Бірфазалы екіжартыпериодты түзеткішті зерттеу
1. Жұмыстың мақсаты
Кері диоды бар активти - индуктивті жүктеме жұмыс істейтін бірфазалы екіжартыпериодты түзеткішті зерттеу.
2. Жұмысты орындауға нұсқаулар
Зертханалык жұмысты бастамас бұрын кітаптың 2.2, 2.3, 3.2, 3.5 бөлімдерін оқып-білгенненкейін кірісу керек. Қосымша әдебиет ретінде [10,13] қолдану керек.
3. Жұмыстың мазмұны
Коммутацияны ескермеген кездегі кері диоды бар активті – индуктивті жүктемеге жұмыс істейтін бірфазлы екіжартыпериодты түзеткіштің ішкі және энергетикалық сипаттамаларды зерттеу.
Виртуалды зертханалық қондырғының сипаттамасы
Жұмыстың мазмұнымен қарастырылған.
Зерттеу үшін виртуалды зертханалық орнату 1 - суретте көрсетілген, оған кіреді:
● синусоидалы кернеу көзі (220 v. 50Hz) ;
● бірфазалы трансформатор (Transformer) ;
● бірфазалы көпірлік диод (Universal Bridge);
● активті-индуктивті жүктеме (R,L)
● кері диод (Diode);
●жүктемедегі және қорек көзіндегі (I1) сол мезеттегі токтарды өлшегіш
(I Load);
● жүктемедегі сол мезеттегі кернеу өлшегіш (ULoad);
● қоректің гароникалық тоқ құраушыларын өлшеу үшін блок (Fourier I1);
1-сурет. Бірфазалы түзеткіш моделі
● жүктеменің гармонткалық ток құраушылары өлшеу үшін блок (Fourier IO) және жүктеменің гармоникалық кернеу құраушыларын өлшеу үшін аналогты блок (Fourier UO);
● Scope - қорек тізбегіндегі ток, жүктемедегі ток және жүктемедегі кернеудің сол мезеттегі мәндерін бақылау(өлшеу) үшін блок;
● Measurement жазығына сәйкес блоктарынан алынған ұлғаюлардың сол мезеттегі мәндерін бақылау ушін блок (Multimeter);
●қорек тізбегіндегі тоқтың бірінші гармоникасын және оның фазасының амплитудалық мәндерін өлшеу үшін блок (Display1);
●жүктемедегі тоқ және кернеудің орташа мәндерін өлшеу үшін блок (Display2);
Қорек көзінің параметрлерінің құрылу терезесі 2 - суретте көрсетілген.
Құрылу жазығында беріледі:
● кернеу амплитудасы вольтпен (Peak amplitude ,V);
● кернеудің бастапқы фазасы градуспен (Phase ,deg);
● кернеу жиілігі герцпен (Frequeney,Hz);
Sample time параметрі кернеудің берілуіне дискреттілік береді. Мұндай параметр көптеген кітапханалық блоктарда бар бұл модельдік параметрлерді берген кездегі дискреттеу уақытымен сәйкес болу керек (10-сурет). Аналогты модельдеу кезде оны нөлге тең деп алуға болады.
2-сурет. Қорек көзінің параметрлерін түзету терезесі
3-сурет. Трансформатордың параметрлерін түзету терезесі
Трансформатордың параметрлерін құру терезесі 3-суретте көрсетілген.Құрудың терезе жазықтарына номиналды қуат және трансформатор жиілігі (Nominal power and frequency) біріншілік және екіншілік орамдар параметрлері (Winding 1 parametrs, winding 2 parameters) және магниттелу бұтағының параметрлері (Magnetization resistance) енгізіледі. Трансформатордың орынбасу сұлбасының параметрлері қатыстық (өлшемсіз) ұлғайтуларды көрсетілген.
Трансформатордың орынбасудың аралас сұлбасы 4 - суретте көрсетілген. Бұл орынбасу сұлбасы орамдағы жоғалтуларды (R2,R2,R3) орамдарының таралу ағындары (L1,L2,L3) және трансформатордың магниттелу тізбегін (Lm,Rm) cипаттайтын,алынған элементтері бар трансформатор түрінде көрсетілген.
