Laboratorium energoelektroniki
Jednokierunkowe prostowniki niesterowane
1.Wprowadzenie:
Prostowniki s przeksztatnikami mocy, sucymi do bezporedniej zamiany prdu zmiennego na stay. Przeksztacaj one jedno- lub wielofazowy prd przemienny na stay. Prostowniki niesterowane, diodowe, nie umoliwiaj zmiany stosunku wartoci napicia wejciowego i wyjciowego, poza tym nie umoliwiaj one pracy zwrotnej, to znaczy, moc moe przepywa przez nie tylko od strony zmiennoprdowej do staoprdowej. Prostowniki s ukadami z komutacj naturalna, to znaczy, e nie ma koniecznoci wykonywania adnych specjalnych dziaa, w celu wyczenia póprzewodników na kocu ich naturalnego okresu przewodzenia.
2.Schematy ukadów pomiarowych;
Sch.1 Ukad pomiarowy prostownika jednofazowego jednokierunkowego.
Sch.2 Ukad pomiarowy prostownika trójfazowego jednokierunkowego.
3.Tabele z wynikami pomiarów ;
Pomiary dla ukadu prostownika jednofazowego.
R=35; L=70mH; |
||||||||
|
strona pierwotna |
strona wtórna |
||||||
obcienie |
U [V] " |
I [A] " |
P [W] |
I [A] " |
I [A] - |
U [V] " |
U [V] - |
P [W]. |
R |
113 |
1.0 |
84 |
1.25 |
0.8 |
44 |
27 |
55 |
RL |
110 |
0.9 |
58 |
1.1 |
0.7 |
46 |
25 |
42.5 |
L |
112 |
3.8 |
41 |
4.3 |
3.3 |
62 |
0 |
25 |
Pomiary dla ukadu prostownika trójfazowego.
R=35; L=70mH; |
||||||||
|
strona pierwotna |
strona wtórna |
||||||
obcienie |
U [V] " |
I [A] " |
P [W] |
I [A] " |
I [A] - |
U [V] " |
U [V] - |
P [W]. |
R |
246 |
0.75 |
87x3 |
2.7 |
2.5 |
94 |
90 |
250 |
RL |
246 |
0.7 |
84x3 |
2.6 |
2.5 |
94 |
90 |
240 |
4.Wzory i przykadowe obliczenia.
ukad trójfazowy;
a) wspóczynnik ttnie napicia;
b) wspóczynnik ksztatu napicia;
U1 = U2. gdzie = 380/220 = 1.72 [V]
U2 = U1 / = 246 / 1.72 = 143V
c) wspóczynnik ttnie prdu;
obliczam napicie po stronie pierwotnej transformatora;
idm = I"2 i dmin = I"2cos(/q)
d) wspóczynnik ksztatu prdu;
k = Id / Id(AV) = 1.08
e)wspóczynnik zawartoci harmonicznych;
f) prd maksymalny diody;
- dla obcienia rezystancyjnego:
[A]
- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego:
iFm = 0.99[A]
g) prd redni diody:
IF(AV) = Id/q
- dla obcienia rezystancyjnego iF(AV) = 0.35[A]
- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego IF(AV) = 0.33[A]
h) prd skuteczny diody:
IF = Id/q 0.5
- dla obcienia rezystancyjnego IF = 0.61[A]
- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego IF = 0.57[A]
i) moc obliczeniowa uzwojenia wtórnego;
Sw = Ud Id
- dla obcienia rezystancyjnego Sw = 253[W]
- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego Sw = 244[W]
j) moc obliczeniowa uzwojenia pierwotnego;
Sw = Up Ip = Up Id "2/3
- dla obcienia rezystancyjnego Sw = 122.9[W]
- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego Sw = 114.8[W]
k) wspóczynnik mocy uzwojenia pierwotnego;
Fp = Pd/(Up Ip)
- dla obcienia rezystancyjnego Fp = 2.94
- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego Fp = 3.12
l) wspóczynnik mocy uzwojenia wtórnego;
) wspóczynnik mocy transformatora;
m) moc obliczeniowa transformatora;
St = (Sp+Sw) / 2
Sp = Up Ip
Sw = qUIw = qUId/"q
- dla obcienia rezystancyjnego Sp = 122.9[W], Sw = 165.2[W];
St = 144[W]
- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego Sp = 114.8[W], Sw = 154.3[W]
St = 134[W]
n) moc obcienia odczytujemy z watomierza strony pierwotnej, która wynosi P1= 261W dla obcienia rezy
stancyjnego i dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego wynosi P1= 252W.
