AGH EAIiE	LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI
Elektrotechnika Rok III EA					Grupa: 5
Temat ćwiczenia: Trójfazowy tyrystorowy regulator mocy połączony w gwiazdę. Układ łagodnego rozruchu silnika.					Dariusz Babiarz
Data wykonania: 19.12.2002			Data oddania: 16.01.2003	Ocena:

1. Wstęp:

Trójfazowy , tyrystorowy regulator mocy składa się z 6 połączonych tyrystorów sterowanych, przy czym, na każdą fazę przypadają dwa tyrystory. Łączniki tyrystorowe zostały połączone w gwiazdę i przyłączone do obciążenia. Takie sterowniki stosuje się przeważnie do realizacji łagodnego startu silników asynchronicznych (softstart). Prądy źródła zasilającego trójfazowe obciążenia

symetryczne poprzez sterowniki tyrystorowe są odkształcone, a ich podstawowe harmoniczne zawierają składową bierną o charakterze indukcyjnym. Dlatego też trójfazowe symetryczne obciążenie, zasilane poprzez sterownik mocy, wykazuje charakter rezystancyjno-indukcyjny i jest źródłem dodatkowej mocy biernej.

2 Tójfazowy tyrystorowy regulator mocy.

Możliwe są trzy sposoby realizacji trójfazowego sterownika prądu przemiennego połączonego w gwiazdę:

1) 2) 3)

Jest to trójfazowy prostownik sterowany, który znalazł zastosowanie przede wszystkim jako nadążny kompensator podstawowej harmonicznej prądu biernego (płynna regulacja) oraz jako układ miękkiego rozruchu silników indukcyjnych (tzw. Softstart).

Dla wywołania przepływu prądu przez elementy obciążenia należy jednocześnie wyzwalać tyrystory w dwu fazach np. T1T2, T2T3, T3T4, itd. Z tak wyzwalanych tyrystorów tworzy się sześć różnych par. Do rozpoczęcia przewodzenia prądu obciążenia muszą jednocześnie być wyzwolone dwa tyrystory tworzące parę, jeżeli jednak jest załączony tylko jeden, to na pozostałych pojawia się napięcie międzyfazowe, dlatego muszą one być wymiarowane na pracę przy napięciu równym amplitudzie napięcia międzyfazowego.

Prostownik tyrystorowy tym różni się od prostownika diodowego, że rozpoczęcie przewodzenia przez daną parę wcale nie musi odbywać się w punktach naturalnej komutacji, ale może zostać przesunięte o pewien kąt α.

Rysunek przedstawia wykres wskazowy napięć trójfazowego źródła napięcia z zaznaczonymi punktami naturalnej komutacji (*) mostka tyrystorowego i numerami tyrystorów przewodzących pod wpływem poszczególnych napięć. Przykładowo, jeżeli przewodzą tyrystory T2 i T3 (prąd płynie przez fazy B i C) to załączenie tyrystora łącznika fazy A (T4) może zostać opóźnione o kąt α < 2π/3. Przy większym opóźnieniu napięcie U_BA staje się ujemne i przewodzenie prądu przez załączoną parę tyrystorów nie jest możliwe. Tak więc niezależnie od współczynnika mocy obciążenia α_max = 2π/3.

Pełne przewodzenie łączników uzyskuje się wówczas, gdy tyrystory są wyzwalane w odległości odpowiadającej pewnemu kątowi j od przejścia napięcia fazowego przez zero. Odpowiada temu kąt α_min= ϕ-π/6 gdzie ϕ - kąt fazowy symetrycznego obciążenia trójfazowego. Dla obciążenia indukcyjnego α_min= π/3. Gdy tyrystory wyzwalane są z opóźnieniem α_min prądy faz źródła zasilającego liniowe symetryczne obciążenie są sinusoidalne.

Dla obciążenia rezystancyjnego, zasilanego poprzez łączniki tyrystorowe połączone w gwiazdę, wyzwalanie tyrystorów w punkcie naturalnej komutacji mostka (α = 0) nie prowadzi do pełnego przewodzenia łączników, gdyż dla rozpatrywanego przykładu załączenia tyrystora T4, w punkcie naturalnej komutacji U_A, pod wpływem którego płynąłby prąd tej fazy (przy pełnym przewodzeniu łączników), przechodzi przez wartość odpowiadającą ωt = π/6. Pełne przewodzenie uzyskuje się dla α = -π/6+ϕ, czyli dla obciążenia rezystancyjnego dla α = -π/6.

Rysunek przedstawia przebieg prądu jednej z faz źródła zasilającego, poprzez sterownik tyrystorowy, symetrycznie obciążony rezystancyjnie dla kilku wartości kąta opóźnienia wyzwalania mostka tyrystorowego.

Dla obciążeń, dla których ϕ ≥ π/6 czyli cosϕ ≤ 0,866 wyzwalanie tyrystorów mostka z opóźnieniem z przedziału 0 < α < 2π/3 umożliwia regulację mocy w zakresie 0≤P≤3U²/R.

Dla typowych silników indukcyjnych (cosϕ ≈ 0,86 => ϕ ≈ 30⁰) wystarcza, aby układ sterowania umożliwiał realizację kątów opóźnienia z zakresu 0 < α < 2π/3 właściwego dla mostkowych prostowników tyrystorowych.

1. Przebieg ćwiczenia:

a). Tabela wyników:

α	P1	P2	U	P=P1+P2	Q=√3(P1-P2)
[^o]	[W]	[W]	[V]	[W]	[VAr]
18	1282,5	750	219,6	2032,5	922,3
36	1197	720	214,2	1917	826,2
54	1083	600	201,6	1683	836,5
72	712,5	420	167,4	1132,5	506,6
90	427,5	210	118,8	637,5	376,7
108	228	120	115,2	348	187,1
126	114	30	75,6	144	145,5
144	28,5	18	27	46,5	18,1

b). Wykresy odpowiednich zależności:

c). Do sprawozdania dołączone zostają oscylogramy napięcia i prądu przy kącie α różnym od zera i różnym obciążeniu (rezystancyjnym i indukcyjnym)

Wnioski:

Otrzymane wyniki potwierdzają niekorzystne działanie regulatora, którym jest

prowadzanie wyższych harmonicznych. Świadczą o tym zniekształcone przebiegi. W prądach faz źródła występują harmoniczne rzędu h = 1±6m; m=0;1;2;3;...

Średnia wartość napięcia wyprostowanego
gdzie U_f - skuteczna wartość napięcia fazowego.

Łączniki tyrystorowe znajdują zastosowanie w prostownikach sterowanych oraz w układach regulacji prędkości obrotowej maszyn elektrycznych. Regulacji dokonujemy poprzez opóźnienie załączenia tyrystora. Zaletą takiej regulacji jest mniejsza moc wydzielana na tyrystorach niż przy regulacji rezystancyjnej.Wadą sterowników badanych są odkształcone prądy źródła zasilającego trójfazowe obciążenie poprzez sterowniki tyrystorowe, a ich podstawowe harmoniczne zawierają składową bierną o charakterze indukcyjnym.

2

---