POLITECHNIKA RADOMSKA im. Kazimierza Pułaskiego WYDZIAŁ TRANSPORTU		LABORATORIUM ELEKTRONIKI		Data:
Wykonali:		Grupa:	Zespół:	Rok akademicki:
Temat:	Badanie tyrystorowych układów sterowania mocy		Nr ćwiczenia:	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z metodami sterowania mocą odbiornika przy pomocy układów tyrystorowych.

Sterowanie za pomocą tyrystorów stosuje się ze względu na małą moc traconą podczas ograniczania mocy doprowadzanej do odbiornika ze względu na mały spadek napięcia na przewodzącym tyrystorze. Pracuje on jako klucz, a więc znajduje się w stanie zatkania, bądź przewodzenia. Dzięki temu moc tracona w regulatorze jest wielokrotnie mniejsza od mocy odbiornika.

Sterowanie fazowe:

Zasadę działania sterowania fazowego przedstawia rysunek poniżej. Wykorzystuje się tutaj tyrystor jako klucz, który załącza prąd do obciążenia z opóźnieniem w stosunku do rozpoczęcia się przebiegu sinusoidalnego. Moment załączenia tyrystora to tzw. kąt zapłonu. Zmieniając go w szerokich granicach możemy płynnie regulować moc oddawaną do odbiornika.

Rysunek pierwszy przedstawia obrazowo dwa różne kąty zapłonu dla badanego przez nas układu z imitacją tranzystora jednozłączowego. Rysunek drugi pokazuje przebieg napięcia na odbiorniku dla maksymalnej mocy.

Rysunek trzeci pokazuje przebieg napięcia na odbiorniku przy minimalnej mocy jaką udało nam się uzyskać, przy której układ jeszcze pracował.

Zmierzyliśmy kąt zapłonu w funkcji prądu jaki pobierał odbiornik. Otrzymane wyniki zamieściliśmy w tabeli:

Opóźnienie	Prąd	Kąt	Opóźnienie	Prąd	Kąt
[ms]	[mA]	[°]	[ms]	[mA]	[°]
1,07	85	19.26	6,27	40	112.86
2,56	78	46.08	7,13	30	128.34
3,97	65	71.46	8,03	20	144.54
5,45	50	98.1	9,9	10	178.2

Obrazują one zmianę mocy wydzielanej w odbiorniku w miarę zwiększania się wartości kąta zapłonu. Jednak ze względu na fakt, że przebieg jest znacznie odkształcony otrzymane wyniki pomiarów są tylko orientacyjne. W celu prawidłowego pomiaru prądu należałoby zastosować przyrząd z wbudowanym przetwornikiem TRUE RMS.

Na rysunku poniżej zobrazowane zostało napięcie wyzwalające bramkę tyrystora i przebieg napięcia U_AK. Jak widać po załączeniu tyrystora spada ono do bardzo małej wartości. Napięcie wyzwalające jest w formie krótkiej szpilki.

Badany układ o prostszej budowie zachowywał się bardzo podobnie do opisanego wcześniej. Jednak w nim w wyniku braku mostka prostowniczego w tyrystorze następuje prostowanie jednopołówkowe przebiegu sinusoidalnego. Przebiegi wyglądają analogicznie lecz bez wartości poniżej osi. Ponadto ze względu na inną konstrukcję inny jest sposób wyzwalania.

Podłączanie kondensatora powodowało zmianę zakresu regulacji. Sterowanie fazowe najlepiej nadaje się do sterowania obciążeń typu rezystancyjnego. Tym niemniej stosuje się je do sterowania prędkości obrotowej i momentu silników elektrycznych. Ze względu na przełączanie tyrystora mogą się pojawiać przepięcia w obwodach zawierających duże indukcyjności.

Obserwowaliśmy także sterowanie prędkości obrotowej małego silniczka indukcyjnego za pomocą układu tyrystorowego sterowanego przez układ scalony. Regulator umożliwiał uzyskanie obrotów silnika praktycznie od zera do maksymalnych.

Główną wadą sterowania fazowego jest znaczne odkształcenie przebiegu wyjściowego. Powoduje to pogorszenia współczynnika mocy cosϕ, a także emisję silnych zakłóceń do sieci energetycznej, które mogą zakłócać pracę niektórych urządzeń. W celu ich eliminacji stosuje się specjalne filtry.

Sterowanie grupowe

Innym sposobem regulacji mocy przy użyciu tyrystora jest sterowanie grupowe. Polega ono na tym, że na wyjściu pojawia się kilka niezniekształconych fali sinusoidalnych po których następuje przerwa. Cykl taki powtarza się (rysunek).

Układ sterowania skonstruowany jest tak, że załączanie i wyłączanie tyrystora następuje w chwili przejścia napięcia przez 0. Dzięki temu nie wprowadza się zakłóceń do sieci energetycznej.

Ze względu na fakt, że częstotliwość takiego sterowania jest małą (w badanym układzie około 3,5 Hz) sterownik nadaje się do odbiorników o bardzo dużej inercji, a więc praktycznie tylko do wszelkiego rodzaju ogrzewania elektrycznego.

Podczas badania układu zauważyliśmy, że cykl składa się z 14 okresów sinusoidy. W ten sposób moc może być sterowana w kilkunastu stopniach. I tak minimalna moc oddawana (powyżej zera) jest wtedy, gdy na jeden okres przewodzenia przypada 13 okresów nieprzewodzenia. Następny stopień jest wtedy, gdy stosunek ten wynosi 2/12 itd. Dla mocy maksymalnej tyrystor przewodzi cały czas.

Badanie tyrystorowych układów sterowania mocy

1

---