交流调压电路实验

重庆三峡学院

实验报告

课程名称电力电子技术实验

实验名称交流调压电路实验

实验类型验证学时 2

系别电信学院专业电气工程及自动化

年级班别2015级2班开出学期2016-2017下期

学生姓名袁志军学号************

实验教师谢辉成绩

2017 年 5 月 28 日

实验七交流调压电路实验

一、实验目的

(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。

(2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。

(3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。

二、实验所需挂件及附件

序号型号备注

1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。

2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等模块。

3 DJK03-1 晶闸管触发电路该挂件包含“单相调压触发电路”等模块。

4 D42 三相可调电阻

5 双踪示波器自备

6 万用表自备

三、实验线路及原理

本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个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。

单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-15所示。

图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。

图 3-15 单相交流调压主电路原理图

图 3-15 单相交流调压主电路原理图

四、实验内容

(1)KC05集成移相触发电路的调试。

(2)单相交流调压电路带电阻性负载。

(3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。

五、实验方法

(l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试

将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用示波器观察“1”～“5”端及脉冲输出的波形。调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170°，记录上述过程中观察到的各点电压波形。

(2)单相交流调压带电阻性负载

将DJKO2面板上的两个晶闸管反向并联而构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端“G1”、“K1”、“G2”和“K2”分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极。接上电阻性负载，用示波器观察负载电压、晶闸管两端电压

U vT 的波形。调节“单相调压触发电路”上的电位器RP2，观察在不同α角时各点波形的变化，并记录α=30°、60°、90°、120°时的波形。

(3)单相交流调压接电阻电感性负载

①在进行电阻电感性负载实验时，需要调节负载阻抗角的大小，因此应该知道电抗器的内阻和电感量。常采用直流伏安法来测量内阻，如图3-16所示。电抗器的内阻为：

R L =U L /I (3-1)

电抗器的电感量可采用交流伏安法测量，如图3-17所示。由于电流大时，对电抗器的电感量影响较大，采用自耦调压器调压，多测几次取其平均值，从而可得到交流阻抗。

图3-16用直流伏安法测电抗器内阻 图3-17用交流伏安法测定电感量

I

U

L Z L = (3-2)

电抗器的电感为

(3-3)

这样，即可求得负载阻抗角

在实验中，欲改变阻抗角，只需改变滑线变阻器R 的电阻值即可。

②切断电源，将L 与R 串联，改接为电阻电感性负载。按下“启动”按钮，用双踪示波器同时观察负载电压U 1

和负载电流I 1的波形。调节R 的数值，使阻抗角为一定值,观察在不同α角时波形的变化情况， 记录α＞φ、α= φ、α＜φ三种情况下负载两端的电压U 1和流过负载的电流I 1波形。

六、实验数据记录及分析 1、阻性负载 45

90

f

R Z L L

L π22

2

-=L

d R R L +=ωϕarctan

1201

8

数据分析：单相交流调压通过调节触发角的大小来改变输出电压的有效值，从而达到交流调压的效果。

2、阻感负载

(1)U=100V f=50hz r=1ohms L=0.01h

3060

90 120

150

180

U=100V f=50hz r=1ohms L=0.01h

L

d R R L +=ωϕarctan

=arctan(0.5/1)=26.565

波形分析：从图可见，触发角移相范围为0~180，不同触发角下其电感充放电时间不同，输出电压有效值也不同。触发角越大，充放电时间越短。且在一定大角度后会出现断流区，触发角越大，断流区越宽。由于正脉冲未到时，电感已经放电结束。

在30度时，其第一个晶闸管电流峰值大于后面电流峰值，而其他角度并无此情况。由于初始状态电感并未充电，且触发角小，导通角大，其充电时间较长，在放电时，正向脉冲已经到来，需放电完毕后在充电，其充电时间小于初始充电，故其后峰值较小。而其他角度由于放电结束后正向脉冲并未到来，则充电时间相同，峰值相同。

3.不同大小电感下的波形比较

60

U=100V f=50hz r=1ohms L=0.01h

U=100V f=50hz r=1ohms L=0.1h

U=100V f=50hz r=1ohms L=0.005h

φ=arctan

0.5

1

=26.565 φ=arctan 5

1=78.69

φ=arctan

0.251

=14.036

波形分析：由图可知，电感越大充放电越缓慢。阻抗角反映了电流滞后电压的角度，一定阻抗角下会出现断流区。