INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ ZAKŁAD ENERGOELEKTRONIKI I STEROWANIA
Laboratorium Energoelektroniki Tyrystorowe układy prostownikowe jednofazowe
Rok akad. : 2009/2010
Wydział: Elektryczny
Rodz. stud. : Stacjonarne
Kierunek: Elektrotechnika
Specjalność: -
Profil: -
Nr grupy ćwicz : E4-1-A
Uwagi:

1. Schemat pomiarowy

2. Tablice pomiarów

Lp.	Rodzaj obciążenia	αz	Ul	Il	Ppl	I	Id	U	Ud
-	-	pozycja pokrętła	V	A	W	A	A	V	V
-	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	R	7,74	230	4,4	690	4,4	2,88	160	102
2		7,17	230	4,35	690	4,4	2,78	158	98
3		6,60	230	4,2	640	4,25	2,52	152	88
4		6,03	230	3,9	550	3,95	2,14	140	74,5
5		5,46	230	3,4	410	3,45	1,66	120	57,5
6		4,89	230	2,75	272	2,8	1,2	96	41
7		4,32	230	2,0	135	2	0,71	65	24
8		3,75	230	1,0	42,5	1,1	0,32	34	11
9		3,18	230	0,4	8,75	0,9	0,094	8	3,3
10		2,61	230	0,25	2,5	0,25	0,034	3	1,2
1	RL	7,74	230	3,5	430	3,6	2,44	166	84
2		7,17	230	3,4	430	3,5	2,34	164	81
3		6,60	230	3,1	360	3,2	2,06	158	72
4		6,03	230	2,7	270	2,8	1,70	146	58
5		5,46	230	2,2	172,5	2,15	1,24	126	43
6		4,89	230	1,5	90	1,58	0,84	100	28,5
7		4,32	230	1,0	37,5	0,95	0,45	71	16
8		3,75	230	0,4	10	0,47	0,175	39	5,75
9		3,18	230	0,2	2,5	0,125	0,035	10	1,2
10		2,61	230	0	0	0	0	0	0
1	RL+D0	7,74	230	3,3	465	3,5	2,20	158	101
2		7,17	230	3,3	450	3,3	2,08	158	98
3		6,60	230	3,0	400	3,1	1,82	152	88
4		6,03	230	2,6	295	2,65	1,44	138	74
5		5,46	230	2,0	193	2,1	1,04	120	57
6		4,89	230	1,5	105	1,5	0,68	95	41
7		4,32	230	0,8	47,5	0,9	0,355	67	24,5
8		3,75	230	0,4	12,5	0,4	0,064	35	11
9		3,18	230	0,1	3	0,1	0,022	8	2,8
10		2,61	230	0	0	0	0	0	0

3. Tablice obliczeń

R
Lp.
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

RL
Lp.
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

RL + D0
Lp.
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Wzory do obliczeń

Współczynnik kształtu napięcia:

Współczynnik kształtu prądu:

Współczynnik mocy: gdzie: S = U₁ I₁

4. Wykresy charakterystyk

5. Przebiegi zaobserwowane na oscyloskopie:

R RL

RL+D₀

Komutacja

6. Komutacja

Ponieważ f = 50 [Hz] oraz cały okres to 360⁰, zatem μ = t · 50· 360 [⁰/s]

Pomiary:

z obciążeniem indukcyjnością transformatora: t = 2,2 [ms] μ = 39,6⁰

bez obciążenia indukcyjnością transformatora: t = 128 [μs] μ = 2,3⁰

7. Wnioski

Tyrystorowy prostownik jednofazowy daje możliwość regulacji średniej wartości napięcia wyprostowanego U_d przez zmianę kąta wysterowania α. Maksymalną wartość napięcia wyprostowanego U_d otrzymuje się, w momencie gdy α = 0; prostownik sterowany działa wówczas tak samo, jak niesterowany. Średnią wartość napięcia wyjściowego prostownika U_d, przy kącie wysterowania α, definiuje wzór:

U_d = √2 ∙ U_υ0/2π ∙ (1 + cosα)

Przebieg prądu wyjściowego i_d prostownika uzależniona jest od indukcyjności obwodu wejściowego L_T i od dławika wygładzającego L_W.

Celem ćwiczenia było praktyczne zapoznanie się z zasadą działania jednofazowych tyrystorowych układów prostownikowych. Na oscyloskopie obserwowano przebiegi napięć i prądów dla obciążeń R, RL i RL z diodą odcinającą D₀ oraz dokonano pomiaru prądów, napięć i mocy w danym układzie.

Jak widać na zaprezentowanym schemacie pomiarowym, po stronie zasilania mierzono napięcie, prąd i moc czynną. Po stronie odbiornika użyte zostały dwa amperomierze i dwa woltomierze. Jeden amperomierz i woltomierz do pomiaru wartości skutecznej prądu i napięcia, zaś drugi amperomierz i woltomierz do pomiaru wartości średniej prądu i napięcia.

Kąt załączania zmieniano w przedziale od 0 do π za pomocą potencjometru, który najpierw wyskalowano na podstawie obserwacji na oscyloskopie, zaznajomiono się także z przebiegami napięć i prądów dla różnych obciążeń

Z załączonych przebiegów z oscyloskopu można zaobserwować zachowanie napięcia w zależności od obciążenia. Przy obciążeniu RL widać, że tyrystor przewodzi również przez chwilę napięcie ujemne. Jest to spowodowane oddawaniem prądu zgromadzonego przez cewkę. Po dołączeniu diody odcinającej D_o pozbywamy się tej części przebiegu.

Z uzyskanych pomiarów wyznaczyliśmy następujące zależności od kąta α_z:

• stosunek U_d / U_d0

• stosunek U / U_max

• współczynnik kształtu napięci k_ku oraz kształtu prądu k_ki

• współczynnik mocy λ

Pomiary owe można porównać na załączonych wykresach.

Zbadaliśmy również zjawisko komutacji (czyli jednoczesnego przewodzenia co najmniej dwóch zaworów tej samej grupy komutacyjnej ) 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.