INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ

ZAKŁAD ENERGOELEKTRONIKI I STEROWANIA

Prostownikowe układy tyrystorowe trójfazowe

Rok akad. : 2012/2013

Wykonujący ćwiczenie:

Nr ćwiczenia : 3

1. Nita Damian

2. Kaczmarek Michał

Data wykonania ćwiczenia:

02.12.2012r

Kierunek : Elektrotechnika
Rok : 3 Semestr : 5

3. Lorenc Wojciech

4. Wojciechowski Adrian

Data oddania sprawozdania:

12.01.2013r

5. Sierakowski Grzegorz

Nr grupy ćwicz : E-11

Ocena :

Uwagi:

1. Schemat pomiarowy

2. Tabela pomiarów

obciąż.

α

z

U

1

I

1

P

p1

P

p2

P

q1

U

d

I

d

U

I

R

165

230

0,3

-90

140

120

0

0

0

0

140

230

0,3

-80

140

120

0

0

0

0

110

230

0,35

-100

140

140

0

0,1

10

0,25

90

230

0,65

-100

220

220

30

0,8

46

1,1

70

230

1,075

-60

380

340

85

1,95

100

2,2

55

230

1,375

20

520

420

140

3,05

142

3,05

40

230

1,625

160

660

420

180

4

183

3,85

30

230

1,75

260

720

380

210

4,5

202

4,3

20

230

1,825

380

740

300

225

4,85

218

4,55

0

230

1,85

500

740

150

240

5,1

228

4,8

RL

165

230

0,3

-80

120

120

0

0

0

0

140

230

0,3

-80

120

120

0

0

0

0

110

230

0,325

-80

120

120

0

0,1

10

0

90

230

0,525

-100

180

190

20

0,55

52

0,6

70

230

0,95

-110

320

350

85

1,9

101

1,8

55

230

1,325

-110

500

440

140

3

144

2,8

40

230

1,55

120

640

440

180

4

182

3,7

30

230

1,75

240

710

400

210

4,5

204

4,2

20

230

1,825

360

750

320

225

4,8

218

4,5

0

230

1,85

480

740

160

240

5,05

230

4,7

RL +D

o

165

230

0,3

-90

140

120

0

0

0

0

140

230

0,3

-90

140

120

0

0

0

0

110

230

0,325

-90

140

120

0

0,1

10

0

90

230

0,5

-100

180

180

30

0,55

50

0,6

70

230

0,95

-100

320

340

85

1,8

100

1,75

55

230

1,325

-110

510

440

140

3

142

2,8

40

230

1,6

120

650

440

180

4

182

3,7

30

230

1,725

240

710

400

210

4,5

202

4,2

20

230

1,8

350

740

320

225

4,8

216

4,5

0

230

1,935

490

740

160

240

5,1

228

4,75

3. Wzory do obliczeń

- moc średnia:



= 







- moc czynna:



=



+



- moc bierna:

= √3



- moc pozorna:

= 3







- moc odkształcenia:



= 

−



−

- współczynnik mocy

 =



- stosunek Ud/U

d0

oraz U/U

max

,

gdzie U

d0

to wartość napięcia

średniego U

d

dla α

z

=0, a

U

max

to wartość napięcia

skutecznego U dla α

z

=0

-

współczynnik

kształtu

napięcia:





=







- współczynnik kształtu prądu:





