I. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania, przebiegami napięć i prądów,

podstawowymi charakterystykami układu prostownika trójpulsowego przy obciążeniu RLE i RL z diodą
zwrotną, przy pracy prostownikowej i falownikowej.

II. Przebieg ćwiczenia

A

1

V

1

A

3

V

2

R

d

L

d

↑

E

d

T1

T2

T3

T4

T5

T6

3 x 24/42 V~

A

2

D

0

0

,0

1

Ω

Rys.1 Schemat ideowy badanego układu

Spis przyrządów:

Nazwa

przyrządu

Typ przyrządu

Klasa

Numer

inwentaryzacyjny

Oznaczenie przyrządu na

schemacie

woltomierz

elektromagnetyczny

1

I-29 IVa 121

V1

amperomierz elektromagnetyczny

0,5

I-29 IVa 1237

A1

amperomierz elektromagnetyczny

0,5

I-29 IVa 1234

A2

woltomierz

magnetoelektryczny

0,5

I-29 IVa 1334

V2

amperomierz magnetoelektryczny

0,5

I-29 IVa 1251

A3

oscyloskop

cyfrowy

─

─

OSC

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

INSTYTUT MASZYN NAPĘDÓW I POMIARÓW

ELEKTRYCZNYCH

LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI

ĆWICZENIE NR 7

BADANIE PROSTOWNIKA

TRÓJPULSOWEGO

Wydział

Elektryczny, kierunek AiR

Rok akademicki

2010/2011

Rok studiów

3

Skład grupy:

1.

Marcin Winczura

2.

Przemysław Kamiński

3.

Paweł Wołoszczuk

4.

Dariusz Jaworski

Data wykonania

11.04.2011r.

Semestr

VI

Data oddania

22.05.2011r.

Zaliczenie

Uwagi:

Tabela 1. Charakterystyki obciążenia prostownika trójpulsowego. Układ z obciążeniem typu RLE.

ϑ

z

α

I

U

U

d

/U

d0

I

d

/I

d0

rodzaj pracy

[°]

[°]

[A]

[V]

[-]

[-]

30

0

1

28,5

0,97

0,03

ob

sz

ar

p

ra

cy

pr

os

to

w

ni

ko

w

ej

(o

bc

ią

że

ni

e

ty

pu

R

L

E

)

30

0

2

27,5

0,93

0,07

45

15

1

27,0

0,92

0,03

45

15

2

26,2

0,89

0,07

60

30

1

24,0

0,81

0,03

60

30

2

23,2

0,79

0,07

75

45

1

19,1

0,65

0,03

75

45

2

18,3

0,62

0,07

90

60

1

13,5

0,46

0,03

90

60

2

12,4

0,42

0,07

105

75

1

6,2

0,21

0,03

105

75

2

5,8

0,20

0,07

120

90

1

1,0

0,03

0,03

przewrót

120

90

2

0,6

0,02

0,07

135 105

1

-7,9

-0,27

0,03

ob

sz

ar

p

ra

cy

fa

lo

w

ni

ko

w

ej

(o

bc

ią

że

ni

e

ty

pu

R

L

)

135 105

2

-8,5

-0,29

0,07

150 120

1

-13,5

-0,46

0,03

150 120

2

-14,8

-0,50

0,07

165 135

1

-19,4

-0,66

0,03

165 135

2

-19,8

-0,67

0,07

180 150

1

-26,1

-0,88

0,03

Rys. 1. Charakterystyka obciążenia U

d

/U

d0

= f(I

d

/I

dz

) przy tgφ= const.

Tabela 2. Charakterystyki obciążenia prostownika trójpulsowego. Układ z obciążeniem typu RL.

ϑ

z

α

I

U

U

d

/U

d0

[°]

[°]

[A]

[V]

[-]

119 89

0,5

1,5

0,07

120 90

0,5

1,3

0,06

135 105 0,25

0,6

0,03

150 120 0,1

0,09

0,004

165 135 0,01 0,032 0,002

Tabela 3. Charakterystyki obciążenia prostownika trójpulsowego. Układ z obciążeniem typu R.

