Zakład Napędów Wieloźródłowych

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich PW

Laboratorium Elektroniki i Elektrotechniki

Ćwiczenie E1 - sprawozdanie

Zasilacze: prostowniki sterowane

Data wykonania sprawozdania: 15.01.2013

Zespół wykonujący ćwiczenie:

1. Dołęga Piotr

2. Cielemęcki Paweł

3. Bogdański Emil

4. Dłuski Emilian

5. Adamczyk Piotr

6. Burtea Jakub

Wydział SiMR PW

Rok ak. 2012/2013

Semestr III

Grupa 2.6 zespół "C"

1. Cel i zakres ćwiczenia

Ćwiczenie miało na celu poznanie zasad działania i wielkości charakteryzujących:

• prostowniki sterowane - posiadają możliwość regulacji prądu i napięcia wyprostowanego, przez zmianę kąta otwarcia-przewodzenia- prostownika

1. Pomiary

Pomiary miały na calu wyznaczenie charakterystyk wybranych prostowników jako podzespołów zasilaczy. Poniżej zamieszczono blokowe schematy oraz tabele pomiarowe.

1. Skalowanie przesuwnika fazowego generującego impulsy wyzwalające tyrystory

Korzystając z oscyloskopowego odczytu położenia (na sinusoidzie wzorcowej) impulsu wyzwalającego, wyznaczyliśmy zależność kąta przewodzenia tyrystorów od działek przesuwnika, co przedstawia poniższa tabela i wykres zależności φ=f(n).

n	Działki	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
φ	°	24,5	32,7	36,8	40,9	45	53,2	81,8	106,4	151,4	167,8

2. Pomiary prądów i napięć sterowanych (tyrystorowych) w układach jedno i dwu połówkowego prostowania. Blokowy schemat pomiarowy przedstawiono na rysunku:

Gdzie:

pf - przesuwnik fazowy

T₁, T₁+T₂ -jedno i dwu połówkowy prostownik tyrystorowy

V - woltomierz

A - amperomierz

Z = R +jX_L - impedancja

• Prostowanie jedno połówkowe

Poniższa tabela przedstawia wyniki pomiarów dla prostownika tyrystorowego jedno połówkowego:

	φ	°	24,5	32,7	36,8	40,9	45	53,2	81,8	106,4	151,4	167,8
T1	U	V	0,01	0,04	0,1	0,7	2	3,4	13,5	32,5	70	80
	I	mA	0	0	0	0,4	2	3	12	28	58	64

Na podstawie wyników zostały wykonane poniższe wykresy zależności U=f(φ) oraz I=f(φ):

Z obserwacji oscyloskopowych zostały naszkicowane przebiegi czasowe u(t) i i(t) dla n:

• n = 2; φ = 32,7°; U = 0,04 V; I = 0 mA

• n = 7; φ = 81,8°; U = 13,5 V; I = 12 mA

• n = 10; φ = 167,8°; U = 80 V; I = 64 mA

Wnioski:

Zmieniając przesuwnikiem działki, co za tym idzie - kąt przewodzenia tyrystora, można regulować napięcie i prąd wyprostowany na prostowniku jedno połówkowym. Zmniejszanie kąta przewodzenia sprawia że przebieg napięcia (przedstawiony na szkicach) jest zniekształconą sinusoidą. Moment w którym następuje skok napięcia jest momentem w którym tyrystor otrzymał na bramce sygnał i zaczął przewodzić prąd. Z wykresu zależności napięcia i natężenia od kąta przewodzenia wynika, że wzrost kąta otwarcia, zwiększa oba parametry. Gdy kąt φ będzie równy 180° to napięcie i natężenie będzie maksymalne - tyrystor będzie działał jak zwykła dioda. Dla trzech pierwszych pomiarów prąd był na tyle mały, że amperomierz wskazywał zero, stąd wyniki zapisane w tabeli również są zero. Obie krzywe powstałe z opcji "linia trendu - trend wielomianowy/kolejność 3" przypominają części sinusoid.

• Prostowanie dwu połówkowe

Poniższa tabela przedstawia wyniki pomiarów dla prostownika tyrystorowego dwu połówkowego:

	φ	°	24,5	32,7	36,8	40,9	45	53,2	81,8	106,4	151,4	167,8
T1+T2	U	V	0,03	0,08	0,5	1,2	3,6	6	25	67,5	130	150
	I	mA	0	0	0,2	2	3	6	24	59	112	128

Na podstawie wyników zostały wykonane poniższe wykresy zależności U=f(φ) oraz I=f(φ):

Z obserwacji oscyloskopowych zostały naszkicowane przebiegi czasowe u(t) i i(t) dla φ:

• n = 2; φ = 32,7°; U = 0,08 V; I = 0 mA

• n = 7; φ = 81,8°; U = 25 V; I = 24 mA

• n = 10; φ = 167,8°; U = 150 V; I = 128 mA

Wnioski:

Tak jak w przypadku prostownika jedno połówkowego, zmieniając działki na przesuwaczu można regulować wartości prądu i napięcia wyprostowanego na prostowniku dwu połówkowym. Szkice są analogiczne do szkiców w prostowaniu jedno połówkowym z tym że prostownik prostuje obydwie połówki napięcia wejściowego i odwraca tą z ujemnym znakiem, stąd szkice mają więcej połówek napięcia. Widać również że w układzie występuje znikoma indukcyjność gdyż odcinki gdzie napięcie powinno być poziome, jest lekko nachylone. Z wykresów zależności napięcia i natężenia od kąta przewodzenia, można wysunąć podobne wnioski jak przy prostowaniu jedno połówkowym: wzrost kąta otwarcia, zwiększa prąd i napięcie. Porównując wyniki tabeli przy prostowaniu jedno połówkowym i dwu połówkowym widać, że w przypadku prostowania dwu połówkowego wartości prądu i natężenia są większe (ok. dwa razy większe) - co wynika z zasady prostowania dwu połówkowego. Gdy kąt φ będzie równy 180° to napięcie i natężenie będzie maksymalne - tyrystor będzie działał jak zwykła dioda. Dla dwóch pierwszych pomiarów prąd był na tyle mały, że amperomierz wskazywał zero, stąd wyniki zapisane w tabeli również są zero. Obie krzywe powstałe z opcji "linia trendu - trend wielomianowy/kolejność 3" przypominają części sinusoid.