ukad jednofazowy;
a) moc obcienia .
Moc obcienia odczytujemy z watomierza strony pierwotnej transformatora. Moce te wynosz dla obcienia rezystancyjnego P1 = 28W, dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego P1 = 21W, i dla obcienia indukcyjnego P1 = 26W.
b) wspóczynnik ttnie prdu;
dla obcienia R
dla obcienia RL
dla obcienia L, Kt = 0.9
c) wspóczynnik ksztatu prdu
dla obc. R
-dla obc. RL, kksz = 1.22
-dla obc.L, kksz = 1.33
d) wspóczynnik ttnie napicia zwany równie zawartoci harmonicznych wynosi odpowiednio:
dla R, kt = 1.11
dla RL, kt = 0.8
dla L, kt = 0.9
e) wspóczynnik ksztatu napicia,
dla R, kksz = 1.57
dla RL, kksz = 1.22
dla L, kksz = 1.33
f) maksymalny prd diody strony wtórnej
dla R; iFm = Id"2 = 1.25"2 = 0.35A
dla RL; iFm =Id"2 = 1.1"2 = 1.55A
dla L; iFm = 6.08A
g) redni prd diody strony wtórnej;
iF(AV) = Id/q ; q = 1
- dla obcienia R; IF(AV) = 1.25[A]
- dla obcienia RL; IF(AV) = 1.1[A]
- dla obcienia L; IF(AV) = 4.3[A]
h) skuteczny prd diody strony wtórnej;
IF = Id / "q
dla obc. R IF = 1.25A
dla obc. RL IF = 1.1A
dla obc. L IF = 4.3A
i) moc obliczeniowa uzwojenia wtórnego transformatora;
dla R Sw = UdId = 55W
dla RL Sw = 50.6W
dla L Sw = 14.2W
j) moc obliczeniowa uzwojenia pierwotnego transformatora;
dla R Sp = 171 VA
dla RL Sp = 146.5 VA
dla L Sp = 583.4 VA
k) wspóczynnik mocy uzwojenia wtórnego
dla R Fp = Pd/Sp = 55/171= 0.32
dla RL Fp = 0.29
dla L Fp = 0.043
l) moc obliczeniowa transformatora
dla R St = (Sp + Sw)/ 2 = 113VA
dla RL St = 98.5VA
dla L St = 299VA
) wspóczynnik mocy transformatora;
dla R cos = 0.594
dla RL cos = 0.489
dla L cos = 0.085
Uwagi i wnioski:
Celem naszego wiczenia jest zapoznanie si z budow i dziaaniem jednokierunkowych prostowników niesterowanych w ukadzie jednofazowym i trójfazowym z transformatorem poczonym w ukadzie Y/y. Pierwszym badanym przez nas ukadem by prostownik jednofazowy, schemat tego prostownika jest zamieszczony w pkt. drugim sprawozdania. W ukadzie tym dokonujemy pomiarów napi, prdów (rednich, skutecznych) i mocy po stronie wtórnej jak i pierwotnej transformatora. Wyniki pomiarów s zamieszczone w pkt. trzecim sprawozdania. Ukad ten poddawalimy badaniu, wpywu obcienia czysto rezystancyjnego, indukcyjnego oraz rezystancyjno-indukcyjnociowego, oraz dokonalimy oblicze dla tych obcie.
