Порядок выполнения работы

Индуктивно-емкостной преобразователь, получивший название «трёхфазная звезда», предполагает использование трансформатора как обязательного элемента при питании нагрузки через выпрямитель. Схема «звезда» нашла широкое применение в качестве источника питания электротермических установок, например таких как: дуговые вакуумные печи, плазменные электротермические установки, электронные плавильные установки. В лабораторной работе рассмотрим схему трёхфазного параметрического источника тока (рис.3.1), применяемого для питания плазмотронов и нитей накала катодов электронных лучевых установок.

Трёхфазный трансформатор представляет симметричную нагрузку. Поэтому для анализа работы схемы достаточно составить уравнения для одной его фазы, например, для фазы А, с включенной в неё первичной обмоткой. Учтём, что , и , где - коэффициент трансформации идеального трансформатора. В соответствии с законами Кирхгофа составим следующие уравнения

(3.1)

Если разрешить данную систему уравнений относительно тока нагрузки , то получим для него следующее соотношение

. (3.2)

Условие источника тока, вытекающее из (3.2), имеет вид

, (3.3)

которое эквивалентно равенству реактивных сопротивлений

. (3.4)

Это условие такое же, что и (2.1) для однофазного индуктивно-емкостного преобразователя.

Тогда ток вторичной обмотки, приведенный к первичной, при условии (3.4) будет равен

, (3.5)

где - действующее значение фазного напряжения первичной обмотки трансформатора.

Исследуем работу схемы с повышающим трансформатором, которая используется для стабилизации тока накала катода установок электронно-лучевого нагрева. Такие источники питания имеют напряжение в несколько киловольт с мощностью порядка нескольких киловатт и активной нагрузкой в виде нагретой нити катода, выполненной из тугоплавкого металла.

 

 

Исходные данные для расчёта приведены в таблице.

, Гц	, В	, В	, А
			0.5

В этой таблице -частота сети; - линейное напряжение первичной обмотки трансформатора; - линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора; - номинальный ток вторичной обмотки трансформатора .

Коэффициент трансформации

. (3.6)

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора

. (3.7)

Реактивное сопротивление стабилизирующих реактивных элементов определяется по формуле, следующей из (3.5)

. (3.8)

Индуктивность и ёмкость реактивных элементов равны

; . (3.9)

Полная мощность трансформатора

. (3.10)

Для трёхфазной мостовой схемы выпрямления справедливы соотношения

, . (3.11)

Тогда активное сопротивление нагрузки равно

. (3.12)

Схема набора математической модели трёхфазного источника тока представлена на рисунке 3.2. Основными элементами схемы являются: трёхфазный источник питания Three-Phase Source, индуктивно-емкостной преобразователь, состоящий из трёх пар LC элементов в совокупности с первичными обмотками трёхфазного трансформатора. Трансформатор Three-Phase Transformer 12 Terminals берётся в виде блока своей модели из библиотеки элементов SimPowerSystems. Как следует из исходных данных в нашем случае трансформатор повышающий, в первичную низковольтную обмотку которого включен индуктивно-емкостной стабилизатор тока. Трансформатор имеет двенадцать выводов: по два вывода на каждую обмотку с обеих его сторон. При задании технических данных трансформатора требуется указать его мощность S, частоту питающей сети f, линейные первичное и вторичное напряжения. Значения параметров - активные и реактивные сопротивления в относительных единицах – оставить без изменений те величины, что записаны по умолчанию. Имеются два трёхфазных измерителя тока и напряжения. Вторичные обмотки трансформатора соединены по схеме «звезда», к свободным концам которой подключается мостовая схема диодного выпрямителя Universal Bridge. К выходу выпрямителя подсоединена нагрузка как активное сопротивление . В разных частях схемы присутствуют одиночные вольтметры, амперметры и осциллографы.