4-сурет. Трансформаторды ығыстырудың жалпылама сұлбасы
Қатыстық ұлғайтуларда трансформатордың параметрін енгізу,біріншілік және екіншілік орамдар үшін олар тең болады.(4-сурет).Сонымен қатар магниттелу бұтағының қатыстық параметрлері де өзара тең.П1 қосымшасында трансформатор мәліметтерді және олардың қатыстық параметрлерін анықтау үшін сипаттамалар көрсетілген.Бұл жағдайда параметрлер жазғанда үшінші орам үшін нөл енгізілген.
5-сурет. Диодтық түзеткіштің параметрлерін түзету терезесі
Түзеткіштің параметрлерін құру терезесі 5-суретте көрсетілген.
Құрылу жазығында берілген:
● көпірдің бұтақ саны (Number of bridge arms );
● кіріс және шығыс порттарының конфигурациялы (Port configuration);
●демпфриленетін тізбек параметрлері (Snubber resistance,Snubber capacitance);
● әмбебап көпірдегі жартылай өткізгіш құрылғылардың типтері (Power Electronice);
● ашық түрдегі диодтардың индуктивтілігі (Ron,Ohms);
● ашық түрдегі диодтағы кіріс кернеу волтпен (Lon,H);
● ашық жағдайдағы вольтпен берілген диодтағы кіреберіс (порок) кернеуі (Forward voltage, V).
Measurement жазығында Multimetr блогымен өлшенетін ұлғаюлар алынған.
Жүктеменің құрылу терезесі6-суретте көрсетілген.Тізбектелген R,L,C тізбегіндегі активті-индуктивті жүктемені жүзеге асыру үшін алғашқы екі жазыққа (Resistance R,Ohms,Inductance L,H) активті қарсы тұру мәндерді оммен және индуктивтілік генримен орнатылады,үшінші жазыққа (Capacitane C,F) шексіздік (inf).
Fourier I1 блогының параметрін құру терезесіне (7-суретте ) жиілік қоректенуші кернеудің тең жиілігі және бірінші гармоника номері енгізіледі.
Fourier I0,Fourier U0 блоктары шығыс тоқтың және кернеудің тұракты құраушыларын өлшейді.Екі жартыпериодты түзеткіш кезінде шығыс кернеудің негігі жиілігі көздің екі еселенген жиілігіне көздің екі еселенген жиілігіне тең (f=100).
(Harmonic n) жазығына гармоника нөмері енгізіледі.Берілген жағдайда тұрақты құраушы өлшенеді (n=0).
Display құрылғының терезесі зерттеліп отырған процесстерді өлшеу үшін 8-суретте көрсетілген.Бірінші жазыққа өлшенетін мәндердің формат көрсетілімі беріледі.Екінші жазық (Decimation) Display терезесіне мәндердің периодты шығысын анықтайды.
Sample time параметрі өлшенетінн мәндерді шығыс дискреттелген береді.Бұл параметр модельдеу параметрлерін енгізу кезіндегі дискреттеу уақтымен сәйкес болу керек (10-суретте) көрсетілген .Аналогты жүйелердің модельдеу кезінде оны нөлге тең деп алуға болады.
Multimeter блогының құрылу терезесі 9-суретте көрсетілген.
Сол жазықта (Available) әмбебап көпірдің барлық кернеу және ток мәндері көрінеді,олар 5-суретте берілген.
Оң жазықта (Selected) айнымалылар көрсетілген,оларда блок өлшенеді (олар сол жазықтан оңға Select батырмасы көмегімен орналаcтырылған ).
Оң жазықтың айнымалыларын блок шығысында ішкі құрылғылармен өлшеуге болады.Display signals at simulation stop жолаушысының қосылған кезінде осы ұлғаюлардың сол мезеттегі мәндері осы модульдердің аяқталуымен графикалық терезеде көрсетіледі.
