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。

1．教学实验台主控制屏2．触发电路（锯齿波触发电路）组件

3．组式变压器组件4．二踪示波器（自备）

5．万用表（自备）

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自触发电路（锯齿波触发电路）组件.

2．电阻Rd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）。

3．电感的值可根据需要选择。

4．变压器采用组式变压器，原边为220V，副边为110V。

5．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。

6．为保护整流元件不受损坏，需注意实验步骤：

（2）在控制电压Uct=0时（即触发角度为180度时），接通主电路电源，然后逐渐加大Uct，使整流电路投入工作。

1．将触发电路（锯齿波触发电路）面板左下角的同步电压输入接电源控制屏的U、V输出端。

2．断开变压器和晶闸管（T）主回路的连接线，合上控制屏主电路电源（按下绿色开关），此时锯齿波触发电路应处于工作状态。

调速系统控制单元（低压单元）的G给定电位器RP1逆时针调到底Ug=0，使Uct=0。

调节偏移电压电位器RP2，使=90°

断开主电源，按图5－1连线。

3．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。

接上电阻负载，逆时针调节电阻负载至最大，首先短接平波电抗器。

闭合电源控制屏主电路电源，调节调速系统控制单元（低压单元）给定Ug，求取在不同角（60°

）时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）的波形，并记录相应角，电阻负载Ud和交流输入电压U2值。

Id

4．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。

断开平波电抗器短接线，求取在不同控制电压Ug时的输出电压Ud=f（t），负载电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形或数值，并记录相应a角。

注意，增加Ug使前移时，若电流太大，可增加与L相串联的电阻加以限流。

实验六单相桥式有源逆变电路实验

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。

触发电路及晶闸主回路的整流二极管VD1～VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源，回路中接入电感L及限流电阻Rd。

具体线路参见图6－1。

图6－1

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．教学实验台主控制屏2．触发电路（锯齿波触发电路）组件

3．电阻负载组件4．变压器组件

1．本实验中触发可控硅的脉冲及晶闸管来自触发电路挂箱。

2．电阻RP的调节需注意。

4．逆变变压器采用组式变压器，原边为220V，副边为110V。

1．将触发电路（锯齿波触发电路）面板左下角的同步电压输入接电源控制屏的U、N输出端。

2．有源逆变实验

有源逆变实验的主电路如图6－1。

（a）将触发电路（锯齿波触发电路）面板左上角的同步电压输入接电源控制屏的U、N输出端。

将限流电阻Rd调整至最大，先断开变压器和晶闸管（T）的连接线及二极管整流三相输入电源，连接控制回路。

合上主电源，用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔，调节偏移电位器RP2，使Ug=0时，a=170°

，然后调节Ug，使a在150°

附近。

（b）按图6-1连接主回路。

合上主电源，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。

（c）采用同样方法，绘出a在分别等于120°

时，Ud、UVT波形。

a=150

3．逆变到整流过程的观察

当a小于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a=150°

时，继续减小G给定，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。

当突然断开触发电路（锯齿波触发电路）面板的电源，使脉冲消失，此时，也将产生逆变颠覆。

实验七三相半波可控整流电路的研究

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。

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7－1。

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。

1．教学实验台主控制屏2．触发电路及晶闸主回路组件

3．电阻负载组件4．二踪示波器（自备）

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2A，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。

4.变压器原本采用三角形接法，副边采用星形接法。

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）用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲。

触发脉冲均为双脉冲双脉冲之间间隔60度。

（2）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（及“1”号脉冲的第二个脉冲波与“2”号脉冲的第一个脉冲波相重叠）则相序正确，否则，应调整输入电源（任意对换三相插头中的两相电源）。

（3）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：

（a）改变控制电压Ug，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）与晶闸管的端电压UVT=f（t）波形，并记录相应的Ud、Id、Uct值。

a=30

（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）

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

接入电抗器，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过2A，操作方法同上。

实验八三相桥式半控整流电路实验

1．熟悉触发电路及晶闸主回路组件。

2．了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形。

1．三相桥式半控整流供电给电阻负载。

2．三相桥式半控整流供电给反电势负载。

3．观察平波电抗器的作用。

在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。

它由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。

共阳极组三个整流二极管总是自然换流点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相中去，而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一相中去。

输出整流电压Ud的波形是三组整流电压波形之和，改变共阴极组晶闸管的控制角α，可获得0～2.34×

U2φ的直流可调电压。

具体线路可参见图8-1。

3．负载组件4．二踪示波器（自备）

1．供电给电阻负载时，注意负载电阻允许的电流，电流不能超过负载电阻允许的最大值，供电给反电势负载时，注意电流不能超过电机的额定电流。

2．在电动机起动前必须预先做好以下几点：

（1）先加上电动机的励磁电流，然后才可使整流装置工作。

（2）起动前，必须置控制电压Uct于零位，整流装置的输出电压Ud最小，合上主电路后，才可逐渐加大控制电压。

3．主电路的相序不可接错，否则容易烧毁晶闸管。

4．示波器的两根地线与外壳相连，使用时必须注意两根地线需要等电位，避免造成短路事故。

1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲

（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单