Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z układami prostownikowymi tyrystorowymi( trójpulsowy i sześciopulsowy), zaobserwowanie wpływu kąta wysterowania α na przebiegi wyjściowe prostownika

( prąd ciągły i nie ciągły) oraz analiza harmoniczna otrzymanych przebiegów( w przypadku prądu ciągłego).

Opis stanowiska laboratoryjnego:

Stanowisko laboratoryjne składało się z układ prostownikowego trzy- i sześciopulsowy wraz z oscyloskopem podłączonym do komputera dzięki któremu mogliśmy zapisywać przebiegi danych nam badanych układów.

Przebieg i realizacja ćwiczenia:

Na początku przystąpiliśmy do badania układu prostownika trójpulsowego o wspólnych katodach. Układ został obciążony obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym R,L.

Rejestrowaliśmy i zapisywaliśmy przebiegi prądu i napięcia w różnych miejscach w obwodzie.

Każdy przebieg kończyliśmy analiza harmoniczna która została podana w sprawozdaniu poniżej.

Ad1)PROSTOWNIK TRÓJPULSOWY- PRĄD CIĄGŁY (schemat ideowy prostownika sterowanego trójpulsowego):

Wszystkie przebiegi były przeprowadzone przy minimalnym kącie wysterowania!

Sterowanie prostownikiem 3-pulsowym przy liniowym napięciu synchronicznym(tab.1):

Uo[V]	Ustr[V]
3,9	0
8,7	1
15,8	2
21,7	3
24	4
24,5	5
24,5	6

Sterowanie prostownikiem 3-pulsowym przy cosinusoidalnym napięciu synchronicznym(tab.2):

Uo[V]	Ustr[V]
4,4	0
7,4	1
11	2
15,4	2,7
19,5	3,5
21,2	4
22,9	4,8
23,9	5,5
24,2	6,5
24,3	7
24,4	7,5

Sterowanie prostownikiem 3-pulsowym przy liniowym napięciu synchronicznym(tab.3):

Uo[V]	Ustr[V]
0	0
0	2
0	4
0,4	6
16,1	7
31,2	8
40,7	9
42,2	10
44,6	11
44,4	12

Sterowanie prostownikiem 6-pulsowym przy cosinusoidalnym napięciu synchronicznym(tab.4):

Uo[V]	Ustr[V]
0	0
0,6	6
11,5	7
22,8	8
33	9
39,8	10
40,8	10,3
41,1	10,4
41,3	11
41,3	12

Ad2) PROSTOWNIK SZEŚCIOPULSOWY MOSTKOWY TAK SAMO JAK W PRZYPADKU PROSTOWNIKA TRÓJPULSOWEGO PRZY OBCIĄŻENIU REZYSTANCYJNO INDUKCYJNYM R,L.(SCHEMAT IDEOWY PROSTOWNIKA MOSTKOWEGO):

1. Przebieg napięcia i prądu na obciążeniu:

Przebiegi prądu pobieranego oraz napięcia napięcia występujące na badanym obciążeniu. Górny przebieg przedstawia prąd, dolny napięcie. Jak widać na górnym wykresie prąd pobierany z sieci przy prądzie ciągłym ma bardzo „miekki” charakter. Sprawdziliśmy także harmoniczne dla poszczególnych przebiegów:

1. Dla napięcia:

1. Dla prądu:

1. Przebie g napięcia na tyrystorze T1 i prądu na fazie L1:

Wykres górny przedstawia przebiegi prądu na jednej z faz L1 a dolny wykres - napięcie na badanym tyrystorze T1. Przy prądzie ciągłym pobierany jest prąd przez 1/3 całego okresu i świadczy to o tym, że był on pobierany przez możliwie największy czas dla tego tyrystora

1. Przebieg napięcia i prądu na tyrystorze T1:

1. Przebieg napięcia i prądu na obciążeniu przy przewodzeniu impulsowym:

Górny przebieg przedstawia prąd płynący przez obciążenia, zaś dolny – napięcie na obciążeniu. Można tutaj zauważyć, że prąd nie jest ciągły (jest to spowodowane dużym kątem wysterowania). W czasie gdy załącza się kolejny tyrystor na obciążeniu energia rozładuje się do 0 i wtedy prąd przestaje płynąć oraz napięcia spada do zera.

1. Przebieg napięcia i prądu na tyrystorze T1 przy przewodzeniu impulsowym:

Gdy przewodzi tyrystor - napięcie na nim jest równe w przybliżeniu zero, nie uwzględniając spadków napięć.

1. Dodatkowe przebiegi napięcia i prądu na obciążeniu przy sterowaniu cosiunusoidalnym wraz z analizą harmoniczną:

Rys.1.Analiza harmoniczna napięcia na obciążeniu-sterowanie cosinusoidalne.

Rys.2.Analiza harmoniczna prądu na obciążeniu-sterowanie cosinusoidalne.

2.1. Przebieg napięcia i prądu na obciążeniu dla przewodzenia ciągłego.

W czasie dodatniego napięcia na obciążeniu prąd obciążenia narasta i w indukcyjności jest gromadzona energia. Przy ujemnym napięciu prąd w obciążeniu zanika indukując napięcie w skutek czego polaryzują się tyrystory dodatnio aż ponownie rozładuje się energia.

2.2. Przebieg napięcia na tyrystorze i prądu na fazie L1:

2.3. Przebieg napięcia i prądu na tyrystorze T1:

2.4. Przebieg napięcia i prądu na obciążeniu przy sterowaniu liniowym:

Prąd obciążenia utrzymuje wartość większą od zera. Przebieg napięcia podobnie jak prądu, nie osiąga wartości zera. Oznacza to, że podczas przełączania tranzystorów nie został całkowicie rozładowana zgromadzona.

2.5. Przebieg napięcia i prądu na obciążeniu przy sterowaniu cosinusoidalnym:

2.6. Przebieg napięcia i prądu przy minimalnym kącie wysterowania w celu wyznaczenia współczynnika k- analiza harmoniczna:

Rys.3.Analiza harmoniczna prądu na obciążeniu.

Rys.4.Analiza harmoniczna napięcia na obciążeniu-sterowanie cosinusoidalne.

Dzięki tym analizom wyznaczyliśmy współczynnik k potrzebny do obliczenia kąta wysterowania który po obliczeniach wyniósł: 50,1 stopnia.

Obliczenia:

Uo = k * cosα ; α = 0

Uo = k ;

$\alpha = arccos\frac{\text{Uo}}{k}$;

$\alpha = arccos\frac{4,1}{2,63} = 50,1$;

Wnioski:

Zapoznaliśmy się z działaniem prostowników trój- i sześciopulsowych. W zależnościo od charakteru obciążenia w rozpatrywanych obwodach oraz doborze odpowiedniego kąta wysterowania α otrzymujemy różne charakterystyki prądu. Przy przewodzeniu nie ciągłym prąd uzyskiwał wartości zera, zaś przy przewodzeniu ciągłym, nigdy tej wartości nie osiągał.

Prostownik trójpulsowy przewodzi tylko jedną stronę(przebieg mieści się tylko w granicach 0-U – w dodatniej połówce), zaś w przypadku sześciopulsowego przewodzenie następuje od –U do U czyli w całym zakresie

Doszliśmy do wniosku, że tylko w przypadku zastosowania sterownika z cosinusoidalnym napięciem istnieje liniowa zależność między napięciem sterującym a napięciem wyjściowym prostownika.

Do protokołu został dołączony protokół z zajęć.