Ukad przedstawiony w pkt.2 (sch.1) stanowi najprostszy typ prostownika jednofazowego. W ukadzie tym transformator jest obciony przez pó okresu. Ponadto przepyw skadowej staej przez uzwojenie transformatora wydatnie zmniejsza jego moc dopuszczaln co jest uzasadnione w pojedynczych pomiarach dla tego ukadu przy rónych obcieniach. Czstotliwo najniszej harmonicznej ttnie napicia wyprostowanego równa jest czstotliwoci napicia zasilajcego 50Hz.
W badanym przez nas ukadzie by prostownik pófalowy jednofazowy z obcieniem czysto rezystancyjnym. Przebiegi tego ukadu rys.1, wskazuj nam, e jest wykorzystana tylko jedna poówka sinusoidy napicia wejciowego. W ukadzie tym straty na elemencie prostowniczym s duo mniejsze od mocy wydzielonej w obcieniu (poniewa rezystancja diody w kierunku przewodzenia jest bardzo maa) jednoczenie przy polaryzacji diody w kierunku wstecznym bdzie pyn niewielki niepodany prd. Napicie ttnie o czstotliwoci sygnau sterujcego jest kilkakrotnie wiksze od redniej napicia wyprostowanego, sprawno prostowania jest niedua i prd stay (skadowa rednia) pyncy przez obcienie jest take mniejszy od prdu maksymalnego. Fakty te wynikaj z niewykorzystania jednego póokresu napicia wejciowego i z braku elementu wygadzajcego ttnienia prdu w obcieniu; wspóczynnik ttnie wynosi kt = 1.11, za wspóczynnik ksztatu kksz = 1.57, wartoci te w zncznym stopniu odbiegaj od idealnych wartoci. Oceniajc ten prostownik mona stwierdzi, e ma on ma sprawno napiciow i energetyczn oraz due ttnienia. Wikszo energii pobieranej ze róda napicia zmiennego jest tracona w obcieniu w postaci nieuytecznej skadowej zmiennej. W praktyce ukad ten jest rzadko stosowany.
Kolejnym obcieniem badanego ukadu jest rezystancja i cewka indukcyjna. W ukadzie tym cewka stanowi du impedancj dla skadowych prdu o wikszych czstotliwociach (zmiennych). Kiedy prd w obwodzie jest wikszy od wartoci redniej, energia jest gromadzona w cewce, za kiedy prd jest mniejszy od wartoci redniej, energia jest przez cewk oddawana do obwodu. Jak wynika z oscylogramu zaczonego na rys.2 (gdzie wida przebiegi czasowe prdu i napicia w obwodzie prostownika), cewka w obwodzie powoduje opónienie prdu (po stronie wtórnej) wzgldem napicia U2 (strona wtórna transformatora) oraz powoduje zmniejszenie napicia na rezystorze.. Przy zwikszeniu indukcyjnoci towarzyszy zmniejszenie nie tylko wspóczynnika ttnie, ale take zmniejszenie wartoci redniej napicia wyprostowanego. Obcienie RL w tym prostowniku stanowi element filtru indukcyjnego, jest on stosowany w celu zmniejszenia ttnie i ograniczenia duego prdu wystpujcego zaraz po wczeniu ukadu. Z wykonanych oblicze wspóczynnik ttnie wynosi kt = 0.8. Wspóczynnik ten jest znacznie mniejszy ni w przypadku obcienia R. Warto wspóczynnika ksztatu z oblicze wynosi kksz = 1,22, warto ta odbiega od wartoci idealnej równej jednoci.