ϑ

z

α

I

U

[°]

[°] [A] [V]

180 150 0

3,4

165 135 0,1

0,4

150 120 0,25 2,1
135 105 0,5

4,6

120 90

1,0

7,5

105 75

1,4

12,0

90

60

2,8

16,0

75

45

2,4

18,8

60

30

5,5

23,5

45

15

6,1

25,9

30

0

6,2

26,9

Stan przyrządów przy pełnym wysterowaniu (α= 0°):

I= 0,85 A

U= 26 V

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

ϑz [°]

U

d

/U

d

0

Rys. 2. Charakterystyki sterowania prostownika trójpulsowego

0

( )

d

z

d

U

f

U

ϑ

=

, przy tg

const

ϕ =

Kąt opóźnienia wysterowania tyrystorów może przyjmować wartość równą zero - wtedy prostownik

pracuje jak układ niesterowany (diody). Natomiast kąt kąt wyprzedzenia wysterowania tyrystorów nie może
być równy zero, musi być większy. Spowodowane jest to skończonym czasem wyłączania tyrystora. Po zaniku
prądu głównego (spadek poniżej prądu podtrzymania I

H

) tyrystor nie jest jeszcze zdolny do blokowania napięć

dodatnich. Dopiero po pewnym czasie t

q

odzyskuje właściwości blokujące. Do tego czasu powinien pozostawać

spolaryzowany zaporowo lub co najwyżej napięcie na nim powinno być równe zeru (w praktyce 1÷2°el).
Niespełnienie tego warunku powoduje podtrzymanie prądu tyrystora (nie wyłącza się), co stanowi zwarcie
falownika - stan taki nazywa się przewrotem falownika.

Przekształtnik może przejść w stan pracy falownikowej, gdy po stronie odbioru znajdzie się źródło

napięcia stałego skierowanego zgodnie z kierunkiem przepływu prądu wyprostowanego.

Rys. 3. Przebiegi czasowe napięć i prądów prostownika trójpulsowego

(wyposażonym w dławik sieciowy o L

s

=1mH)

a)

Napięcie komutacyjne

b)

Napięcie sieciowe fazy A

c)

Spadek napięcia na tyrystorze

d)

Napięcie sieciowe fazy B

e)

Napięcie sieciowe fazy C

f)

Napięcie wyjściowe U

d

g)

Moment komutacji

h)

Prąd tyrystora T1

i)

Prąd tyrystora T3

j)

Prąd tyrystora T5

Rys. 4. Przebiegi czasowe napięć i prądów prostownika trójpulsowego

(bez dławika sieciowego)

Rys. 5. Przebiegi czasowe napięć i prądów prostownika sześciopulsowego

a) Napięcie międzyfazowe AB
b) Napięcie międzyfazowe BC
c) Napięcie międzyfazowe CA

d) Napięcie wyjściowe
e) Prąd wyjściowy obciążenia
f) Prąd tyrystora T1
g) Prąd tyrystora T2
h) Prąd tyrystora T3
i) Prąd tyrystora T4
j) Prąd tyrystora T5
k) Prąd tyrystora T6

III. Wnioski

Prostownik trójpulsowy w sieci trójfazowej jest odpowiednikiem prostownika jednopulsowego w sieci

jednofazowej. Może być zasilany przez transformator trójfazowy z wyprowadzonym przewodem neutralnym
lub przez dławiki sieciowe, bezpośrednio z linii trójfazowej przewodem neutralnym.

Sterując fazowo tyrystory, uzyskuje się bezstopniową regulację napięcia i prądu wyprostowanego. W

zależności od kąta załączenia tyrystorów prostowniki sterowane mogą przekazywać energię w kierunku od linii
zasilającej do odbiornika (stan pracy prostownikowej), lub w kierunku przeciwnym (stan pracy falownikowej).
Przy prostownikach trójpulsowym możemy mówić o kącie opóźnienia α. Kąt α dla prostowników
wielopulsowych liczy się od momentu komutacji swobodnej, tj. gdy napięcie fazy następującej staje się
większe od napięcia fazy ustępującej, do momentu załączenia.

Komutacja powoduje obniżenie średniej wartości napięcia wyjściowego prostownika. Zmiana kąta α w

zakresie 0º < α < 150º przy obciążeniu rezystancyjnym odpowiada zakresowi zmian napięcia wyjściowego, U

d0

– 0. Przewodzenie ciągłe występuje dla 0º<α<30º, przewodzenie nieciągłe dla 30º < α < 150º. W przypadku
pracy falownikowej przy obciążeniu RL lub RLE kąt α zmienia się w zakresie 90º < α < 180º.

Prostownik sześciopulsowy (mostkowy) można traktować jako połączenie szeregowe dwóch

prostowników trójpulsowych, utworzonych przez tyrystory o połączonych katodach (grupa katodowa – T1, T3,
T5) i o połączonych anodach (grupa anodowa – T4, T6, T2).