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电气设备综合实验（二） 第一部分 电机实验 实验一 单相交流调压电路实验 实验时间：2013年11月8日 一、实验目的 1. 加深理解单相交流调压电路的工作原理。 2. 加深理解交流调压感性负载时对相移范围的要求。 二、实验内容 1. 单相交流调压器带电阻性负载。 2. 单相交流调压器带电阻-电感性负载。 三、实验线路及原理 本实验采取了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。 晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成，见图1-1。 图1-1 单相交流调压电路 四、实验设备及仪器 1. MCL系列教学实验台主控制屏。 2. MCL-01组件。 3. MCL-02组件。 4. MCL-05组件。 5. MEL-03三相可调电阻器。 6. MEL-02三相芯式变压器。 7. 双踪示波器。 8. 万用表。 五、注意事项 在电阻电感负载时，当时，若脉冲宽度不够会使负载电流出圈套的直流分量，损坏元件。为此主电路可通过变压器降压供电，这样即可看到电流波形不对称现象，又不会损坏设备。 六、实验方法和结果 1. 单相交流调压器带电阻性负载 将MCL-02的两只晶闸管VT1、VT4反并联而成交流电调压器，将触发器的输出脉冲端G1、K1、G3、K3分别接至主电路相应的VT1、VT4的门极和阴极。 将电感L短接，接上电阻性负载（两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大。 MCL-01的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节锯齿波同步移相触发电路的偏移电压电位器RP2，使α=150°。 三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压，使Uuv=220V。用示波器观察负载电压u=f(t)，晶闸管两端电压uVT=f(t)的波形，调节Uct，观察不同α角时各波形的变化，并记录α=30°、60°、90°、120°时的波形和输出电压U值。 α 30° 60° 90° 120° U(V) 100 90 62 40 波形图如下所示： （1）α=30° （2）α=60° （3）α=90° （4）α=120° 2. 单相交流调压器接电阻-电感性负载 （1）在做电阻-电感实验时需调节负载阻抗角的大小，因此需知道电抗器的内阻和电感量。可采用直流伏安法来测量内阻，如图1-2所示。 图1-2 用直流伏安法测电抗内阻 电抗器的内阻为 RL=UL/I=1.71/0.15=11.4Ω 电抗器的电感量可用交流伏安法测量，如图1-3所示。 图1-3 用交流伏安法测定电感量 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，从而可得交流阻抗。 ZL=UL/I=59/(0.5*0.43)=274.42Ω 电抗器的电感量为 LL=(ZL2-RL2)1/2/(2πf)=0.872H 这样即可求得负载阻抗角 φ=arctan(wLL/(Rd+RL)) 在实验过程中，欲改变阻抗角，只需改变电阻器的数值即可。 （2）断开电源，接入电感（L=700mH），调节Rd使阻抗角φ=45°。合上主电源，调节主控制屏输出电压，使Uuv=220V。调节Uct，使α=45°，用双踪示波器同时观察负载电压u和负载电流i的波形。观察在不同α角时波形的变化情况。记录αφ、α=φ、αφ三种情况下负载两端电压u和流过负载的电流i的波形。 也可使α为一定值，调节阻抗角φ观察波形。 注：调节电阻R时，需观察负载电流，不可大于0.8A。 波形图如下所示： （i）. αφ （ii）.α=φ （iii）.αφ 实验二 采用自关断器件的单相交流调压电路实验 实验时间：2013年11月8日 一、实验目的 1. 掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的工作原理、特点、波形分析与使用场合。 2. 熟悉PWM专用集成电路SG3525的组成、功能、工作原理与使用方法。 二、实验内容 1. PWM专用集成电路SG3525性能测试。 2. 控制电路相序与驱动波形测试。 3. 带与不带电感时负载与MOS管两端电压波形测试。 4. 在不同占空比条件下，负载端电压、负载端谐波测试。 三、实验系统组成及工作原理 随着自关断器件的迅速发展，采用晶闸管移相控制的交流调压设备，已逐渐被采用自关断器件（GTR、MOSFET、IGBT等）的交流斩波调压所代替。与移相控制相比，斩波调压具有下列优点： （1）谐波幅值小，且最低次谐波频率高，故可采用小容量滤波元件。 （2）功率因数高，经滤波后，功率因数接近于1. （3）对其他用电设备的干扰小。 因此，斩波调压是一种很有发展前途的调压方法，可用于马达调速、调温、调光等设备。本实验系统以调光为例，进行斩波调压研究。 斩波调压的主回路由MOSFET及其反并联的二极管组成双向全控电子斩波开关。当MOS管分别由