Przy odbiorniku czysto indukcyjnym prostownika jednofazowego jednokierunkowego, którego charakterystyki przedstawione s na rys.3, cewka odbiornika aduje si, gdy pófala napicia zasilajcego jest dodatnia a rozadowuje si, gdy pófala napicia zasilajcego jest ujemna. Przy obcieniu indukcyjnym, elektromagnetyczna staa czasowa obwodu jest wielokrotnie wiksza od póokresu napicia zasilajcego. Z oscylogramu podanego wyej rysunku wynika, e cewka w obwodzie powoduje podwyszenie prdu (po stronie wtórnej) transformatora wzgldem napicia U2. Zwikszenie indukcyjnoci powoduje zmniejszenie wspóczynnika ttnie oraz zmniejszenie wartoci redniej napicia wyprostowanego. Obcienie L wprowadzamy do ukadu w celu zmniejszenia ttnie oraz ograniczenia duego prdu wystpujcego zaraz po wczeniu ukadu. Dla obcienia L z wykonanych oblicze wspóczynnik ttnie wynosi Kt=0,9, czyli w niewielkim stopniu odbiega od wsp. ttnie dla obcienia RL. Warto wspóczynnika ksztatu dla tego obcienia wynosi Ksz=1,33 i równie w niewielkim stopniu odbiega od obc.RL lecz bardziej od wartoci idealnej równej jednoci.
Kolejnym badanym przez nas ukadem by prostownik jednokierunkowy trójfazowy, schemat tego prostownika jest zamieszczony w pkt. drugim sprawozdania. Ukad ten poddawalimy take badaniu, wpywu obcienia czysto rezystancyjnego oraz rezystancyjno-indukcyjnociowego.
Transformator ma zarówno uzwojenie pierwotne jak i wtórne poczone w gwiazd. Kocówka kadego z uzwoje fazowych wtórnych jest doczona do anody zaworu prostowniczego. Katody zaworów s zwarte. Obcienie badanego ukadu ma charakter rezystancyjno-indukcyjny; dziki indukcyjnoci prd pyncy przez rezystancj obcienia ma warto sta.
Prd pyncy przez uzwojenie wtórne transformatora ma warto równ prdowi obcienia przez 1/3 okresu (prd przewodzenia diod), a przez pozostae 2/3 okresu jest równy zeru. Jest to prd odksztacony o przebiegu bardzo rónicym si od przebiegu sinusoidalnego widoczne jest to na rys.5.
Prdy pynce w uzwojeniu pierwotnym maj take przebiegi odksztacone od przebiegu sinusoidalnego. W chwili zrównania rosncego napicia si danej fazy z napiciem fazy pracujcej poprzednio dochodzi do komutacji na elementach prostowniczych. W badanym ukadzie zauwaamy podobiestwo wpywu cewki jak w ukadzie jednofazowym - element indukcyjny wprowadza opónienie w chwili narastania prdów fazowych jak i ich zmniejszania, opónienie te wynika z gromadzenia si energii na indukcyjnoci.
W przypadku obcienia czysto rezystancyjnego zauwaylimy brak wyej wymienionego opónienia, co powoduje natychmiastowe przeczanie prdu obcienia na kolejne elementy prostownicze. Porównujc wspóczynnik ksztatu napicia tego ukadu z wspóczynnikiem ukadu jednofazowego moemy stwierdzi, e jest on korzystniejszy dla tego ukadu, równie wspóczynnik ttnie ukadu trójfazowego jest duo lepszy od ukadu jednofazowego.
W przypadku ukadów wielofazowych, gdzie jest wiksza liczba faz transformatora, a tym samym im wiksza jest liczba pulsów, tym przebieg napicia wyprostowanego jest bardziej zbliony do prostej. Jest to zaleta ukadów prostownikowych o duej liczbie faz. Wraz ze wzrostem liczby faz wzrastaj moc obliczeniowa transformatora, jego wymiary i koszt.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
2636
2636
2636
Princess Crystal Necklace20121106 2636 mm4sht 0
2636
więcej podobnych podstron