1.WSTĘP TEORETYCZNY

Energoelektronika jest to gałąź elektroniki zajmująca się układami elektronicznymi dużej mocy. Obejmuje ona analizę, projektowanie, sterowanie i zastosowanie przyrządów półprzewodnikowych dużej mocy oraz układów energoelektronicznych.

Podstawowy układ do badania regulacji mocy elektrycznej prądu przemiennego składa się z źródła zasilania Z1, rezystancji obciążenia R_L oraz elementu kluczującego K (tzw. klucza). Element kluczujący ma dwa stany:

• Zwarcia, moc na obciążeniu wynosi 100% P_max

• Rozwarcia, moc na obciążeniu wynosi 0% P_max­

_­

Dla prądu zmiennego stosuje się dwa różne typy regulacji. Regulacja fazowa powoduje w obwodzie po załączeniu szybkie zmiany prądu, co w konsekwencji powoduje zakłócenia radioelektryczne. Przy regulacji grupowej przełączane są grupy sinusoid, a ich fragmenty.

W układach regulacyjnych stosuje się jako element kluczujący tranzystor, lub też tyrystor. Tyrystor jest to element elektroniczny składający się z 3 elektrod, anody, katody i elektrody sterującej i posiada nieliniową charakterystykę prądowo- napięciową. Może przewodzić prąd tylko w jednym kierunku. Regulacja mocy za pomocą tyrystora odbywa się w zakresie od 0 do 50% P_max. Lepsze właściwości ma tyrystor dwukierunkowy zwany triakiem. Regulacja mocy za pomocą triaka mieści się od 0 do 100% P_max. Wartość prądu załączania zarówno dla tyrystora jak i triaka reguluje się za pomocą ustawienia prądu bramki.

schemat tyrystora

Schemat triaka

2.CELE ĆWICZENIA:

Zapoznanie się regulacja kąta fazowego zapłonu. Zapoznanie się z wpływem kąta fazowego na pomiar napięcia. Poznanie przebiegu przepływu prądu przez żarówkę, oraz sporządzenie charakterystyki U=f(α)

3.SCHEMAT UKŁADÓW POMIAROWYCH:

• Układ z tyrostorem SRC, wyzwalanie prądem zmiennym

• Układ z tyrystorem SRC, z przesuwnikiem fazowym

• Układ z triakiem

• Układ z triakiem i przesuwnikiem fazowym

4. TABELE POMIAROWE

• POMIAR NAPIĘCIA NA TYRYSTORZE 1

R = 1 [Ω]

Lp	φ	U	U	I	I
	[]	[mV]	[V]	[mA]	[A]
1	180	448	0,448	448	0,448
2	171	395	0,395	395	0,395
3	162	386	0,386	386	0,386
4	153	383	0,383	383	0,383
5	144	378	0,378	378	0,378
6	135	372	0,372	372	0,372
7	126	360	0,360	360	0,360
8	117	352	0,352	352	0,352
9	108	342	0,342	342	0,342
10	99	326	0,326	326	0,326
11	90	309	0,309	309	0,309

• Obliczanie natężenia prądu

$$I = \frac{U}{R} = \frac{0,448}{1} = 0,448\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

• POMIAR NAPIĘCIA NA TYRYSTORZE 1

R = 0, 47 [Ω]

Lp	φ	U	U	I	I
	[]	[mV]	[V]	[mA]	[A]
1	180	208	0,208	442,55	0,44
2	153	180	0,18	382,98	0,38
3	144	176	0,176	374,47	0,37
4	126	173	0,173	368,09	0,37
5	108	165	0,165	351,06	0,35
6	90	154	0,154	327,66	0,33
7	72	139	0,139	295,74	0,30
8	54	118	0,118	251,06	0,25

• Obliczanie natężenia prądu

$$I = \frac{U}{R} = \frac{0,208}{0,47} = 0,44\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

• POMIAR NAPIĘCIA NA TRIAKU (D)

R = 0, 47 [Ω]

