INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ
ZAKŁAD ENERGOELEKTRONIKI I STEROWANIA Laboratorium Energoelektroniki
Tyrystorowe układy prostownikowe jednofazowe Rok akad. : 2012/2013
Wykonujący ćwiczenie:
Nr ćwiczenia: 1
Wydział: Elektryczny
1. Michał Kaczmarek
Rodz. stud. : Niestacjonarne 2. Wojciech Lorenc Data wykonania ćwiczenia:
18.11.2012r.
Kierunek: Elektrotechnika 3. Damian Nita
4. Adrian Wojciechowski
Data oddania sprawozdania:
13.01.2013
Nr grupy ćwicz : E 11
5. Grzegorz Sierakowski
6.
Ocena:
Uwagi:
1. Schemat pomiarowy:
2. Skalowanie potencjometru – wyznaczanie charakterystyki α = f ( n
)
z
pot
Tabela pomiarów: Charakterystyka: αz
npot
180
°el
obroty
162
1
135
135
2
99
3
zα
90
90
3,2
68,5
4
45
45
4,5
27
5
0
22,5
5,2
0
1
2
3
4
5
6
0
5,36
npot
1
3. Układ bez transformatora zasilającego
Tablice pomiarów
Rodzaj
Lp.
α
obciążenia
z
Ul
Il
Ppl
I
Id
U
Ud
-
-
°el
V
A
W
A
A
V
V
1
0
229
6
940
6
3,8
158
110
2
22,5
229
6
940
5,9
3,7
158
110
3
27
229
6
920
5,7
3,6
156
110
4
45
229
5,7
860
5,3
3,25
152
100
5
R
68,5
229
5,3
740
4,3
2,8
139
90
6
90
229
4,3
500
3,9
1,9
111
65
7
99
229
4
420
2,5
1,7
102
60
8
135
229
2,1
120
0,5
0,65
52
30
9
162
229
0,2
10
0
0,09
20
3,5
10
1
0
229
4,2
480
4,1
2,86
170
80
2
22,5
229
4,1
460
4,1
2,8
170
80
3
27
229
4
460
4
2,75
170
80
4
45
229
3,7
380
3,7
2,4
162
66
5
RL
68,5
229
3,2
300
3,2
2
150
55
6
90
229
2,3
140
2,25
1,25
120
35
7
99
229
2,1
120
2
1,1
112
30
8
135
229
1
20
0,75
0,34
58
10
9
162
229
0,1
0
0
0,024
10
0,65
10
1
0
229
4,1
560
4,1
2,6
160
104
2
22,5
229
4,1
560
4,05
2,6
160
104
3
27
229
3,9
520
3,85
2,35
158
99
4
45
229
3,6
440
3,5
2,05
152
90
5
RL+Do
68,5
229
3,1
340
3
1,65
140
76
6
90
229
2,2
180
2,1
1
111
52
7
99
229
1,9
140
1,85
0,85
102
46,5
8
135
229
0,9
20
0,7
0,255
53
19
9
162
229
0,2
0
0
0,015
10
2,1
10
Wzory do obliczeń:
U
Współczynnik kształtu napięcia: k
=
ku
U d
I
3
1
Π
Współczynnik kształtu prądu: k
=
=
ki
I
2
α
d
p
P
Współczynnik mocy:
λ =
gdzie:
S = U1 I1
S
2
Tablice obliczeń
U
U
d
Rodzaj
Lp
α
k
obciążenia
z
U
U
ku
kki
λ
do
max
-
-
°el
-
-
-
-
-
l
0
1,000
1
1,436
1,579
0,684
2
22,5
1,000
1
1,436
1,595
0,684
3
27
1,000
0,987
1,418
1,583
0,670
4
45
0,909
0,962
1,520
1,631
0,659
5
R
68,5
0,818
0,880
1,544
1,536
0,610
6
90
0,591
0,703
1,708
2,053
0,508
7
99
0,545
0,646
1,700
1,471
0,459
8
135
0,273
0,329
1,733
0,769
0,250
9
162
0,032
0,127
5,714
0,000
0,218
10
1
0
1,000
1,000
2,125
1,434
0,499
2
22,5
1,000
1,000
2,125
1,464
0,490
3
27
1,000
1,000
2,125
1,455
0,502
4
45
0,825
0,953
2,455
1,542
0,448
5
RL
68,5
0,688
0,882
2,727
1,600
0,409
6
90
0,438
0,706
3,429
1,800
0,266
7
99
0,375
0,659
3,733
1,818
0,250
8
135
0,125
0,341
5,800
2,206
0,087
9
162
0,008
0,059
15,385
0,000
0,000
10
l
0
1,000
1,000
1,538
1,577
0,596
2
22,5
1,000
1,000
1,538
1,558
0,596
3
27
0,952
0,988
1,596
1,638
0,582
4
45
0,865
0,950
1,689
1,707
0,534
5
RL+Do
68,5
0,731
0,875
1,842
1,818
0,479
6
90
0,500
0,694
2,135
2,100
0,357
7
99
0,447
0,638
2,194
2,176
0,322
8
135
0,183
0,331
2,789
2,745
0,097
9
162
0,020
0,063
4,762
0,000
0,000
10
Wykresy charakterystyk:
1,2
1,0
0,8
R
0,6
RL