6-сурет. Жүктеменің параметрлерін түзету терезесі
7-сурет. Fourier 1 блогын түзету терезесі
8 - сурет. Display блогын түзету терезесі
9 - сурет. Multimeter блогын түзету терезесі
1. Зертханалық жұмысты орындау тәртібі
Кері диоды бар активті-индуктивті жуктемеге жұмыс істеу негізінде бірфазалы екіжартыпериодты түзеткішті зерттеу виртуалды орнату бойынша жүзеге асырылады (1-сурет) толық сипаттама жоғарыда корсетілген. Кернеу козернеу козінің, трансформатордың жүктеменің және көпірлік диодтық мәндері окытушымен беріледі.Өзіндік орындау кезінде кернеу көзінің және көпірлік диодтың мәндерін 2,5 суреттегідей енгізу керек.Жүктеменің параметрлері былай беріледі,жүктеменің тұракты уақыты 
аралығында болу керек(2…5)T(T=1/f, f-көздің жиілігі).
Модельдеудің параметрлері Simulotion Parameters Solver (10-сурет) қосымшасында беріледі.Stop time жазығында уакыт секунтпен беріледі,ол 10…20 көздің кернеу периодына тең.Type жазығында айнымалы қадам (Varabie –Step) және дифференциялды түсініктерді шешу тәсілі-Ode 23tb (Stiff/TR-BDF2) беріледі.Max size жазығында модельдеу қадамының мәндері орындалады,бұл мән Sample time қадамына да енгізіледі.(2,8-сурет) Қалған жазықтарда компьютер енгізген мәндерді қолдануға болады.
10-сурет. Модельдеу параметрлерін түзету терезесі
Жүктеменің қарсы тұруын 10 Ом қадамды 10 Ом –нан 100-ға дейін және жүктемеге индуктивтілігін өзгертіп,біраө уақыт тұрақтылығын сол қалпында қолдана отырып,түзеткіштің негізгі сипаттамаларын есептеу және өлшеу. Модельдеудің нәтижесі 1-кестеге енгізіледі.
1-кесте
| Мәліметтер | Анықтамалар | Есептеулер | ||||||||||
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| В | Гц | Гн | Ом | A | B | A | град | B | A | BА | Вт | Вт |
Қорек көзіндегі тоқтың бірінші гармоникалық амплитудасы I1 (1)max жәнеосы тоқтың бастапқы фазасы µ1Display 2 көрсеткіштері бойынша анықталады.Осы ұлғаюлардың сол мезеттегі мәндерін осциллоскор экранды көруге болады (6.1.11-сурет).
Бірінші гармоникасы бойынша түзеткішпен қолданылатын толық және активті қутты есептеу,сонымен қатар жүктеме қуаты келесі түрде жүзеге асырылады.
S1(1)= (BA), P1(1)=S1(1)cosφ1, PH=UHIH
Модельдеу аяқталған кезде Multimeter блогында (12-сурет) кернеудің және топтың сол мезеттегі қисық графикалық терезесі шығады.
Бұл ұлғаюлардың максималды мәндері 1-кестесі бойынша Multimeter блогының графикалық терезесі анықталады.1-кестенің нәтижесі бойыеша құрылады:
● түзеткіштің ішкі (жүктемелік) сипаттамасы UH=f(IH);
● түзеткіштің энергетикалық сипаттамалары I1(1)max,IDmax
S1(1), P1(1)=f(PH)max
11-сурет. Ток көзінің, жүктеме тогының және жүктемедегі кернеудің осциллограммасы
12-сурет. Диодтың тогы мен кернеуінің осциллограммасы
4. мазмұны
1.Виртуалтуалды орнату сұлбасы.
2.Негізгі сипаттамаларды есептеу үшін сипаттамалар.
3.Жүктемелік сипаттамалар.
4.Энергетикалық сипаттамалар.
5.Сол мезеттегі кернеу және тоқ осцилограммалары.
6.Жұмыс бойынша қортынды.
Зертханалық жұмыс №3