Lp	φ	U	U	I	I
	[]	[mV]	[V]	[mA]	[A]
1	360	496	0,496	1055,32	1,06
2	333	468	0,468	995,74	1,00
3	315	466	0,466	991,49	0,99
4	306	460	0,460	978,72	0,98
5	288	445	0,445	946,81	0,95
6	252	437	0,437	929,79	0,93
7	234	425	0,425	904,26	0,90
8	144	373	0,373	793,62	0,79
9	126	366	0,366	778,72	0,78
10	108	347	0,347	738,30	0,74
11	90	320	0,320	680,85	0,68

• Obliczanie natężenia prądu

$$I = \frac{U}{R} = \frac{0,496}{0,47} = 1,06\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

5. CHARAKTERYSTYKI

• I = f(ϕ) dla tyrystora 1 (R=1Ω)

• I = f(ϕ) dla tyrystora 1 (R=0,47Ω)

• I = f(ϕ) dla triaka D (R=0,47Ω)

6. WNIOSKI

Przeprowadzone doświadczenie pozwoliło nam zrozumieć istotę regulacji mocy dostarczanej do obciążenia zasilanego prądem zmiennym. W przypadku regulacji mocy dla prądu stałego sposób regulacji jest bardzo intuicyjny. Zapoznanie się z instrukcją do laboratorium ujawniło większy stopień komplikacji regulacji oraz odmienne elementy półprzewodnikowe temu służące. Szczególnie interesująca wydała się nam regulacja fazowa. Ciekawym rozwiązaniem był także pomiar prądu metodą techniczną, znany nam z laboratorium elektrotechniki.

Dla każdego układu, o odmiennych parametrach i zastosowanych elementach półprzewodnikowych, wyznaczyliśmy charakterystyki natężenia prądu w żarówce od kąta przewodzenia. W każdym z przypadków, wraz ze wzrostem kąta przewodzenia, obserwujemy wzrost prądu w żarówce. W przypadku obwodu regulacyjnego z triakiem prąd ten jest dwukrotnie wiekszy niż przy zastosowaniu tyrystora i przekracza wartość 1 ampera.

• POMIAR NAPIĘCIA NA TYRYSTORZE 1

R = 1 [Ω]

Lp	φ	U	U	I	I
	[]	[mV]	[V]	[mA]	[A]
1	180	448	0,448	448	0,448
2	171	395	0,395	395	0,395
3	162	386	0,386	386	0,386
4	153	383	0,383	383	0,383
5	144	378	0,378	378	0,378
6	135	372	0,372	372	0,372
7	126	360	0,360	360	0,360
8	117	352	0,352	352	0,352
9	108	342	0,342	342	0,342
10	99	326	0,326	326	0,326
11	90	309	0,309	309	0,309

• Obliczanie natężenia prądu

$$I = \frac{U}{R} = \frac{0,448}{1} = 0,448\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

• POMIAR NAPIĘCIA NA TYRYSTORZE 1

R = 0, 47 [Ω]

Lp	φ	U	U	I	I
	[]	[mV]	[V]	[mA]	[A]
1	180	208	0,208	442,55	0,44
2	153	180	0,18	382,98	0,38
3	144	176	0,176	374,47	0,37
4	126	173	0,173	368,09	0,37
5	108	165	0,165	351,06	0,35
6	90	154	0,154	327,66	0,33
7	72	139	0,139	295,74	0,30
8	54	118	0,118	251,06	0,25

• Obliczanie natężenia prądu

$$I = \frac{U}{R} = \frac{0,208}{0,47} = 0,44\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

• POMIAR NAPIĘCIA NA TRIAKU (D)

R = 0, 47 [Ω]

Lp	φ	U	U	I	I
	[]	[mV]	[V]	[mA]	[A]
1	360	496	0,496	1055,32	1,06
2	333	468	0,468	995,74	1,00
3	315	466	0,466	991,49	0,99
4	306	460	0,460	978,72	0,98
5	288	445	0,445	946,81	0,95
6	252	437	0,437	929,79	0,93
7	234	425	0,425	904,26	0,90
8	144	373	0,373	793,62	0,79
9	126	366	0,366	778,72	0,78
10	108	347	0,347	738,30	0,74
11	90	320	0,320	680,85	0,68

• Obliczanie natężenia prądu

$$I = \frac{U}{R} = \frac{0,496}{0,47} = 1,06\ \left\lbrack A \right\rbrack$$