=







4. Tablica wyników obliczeń

obc

α

z

P

d

P

p

P

q

P

s

P

D

λ

U

d

/U

d0

U/U

max

k

ku

k

ki

R

165

0

50

207,85

0,00

-

-

0,20

0

-

-

140

0

60

207,85

0,00

-

-

0,04

0

-

-

110

0

40

242,49

4,33

-

9,24

0,01

0,04

-

2,500

90

24

120

381,05

87,64

-

1,37

0,09

0,184

1,533

1,375

70

165,75

320

588,90

381,05

-

0,84

0,24

0,4

1,176

1,128

55

427

540

727,46

750,15

-

0,72

0,38

0,568

1,014

1,000

40

720

820

727,46

1220,32

536,26

0,67

0,55

0,732

1,017

0,963

30

945

980

658,18

1504,46

932,63

0,65

0,67

0,808

0,962

0,956

20

1091,3 1120

519,62

1718,02 1194,65

0,65

0,78

0,872

0,969

0,938

0

1224

1240

259,81

1895,56 1409,97

0,65

1,00

0,912

0,95

0,94

RL

165

0

40

207,85

0,00

-

-

0,20

0

-

-

140

0

40

207,85

0,00

-

-

0,04

0

-

-

110

0

40

207,85

0,00

-

-

0,01

0,04

-

0,000

90

11

80

329,09

54,04

-

1,48

0,09

0,208

2,600

1,091

70

161,5

210

606,22

314,89

-

0,67

0,24

0,404

1,188

0,947

55

420

390

762,10

698,36

-

0,56

0,38

0,576

1,029

0,933

40

720

760

762,10

1166,36

449,45

0,65

0,55

0,728

1,011

0,925

30

945

950

692,82

1484,02

905,44

0,64

0,67

0,816

0,971

0,933

20

1080

1110

554,26

1699,14 1160,94

0,65

0,78

0,872

0,969

0,938

0

1212

1220

277,13

1872,35 1393,01

0,65

1,00

0,92

0,958

0,931

RL + D

o

165

0

50

207,85

0,00

-

-

0,195

0

-

-

140

0

50

207,85

0,00

-

-

0,04

0,00

-

-

110

0

50

207,85

0,00

-

-

0,01

0,04

-

0,000

90

16,5

80

311,77

51,96

-

1,54

0,09

0,20

1,667

1,091

70

153

220

588,90

303,11

-

0,73

0,24

0,40

1,176

0,972

55

420

400

762,10

688,66

-

0,58

0,38

0,57

1,014

0,933

40

720

770

762,10

1166,36

432,09

0,66

0,55

0,73

1,011

0,925

30

945

950

692,82

1469,47

881,39

0,65

0,67

0,81

0,962

0,933

20

1080

1090

554,26

1683,55 1157,17

0,65

0,78

0,86

0,960

0,938

0

1224

1230

277,13

1875,81 1388,87

0,66

1,00

0,912

0,950

0,931

4.1

Przykładowe obliczenia

Dla obciążenia RL i α

z

=65˚

obc

α

z

U

1

I

1

P

p1

P

p2

P

q1

U

d

I

d

U

I

RL

40

230

1,55

120

640

440

180

4

182

3,7

Moc średnia;

]

[

720

180

4

W

I

U

P

d

d

d

=

⋅

=

⋅

=

Moc czynna;

]

[

760

640

120

2

1

W

P

P

P

P

P

p

=

+

=

+

=

Moc bierna;

]

[

10

,

762

3

440

3

Var

P

P

q

q

=

⋅

=

⋅

=

Moc pozorna;

]

[

36

,

1166

7

,

3

182

3

3

VA

I

U

P

S

=

⋅

⋅

=

⋅

⋅

=

Moc odkształceń;

]

[

449,45

10

,

762

760

36

,

1166

2

2

2

2

2

2

VA

P

P

P

P

q

p

S

D

=

−

−

=

−

−

=

Współczynnik mocy sterowanych układów prostownikowych;

652

,

0

36

,

1166

760

=

=

=

S

p

P

P

λ

Stosunek U

d

do U

do

;

55

,

0

3

)

60

40

cos(

2

2

3

)

60

cos(

2

2

=

+

⋅

+

=

+

⋅

+

=

Z

do

d

U

U

α

Stosunek U do U

max

;

728

,

0

250

182

max

=

=

U

U

Współczynnik kształtu napięcia;

1,011

180

182

=

=

=

d

Ku

U

U

K

Współczynnika kształtu prądu.

