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

0,8

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