0,4
RL+Do
0,2
0,0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
αz
3
1,2
1
0,8
R
0,6
RL
RL+Do
0,4
0,2
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
αz
16,0
14,0
12,0
10,0
R
u
8,0
kk
RL
6,0
RL+Do
4,0
2,0
0,0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
αz
3,0
2,5
2,0
R
i
1,5
kk
RL
RL+Do
1,0
0,5
0,0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
αz
4
0,7
0,6
0,5
R
λ 0,4
RL
0,3
RL+Do
0,2
0,1
0,0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
αz
4. Komutacja
Mając f = 50 [Hz] oraz cały okres 3600, to za pomocą równania µ = t · 50· 360 [0/s] i otrzymanych pomiarów możemy obliczyć wartość stopni elektrycznych.
Wykonane pomiary:
z obciążeniem indukcyjnością transformatora: t = 2,5 [ms]
µ = 45,00
bez obciążenia indukcyjnością transformatora: t = 200 [µs]
µ = 3,60
Przykładowe obliczenie:
µ = t · 50· 360 = 2,5· 50· 360 = 45,00
µ = t · 50· 360 = 200· 50· 360 = 3,60
Wnioski
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania jednofazowych tyrystorowych układów prostownikowych.
Tyrystorowy prostownik jednofazowy daje możliwość regulacji średniej wartości napięcia wyprostowanego Ud przez zmianę kąta wysterowania α. Maksymalną wartość napięcia wyprostowanego Ud otrzymuje się, w momencie gdy α = 0; prostownik sterowany działa wówczas tak samo, jak niesterowany. Średnią wartość napięcia wyjściowego prostownika Ud, przy kącie wysterowania α, definiuje wzór Ud = √2 · Uυ0/2π · (1 + cosα) Na oscyloskopie obserwowaliśmy przebiegi napięć i prądów dla obciążeń R, RL i RL z diodą odcinającą Do oraz dokonaliśmy pomiaru prądów, napięć i mocy w danym układzie.
Na schemacie pomiarowym, po stronie zasilania mierzyliśmy napięcie, prąd i moc czynną. Po stronie odbiornika zostały dwa amperomierze i dwa woltomierze.
Jedną parę mierników woltomierz i amperomierz użyliśmy do pomiaru wartości skutecznej prądu i napięcia, drugą zaś do pomiaru wartości średniej prądu i napięcia.
Racjonalnym sposobem rozładowania energii odbiornika jest stosowanie diody rozładowującej, która bocznikuje odbiornik. Jest to widoczne na dołączonym wykresie. Zapewnia ona mniejszą impedancję obwodu rozładowania, a tym samym odciąża zawory robocze i skuteczniej podtrzymuje prąd rozładowania. Dioda rozszerza zakres ciągłego przewodzenia prądu, powoduje zmniejszenie pulsacji i zwiększenie wartości średniej napięcia wyprostowanego, poprawia współczynnik mocy. Następuje to w tej części cyklu pracy, w której napięcie zasilające ma ujemne wartości chwilowe, czyli odbiornik nie jest zasilany z sieci. Napięcie wyjściowe prostownika jest w tym czasie równe napięciu przewodzenia diody, czyli bliskie zera.
W układzie o obciążeniu RL, ale bez diody zerującej Do widoczny jest wpływ indukcyjności obciążenia.
Wewnętrzne rozładowanie energii zachodzi poprze zawory robocze mostka.
Zbadaliśmy również zjawisko komutacji w danym układzie i wyznaczyliśmy kąt komutacji przy obciążeniu indukcyjnością transformatora, oraz bez indukcyjności. Zgodnie z przewidywaniami zaobserwowaliśmy, że kąt komutacji jest znacznie większy przy obciążeniu indukcyjnością.
5