012

,

1

80

,

5

90

,

5

=

=

=

d

Ki

I

I

K

5. Wykresy charakterystyk

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

U

d

/U

d0

α

α

α

α

z

U

d

/U

do

=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

U/U

max

α

α

α

α

z

U/U

max

=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

K

ku

α

α

α

α

z

K

ku

=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Kki

α

α

α

α

z

K

ki

=f(α

α

α

αz)

R

RL

RL+D0

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

λ

λ

λ

λ

α

α

α

α

z

λ

λ

λ

λ=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Pd

α

α

α

α

z

P

d

=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Pp

α

α

α

α

z

Pp=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

-500

0

500

1000

1500

2000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Ps

α

α

α

α

z

Ps=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL + D0

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Pq

α

α

α

α

z

Pq=f(α

α

α

α

z

)

RL

RL + D0

R

6. Oscylogramy

Przebieg napięcia (kolor żółty) i prądu (kolor niebieski) na odbiorniku dla obciążenia R oraz α

z

z przedziału

60

o

÷120

o

.

Przebieg napięcia (kolor żółty) i prądu (kolor niebieski) na odbiorniku dla obciążenia RL oraz α

z

z przedziału

60

o

÷120

o

.

Przebieg napięcia (kolor żółty) i prądu (kolor niebieski) na odbiorniku dla obciążenia RL+D

0

oraz α

z

z

przedziału 60

o

÷120

o

.

7. Wnioski i uwagi

Celem naszego ćwiczenia było badanie układów prostownikowych mostkowych.

Mostki takie można rozpatrywać jako szeregowe połączenie dwóch 3-fazowych grup komutacyjnych.
Tyrystory grupy katodowej przewodzą przy dodatnich półfalach fazowych napięć zasilających, a tyrystory
grupy anodowej przy ujemnych półfalach tych napięć. Napięcie wyjściowe jest sumą napięć wyjściowych
obu grup. Badany układ charakteryzuje się dwoma trybami pracy - przewodzeniem ciągłym i impulsowym,
zależnym w głównej mierze od kąta załączenia tyrystorów. Jako, że dla kątów o wartości powyżej 120

o

el

całe napięcie zasilania odłożyło się na tyrystorach, tak więc wartość napięcia w tym miejscu jest bliska zeru.
Układ o obciążeniu R charakteryzuje się pracą ciągłą dla kątów α

z

<60

o

el, natomiast praca impulsowa

pojawia się przy przekroczeniu tej wartości. Przy obciążeniu RL impulsowe występuje dla dużych wartości
kąta załączenia. W pozostałych przypadkach występuje praca ciągła. Dla obciążenia RL z diodą zerową
przebieg napięcia wyprostowanego jest identyczny jak w przypadku obciążenia R. Z dokonanych pomiarów
obliczyliśmy kilka wartości charakteryzujących badany układ. Jedną z nich jest moc średnia P

d

. Jak można

zauważyć wartość tej mocy nie ulega zmianie niezależnie od charakteru obciążenia (niewielkie różnice
pojawiają się jedynie dla charakterystyk przedstawiających współczynnik kształtu prądu i napięcia), wynika
to z tego iż jest to moc składowej stałej. Kolejną obliczoną wielkością była moc bierna. Jak można zauważyć
układ pobiera dosyć znaczną moc bierną nawet przy obciążeniu czysto rezystancyjnym. Moc ta zależy od
kąta wysterowania i jest nazywana mocą bierną sterowania. Największa wartość tej mocy przypada przy
kącie α

z

ok. 40°-55°.

.

Następna wielkością była moc pozorna P

s.

Ta moc również praktycznie nie zależała od

charakteru obciążenia. Widać jednak iż pobierana z sieci moc pozorna jest większa od oddawanej mocy
czynnej, nawet gdy moc bierna jest bardzo mała. Przyczyna tej różnicy są harmoniczne napięcia i prądu
sieci. W badanym układzie rolę stabilizatora napięcia spełnia indukcyjność obciążenia, co skutkuje
wygładzeniem tętnień prądu. Interesujący jest również wpływ diody zerowej bocznikującej odbiornik
rezystancyjno - indukcyjny. Zmniejsza ona pulsacje napięcia wyprostowanego oraz likwiduje przepięcia
związane z wyłączaniem odbiornika.