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实验一三相桥式全控整流实验

一、实验目的

(1)本实验旨在使学生深入理解三相桥式全控整流电路的工作原理，掌握电路的组成和各部分的作用。通过实验，学生能够了解三相桥式全控整流电路在电力电子技术中的重要应用，以及其在交流电转换为直流电过程中的能量转换和调控特性。此外，通过实验操作，学生可以锻炼动手能力，提高对电路参数调整和故障排除的实际操作技能。

(2)实验目的还包括验证三相桥式全控整流电路的理论分析，并通过实际测量数据验证电路性能。通过对比理论计算与实际测量结果，学生可以分析电路在实际应用中的性能优劣，加深对电路理论的理解。同时，实验过程中涉及的测量、数据处理和结果分析等步骤，也有助于提高学生的科学研究和实验报告撰写能力。

(3)在实验过程中，学生将学习如何使用实验仪器进行数据采集和处理，掌握实验数据的记录和分析方法。通过对实验数据的分析，学生可以了解三相桥式全控整流电路在不同工作条件下的性能变化，如输入电压、负载电阻等对整流效果的影响。此外，实验还旨在培养学生的团队合作精神，通过共同完成实验任务，提高学生之间的沟通与协作能力。

二、实验原理

(1)三相桥式全控整流电路是一种常见的电力电子电路，其主要功能是将三相交流电转换为直流电。该电路由六个晶闸管组成，每个晶闸管分别对应一个桥臂，通过控制晶闸管的导通与关断，实现交流电到直流电的转换。在理想情况下，三相桥式全控整流电路的输出电压为交流输入电压的1.35倍，即Ud=1.35U2，其中U2为输入交流电压的有效值。

(2)在实际应用中，三相桥式全控整流电路的输出电压受到晶闸管导通角α的影响。导通角α是指晶闸管导通的时间与交流电周期之比，通常用α表示。当α=π/2时，输出电压达到最大值，即Ud=1.35U2。当α小于π/2时，输出电压将随着α的减小而降低。例如，当α=π/3时，输出电压Ud=1.15U2。在实际应用中，通过调整晶闸管的触发脉冲时间，可以控制导通角α，从而实现对输出电压的调节。

(3)三相桥式全控整流电路的输出电流与负载电阻有关。在负载电阻为R的情况下，输出电流I0可以通过输出电压Ud和负载电阻R计算得出，即I0=Ud/R。当负载电阻R增大时，输出电流I0将减小。例如，当输出电压Ud=100V，负载电阻R=10Ω时，输出电流I0=10A。在实际应用中，通过改变负载电阻R，可以实现对输出电流的调节，以满足不同负载需求。此外，三相桥式全控整流电路的功率因数通常较低，约为0.8左右，因此在实际应用中需要采取措施提高功率因数，如采用补偿装置。

三、实验设备与仪器

(1)实验中所需的主要设备包括三相桥式全控整流电路实验装置，该装置通常包含三相交流电源、晶闸管模块、触发电路、负载电阻、电流表、电压表、示波器等。三相交流电源提供实验所需的交流输入电压，晶闸管模块负责整流过程，触发电路用于控制晶闸管的导通与关断，负载电阻用于模拟实际工作负载，电流表和电压表用于测量电路中的电流和电压，示波器则用于观察和分析电路的波形。

(2)实验所需的辅助设备包括万用表、信号发生器、脉冲信号发生器、实验台、导线、连接器等。万用表用于测量电流、电压、电阻等基本电学参数，信号发生器用于产生不同频率和幅值的交流信号，脉冲信号发生器用于产生触发晶闸管的脉冲信号，实验台提供稳定的实验平台，导线和连接器用于连接实验装置中的各个部分。

(3)为了确保实验的准确性和安全性，实验中还可能需要以下设备：绝缘手套、绝缘鞋、防护眼镜、实验记录本、计算器、实验指导书等。绝缘手套和绝缘鞋用于保护实验人员的安全，防护眼镜防止实验过程中可能产生的飞溅物伤害眼睛，实验记录本用于记录实验数据和分析结果，计算器用于计算实验参数，实验指导书则提供了实验的理论背景和操作步骤。

四、实验步骤与数据记录

(1)实验开始前，首先检查三相桥式全控整流电路实验装置的各个部分是否完整，包括晶闸管模块、触发电路、负载电阻、电流表、电压表、示波器等。将三相交流电源的电压调至额定值，通常为220V。然后，按照实验指导书的要求，连接好电路，确保所有连接正确无误。接下来，打开三相交流电源，观察三相电压表，确保三相电压平衡。在此过程中，记录下三相电压的数值，例如，假设三相电压分别为Ua=220V、Ub=220V、Uc=220V。

(2)在电路接通后，逐渐调整晶闸管的触发脉冲时间，以改变导通角α。使用示波器观察输出电压波形，记录不同导通角α下的输出电压峰值Ud。例如，当导通角α为π/3时，记录下输出电压峰值Ud=1.15U2，其中U2为输入交流电压的有效值。同时，使用电流表测量输出电流I0，记录不同导通角α下的输出电流值。例如，当导通角α为π/3，负载电阻为10Ω时，输出电流I0=1.15A。在此过程中，确保实验数据记录准确无误。

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