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.
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).
