Моделирование работы управляемого выпрямителя

Прогрессивность экономического развития любого общества определяется качеством подготовки специалистов.

Одним из важнейших требований сегодняшнего работодателя стала не только профессиональная подготовка специалиста в специальной области знаний, но и предельный уровень умений работы с компьютером.

Важным условием в подготовке квалифицированного специалиста является своевременное оснащение учебных заведений современной материально-технической базой (учебно-производственным и лабораторным оборудованием, тренажерами, техническими средствами обучения, персональными компьютерами и т.д.).

В связи с этим целью данного исследования является создание условий для оптимизации учебного процесса по дисциплине «Электротехника и электроника».

Перед учеными была поставлена задача, разработать и создать модель управляемого выпрямителя в стендовом и электронном вариантах, что и было реализовано.

Демонстративный стенд «Управляемый выпрямитель» имеет следующие характеристики:

Длина -500мм., Ширина – 300мм., Толщина – 50мм., Масса – 0,8кг.

Напряжение питания, от сети U = 220В, F = 50Гц, Рмах = 500 Вт.

U вых1 = 0 В, нет входного импульса,

U вых2 = 140 В, при угле регулирования 90°,

U вых3 = 160 В, при угле регулирования 30°,

U вых4 = 220 В, при угле регулирования 0°.

Контроль зависимости величины входного напряжения от угла регулирования осуществляется:

а) визуально по яркости свечения лампы накаливания (нагрузки);

б) по показаниям вольтметра, что позволяет построить экспериментальную кривую Uвых =Ψ (α) (рис. 1).

Рисунок 1. Экспериментальная кривая Uвых =Ψ (α)

Рисунок 2. Схема управляемого выпрямителя

Рисунок 3. Изображения 4-х синусоид с углами регулирования и выпрямленными пульсирующими напряжениями на нагрузке, которые взаимосвязаны с углами регулирования

Схема управляемого выпрямителя (рис. 2) состоит из: делителя напряжения R1, R2, R3, конденсатора С, выпрямительного диода V1, тиристора V2, активной нагрузки, вольтметра. Схема от стандартных отличается тем, что с целью расширения демонстративных возможностей зависимости выпрямленного напряжения от угла управления на внешнюю панель стенда выведен переключатель со шкалой углов управления  (а) и вольтметр, что позволяет показать зависимость напряжения от угла регулирования. На прозрачной части стенда нанесены изображения 4-х синусоид с углами регулирования и выпрямленными пульсирующими напряжениями на нагрузке, которые взаимосвязаны с углами регулирования. (рис.3).

Управление величиной а в выпрямителе производят с помощью фазовращающей цепочки R1, R2, R3, С1. В зависимости от положения переключателя S изменяется сопротивление, следовательно, угол управления, что позволяет регулировать выпрямительное напряжение, которое показано на рис.2,б.

В компьютерном варианте делитель напряжения (R1, R2, R3) заменён переменным резистором R1, что позволяет плавно регулировать угол управления от 0° до 90° и выходное напряжение от максимальной величины до ноля вольт.

Таким образом, использование модели управляемого выпрямителя позволяет в дальнейшем эффективно изучать конструкцию электровоза переменного тока с тиристорными преобразователями и тиристорные регуляторы пассажирских вагонов с генераторами постоянного тока.