ROK AKADEMICKI 2003/2004 SEMESTR V		ĆWICZENIA Z UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH PWSZ W PILE
Kierunek	EzE	Temat ćwiczenia nr 4	1-FAZOWY TYRYSTOROWY STEROWNIK NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO
Grupa	SEiA
Podgrupa
Data ćw.	04.01.2004	Sprawozdanie wykonali.	Adam Łuczak
Ocena			Marcin Wolski
Podpis			Florek Krzysztof
Prowadzący	dr inż. Romuald Łuczkowski

Wstęp

Ćwiczenie ma na celu wyznaczenie podstawowych charakterystyk 1-fazowego sterownika napięcia przemiennego dla różnych odbiorników (R i RL).

Półprzewodnikowe sterowniki prądu przemiennego służą do przekształcania sinusoidalnego napięcia linii zasilającej na napięcie przemienne o częstotliwości równej częstotliwości napięcia linii z możliwością bezstopniowej regulacji wartości skutecznej napięcia i prądu odbiornika. Regulację napięcia wyjściowego sterownika uzyskuje się poprzez sterowanie fazowe tyrystorów wchodzących w skład sterownika. Badany układ umożliwia sterowanie przepływu prądu w obu kierunkach przez zmianę kątów załączania tyrystorów.

Przebieg ćwiczenia

Schemat układu połączeń

Tabela wartości dla R=10Ω L=0,00000001H

αz	U	I	ILm	IL	ϕ1	λ
[°]	[V]	[A]	[A]	[A]	[°]
0	219,9	21,99	31,1	21,99	0,002453	1
10	219,77	21,97	31,06	21,97	0,588	0,9996
30	216,64	21,66	30,287	21,66	4,75	0,9747
45	209,88	20,99	28,75	20,99	9,8	0,9544
60	197,26	19,73	26,1	19,73	16,52	0,8956
70	185,89	18,59	23,87	18,59	21,44	0,8451
80	172,07	17,20	21,32	17,20	26,72	0,7829
90	156,04	15,6	18,52	15,6	32,3	0,7096
120	96,73	9,67	9,52	9,67	50,84	0,4396
160	20,79	2,08	1,2	2,08	76,6	0,0945
179	0,24	0,024	0,0037	0,024	79,72	0,0194

Charakterystyka U=f(αz)

U

αz

Charakterystyka I=f(αz)

I

αz

Charakterystyka λ=f(αz)

λ

αz

Analiza harmonicznych dla αz=60°

Analiza harmonicznych dla αz=120°

Analiza harmonicznych dla αz=170°

Przebiegi napięcia i prądu wyjściowego dla αz=60°

Przebiegi napięcia i prądu wyjściowego dla αz=120°

α_zgr =

Kąt αz zmienialiśmy w zakresie od 20° do 179°

Tabela wartości dla R=10Ω L=0,004H

αz	U	I	ILm	IL	ϕ1	λ
[°]	[V]	[A]	[A]	[A]	[°]
20	218,91	21,68	30,6	21,68	8,9	0,986
40	212,5	20,9	29,09	20,9	14,75	0,952
60	197,28	19,2	25,83	19,2	23,23	0,874
80	172,1	16,49	20,99	16,49	33,47	0,751
100	136,61	12,93	15,2	12,93	44,88	0,589
120	96,78	8,88	9,34	8,88	56,97	0,405
150	37,48	3,47	2,41	3,47	75,42	0,141
170	7,82	0,405	0,2	0,405	86,32	0,022
179	0,24	0,002	0,0007	0,002	32,5	0,209

Charakterystyka U=f(αz)

U

αz

Charakterystyka I=f(αz)

I

αz

Charakterystyka λ=f(αz)

λ

αz

Analiza harmonicznych dla αz=60°

Analiza harmonicznych dla αz=120°

Analiza harmonicznych dla αz=170°

Przebiegi napięcia i prądu wyjściowego dla αz=60°

Przebiegi napięcia i prądu wyjściowego dla αz=120°

Wnioski

Obserwując wyniki pomiarów możemy zauważyć ,że zarówno przy obciążeniu rezystancyjnym jak i rezystancyjno indukcyjnym wraz ze wzrostem kąta załączania αz maleje wartość prądu wyjściowego i napięcia wyjściowego. Dzieje się tak dlatego ponieważ przy dużym kącie αz tyrystor nie przewodzi znacznej części sinusoidy. Możemy w ten sposób regulować prąd przepływający przez sterownik do odbiornika. Stosuje się ten układ np. jako sofstart do łagodnego rozruchu silników. Obserwując widmo harmonicznych możemy zauważyć że przy niewielkim kącie załączania harmoniczne nieparzyste są również niewielkie. Gdy kąt załączania αz rośnie mamy wyższą wartość harmonicznych wyższego rzędu. Przy kącie równym 170° dla obciążenia RL harmoniczne 3,5,7,9,11,13,15,17 mają większą wartość od pierwszej harmonicznej .Występuje też składowa zerowa oraz harmoniczne parzyste. Jest to wadą tego sposobu regulacji prądu ponieważ harmoniczne niekorzystnie wpływają na sieć oraz są trudne do wyeliminowania. Współczynnik mocy maleje wraz ze wzrostem kąta αz. Dla obciążenia RL wyliczyliśmy kąt αzgr=7,162° dlatego pierwszym punktem charakterystyki jest kąt większy od αzgr. Poniżej tego kąta tyrystor zostanie wyzwolony dopiero przy kącie αzgr. Sterowniki tego typu są stosowane jako bezsstykowe elementy do załączania odbiorników elektrycznych (softstart do silników elektrycznych ,ściemniacze oświetlenia, szybkie załączanie kondensatorów do kompensacji mocy biernej).

---