Politechnika Świętokrzyska

Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki

Projekt Energoelektronika:

Dobór Układu Prostownikowego

Wykonali:

Wojtasiński Maciej

Woźniak Karol

Zgrzywa Tomasz

Założenia:

Zaprojektować niesterowany trójfazowy układ prostownikowy zasilany z sieci poprzez transformator na następujące parametry wyjściowe:

• Napięcie znamionowe obciążenia U_n=48 V;

• Obciążenie układu stanowi:

1. Rezystor o wartości : R_OBC=0,4 Ω; (na potrzeby obliczeniowe przyjęliśmy rezystancję R_OBC zwiększona 100 razy)

2. Obciążenie typu RL: R_OBC=40Ω, z dodatkowo włączoną indukcyjnością L_OBC= 20mH;

• Sposób połączenia uzwojeń transformatora: GWIAZDA/TRÓJKĄT;

• Uzwojenia strony pierwotnej są zasilane napięciem 3x400V;

• Indukcyjność rozproszenia strony pierwotnej i wtórnej : 5mH;

• Rezystancja uzwojeń 0,5 Ω;

DOBRAĆ:

• Napięcie zasilania układu prostownikowego.

• Moc, przekładnię oraz pozostałe parametry(rezystancję uzwojeń, indukcyjność rozproszeń uzwojeń, indukcyjność magnesowania) transformatora zasilającego.

• Podstawowe parametry silnoprądowych łączników układu prostownikowego PT.

ZBUDOWAĆ:

• Schemat układu prostownikowego w środowisku MatLab;

WYZNACZYĆ DLA KAŻDEGO PRZYPADKU A I B:

• Przebiegi prądów i napięć z sieci zasilającej ;

• Przebiegi prądów i napięć pobieranych przez układ prostownikowy PT;

• Przebiegi prądów i napięć na obciążeniu;

• Wartość pulsacji prądu wyprostowanego;

• Wartość średnią napięcia z/bez uwzględniania komutacji;

1. Obliczenia

• Napięcie zasilające

$$\mathbf{U}_{\mathbf{d}\mathbf{0}} = \sqrt{2}U\frac{\sin\frac{\pi}{q}}{\frac{\pi}{q}}$$

$$\frac{\pi}{q}U_{d0} = \sqrt{2}\text{Usin}\frac{\pi}{q}$$

$$U = \frac{\frac{\pi}{q}U_{d0}}{\sqrt{2}\sin\frac{\pi}{q}} = \frac{\frac{\pi}{6}*48V}{\sqrt{2}\sin\frac{\pi}{6}} = \frac{8\pi}{\sqrt{2}*\frac{1}{2}} = \frac{8*2\pi}{\sqrt{2}} = \approx 35,54\lbrack V\rbrack$$

• Przekładnia transformatora

$$n = \frac{230V}{35,54V} = 6.47$$

• Współczynnik pulsacji

$p = \sqrt{\frac{\frac{q}{2\pi}*\left( \frac{\pi}{q} + sin\frac{\pi}{q}\cos\frac{\pi}{q} \right)}{\left( \frac{q}{\pi}\sin\frac{\pi}{q} \right)^{2}} - 1}$=$\sqrt{\frac{\frac{6}{2\pi}*\left( \frac{\pi}{6} + sin\frac{\pi}{6}\cos\frac{\pi}{6} \right)}{\left( \frac{6}{\pi}\sin\frac{\pi}{6} \right)^{2}} - 1} = \sqrt{\frac{\frac{3}{\pi}*\frac{\pi}{6} + \frac{3}{\pi}*\frac{1}{2}*\frac{\sqrt{3}}{2}}{\left( \frac{6}{\pi}*\frac{1}{2} \right)^{2}} - 1}$

$$p = \sqrt{\frac{\frac{1}{2} + \frac{3\sqrt{3}}{4\pi}}{\left( \frac{3}{\pi} \right)^{2}} - 1} = 0,042$$

• Prąd wyprostowany

$$a)\ I_{d} = \frac{U_{d0}}{R} = \frac{35,54V}{40\mathrm{\Omega}} = 0,88A$$

$b)\ I_{d} = \frac{U_{d0}}{\sqrt{R^{2} + {X_{L}}^{2}}} = \frac{48V}{\sqrt{R^{2} + {(2*\pi*f*L)}^{2}}} = \frac{48V}{\sqrt{{(40)}^{2} + {(2*\pi*50*0,02)}^{2}}} = 1.18$A

• Napięcie wyprostowane

${\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ a)\ \ U}_{d} = U_{d0}\left\lbrack cos\alpha - \frac{\omega L_{k}I_{d}}{2\sqrt{2}\text{Usin}\frac{\pi}{q}} \right\rbrack$=$48\left\lbrack cos0 - \frac{2*\pi*50*0,02*0.88}{2\sqrt{2}*35,54*sin\frac{\pi}{6}} \right\rbrack = 42,71V$

$$b)\ U_{d} = 48\left\lbrack cos0 - \frac{2*\pi*50*0,1*1,18}{2\sqrt{2}*35,54*0,5} \right\rbrack = 40,91V$$

• Moc prądu wyprostowanego

1. P_d=I_d*U_d0=0,88A*48V=42,24W

2. P_d=I_d*U_d0=1,18A*48V=56,64 W

• Kąt komutacji

1. $\mu = arccos \bullet \left( 1 - \frac{50 \bullet 0,02 \bullet 0,88}{67,88\sin\left( 30 \right)} \right) = 13,07$

2. $\mu = arccos \bullet \left( 1 - \frac{50 \bullet 0,02 \bullet 1,18}{67,88\sin\left( 30 \right)} \right) = 15,15$

1. Schemat układu:

1. Wykresy wygenerowane przez układ:

1. Obciążenie rezystorem R

Wykres z oscyloskopu

1. Obciążenie RL:

Wykresy z oscyloskopu (przebiegi napięć i prądów):

1. Obciążenie indukcyjno-rezystancyjne RL:

Wykresy z oscyloskopu (przebiegi napięć i prądów):

1. Obciążenie na transformatorze:

Wykresy z oscyloskopu (przebiegi napięć i prądów):