3418

LABORATORIUM Z ENERGOELEKTRONIKI .

DATA:

TEMAT:JEDNOKIERUNKOWE PROSTOWNIKI

NIESTEROWANE

OCENA

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 p�przewodnik�w na kocu ich naturalnego okresu przewodzenia.

2.Schematy ukad�w pomiarowych

0x01 graphic

Rys. 1 Ukad pomiarowy prostownika jednofazowego jednokierunkowego.

0x01 graphic

Rys. 2 Ukad pomiarowy prostownika tr�jfazowego jednokierunkowego.

3.Tabele z wynikami pomiar�w

Pomiary dla ukadu prostownika jednofazowego.

R=35; L=70mH;
	strona pierwotna			strona wt�rna
obcienie	U₁ [V]	I₁ [A]	P₁ [W]	I₂ [A]	I₃ [A]	U₂ [V]	U₃ [V]	P₂ [W]
R	134	2.5	198	3.3	2	52	30	167.5
RL	134	2	120	2.3	1.5	57	23.5	87.5
L	228	4.6	102	4.9	3.7	70	0.5	35

Pomiary dla ukadu prostownika tr�jfazowego.

R=35; L=70mH;
	strona pierwotna			strona wt�rna
obcienie	U₁ [V]	I₁ [A]	P₁ [W]	I₂ [A]	I₃ [A]	U₂ [V]	U₃ [V]	P₂ [W]
R	200	1.3	384	4.8	4.6	74	70	360
RL	200	1.2	366	4.7	4.6	74	70	340

4.Wzory i przykadowe obliczenia.

ukad tr�jfazowy

a) wsp�czynnik ttnie napicia;

0x01 graphic

b) wsp�czynnik ksztatu napicia;

U₁ = U₂^. gdzie = 380/220 = 1.72 [V]

U₂ = U₁/ = 200 / 1.72 = 116.3V

0x01 graphic

c) wsp�czynnik ttnie prdu;

obliczam napicie po stronie pierwotnej transformatora;

0x01 graphic
i_dm = I"2 i_dmin = I"2cos(/q)

d) wsp�czynnik ksztatu prdu;

k = I_d/ I_d(AV)= 1.04

e)wsp�czynnik zawartoci harmonicznych;

0.29

f) prd maksymalny diody;

- dla obcienia rezystancyjnego:

6.5[A]

- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego:

i_Fm = 6.6[A]

g) prd redni diody:

I_F(AV)= I_d/q

- dla obcienia rezystancyjnego i_F(AV) = 1.53[A]

- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego I_F(AV) = 1.51[A]

h) prd skuteczny diody:

I_F = I_d/q ^0.5

- dla obcienia rezystancyjnego I_F = 2.77[A]

- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego I_F =2.71[A]

i) moc obliczeniowa uzwojenia wt�rnego;

S_w = U_d I_d

- dla obcienia rezystancyjnego S_w = 336[W]

- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego S_w = 329[W]

j) moc obliczeniowa uzwojenia pierwotnego;

S_w= U_p I_p = U_p I_d "2/3

- dla obcienia rezystancyjnego S_w = 260[W]

- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego S_w =240[W]

k) wsp�czynnik mocy uzwojenia pierwotego;

F_p = P_d/(U_pI_p)

- dla obcienia rezystancyjnego F_p = 1.47

- dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego F_p = 1.52

l) wsp�czynnik mocy uzwojenia wt�rnego;

0x01 graphic

) moc obliczeniowa transformatora;

S_t = (S_p+S_w) / 2

S_p= U_p I_p

S_w= qUI_w = qUI_d/"q

dla obcienia rezystancyjnego S_p = 260[W], S_w = 336 [W], S_t = 338[W]

dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego S_p = 240[W], S_w = 329 [W], S_t = 284.5[W] m) moc obcienia odczytujemy z watomierza strony pierwotnej, kt�ra wynosi P₁= 384W dla obcienia rezystancyjnego i dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego wynosi P₁= 366W.

ukad jednofazowy

a) moc obcienia .

Moc obcienia odczytujemy z watomierza strony pierwotnej transformatora. Moce te wynosz dla obcienia rezystancyjnego P₁ = 198W, dla obcienia rezystancyjno - indukcyjnego P₁= 120W, i dla obcienia indukcyjnego P₁ = 102W.

b) wsp�czynnik ttnie prdu;

dla obcienia R

0x01 graphic

dla obcienia RL

0x01 graphic

dla obcienia L, K_t = 0.9

c) wsp�czynnik ksztatu prdu

dla obc. R

0x01 graphic

-dla obc. RL, k_ksz= 1.22

0x01 graphic

-dla obc.L, k_ksz = 1.33

d) wsp�czynnik ttnie napicia zwany r�wnie zawartoci harmonicznych wynosi odpowiednio:

dla R, k_t = 1.11

dla RL, k_t = 0.8

dla L, k_t = 0.9

e) wsp�czynnik ksztatu napicia,

dla R, k_ksz = 1.57

dla RL, k_ksz = 1.22

dla L, k_ksz= 1.33

f) maksymalny prd diody strony wt�rnej

dla R; i_Fm= I_d"2 = 3.3"2 = 4.67A

dla RL; i_Fm =I_d"2 = 3.25"2 = 1.55A

dla L; i_Fm = 6.9A

g) redni prd diody strony wt�rnej;

i_F(AV)= I_d/q ; q = 1

dla obcienia R; I_F(AV) = 3.3[A]

dla obcienia RL; I_F(AV) = 2.3[A]

dla obcienia L; I_F(AV) = 4.9[A]

) skuteczny prd diody strony wt�rnej;

I_F = I_d / "q

dla obc. R I_F = 3.3A

dla obc. RL I_F = 2.3A

dla obc. L I_F = 4.9A

i) moc obliczeniowa uzwojenia wt�rnego transformatora;

dla R S_w = U_dI_d = 99W

dla RL S_w = 54.1W

dla L S_w = 2.45W

j) moc obliczeniowa uzwojenia pierwotnego transformatora;

dla R S_p = 294 VA

dla RL S_p = 224.6 VA

dla L S_p= 587.6 VA

k) wsp�czynnik mocy uzwojenia wt�rnego

dla R F_p = P_d/S_p = 0.56

dla RL F_p = 0.53

dla L F_p = 0.173

l) moc obliczeniowa transformatora

dla R S_t = (S_p + S_w)/ 2 = 196.5VA

dla RL S_t = 139.35VA

dla L S_t = 295.1VA

) wsp�czynnik mocy transformatora;

dla R cos = 0.447

dla RL cos = 0.389

dla L cos = 0.091

Uwagi i wnioski:

Celem naszego wiczenia jest zapoznanie si z budow i dziaaniem jednokierunkowych prostownik�w niesterowanych w ukadzie jednofazowym i tr�jfazowym z transformatorem poczonym w ukadzie Y/y. Pierwszym badanym przez nas ukadem by prostownik jednofazowy. W ukadzie tym dokonujemy pomiar�w napi, prd�w (rednich, skutecznych) i mocy po stronie wt�rnej jak i pierwotnej transformatora. Ukad ten poddawalimy badaniu, wpywu obcienia czysto rezystancyjnego, indukcyjnego oraz rezystancyjno - indukcyjnociowego, oraz dokonalimy oblicze dla tych obcie.

W ukadzie prostownika jednofazowego transformator jest obciony przez p� okresu. Ponadto przepyw skadowej staej przez uzwojenie transformatora wydatnie zmniejsza jego moc dopuszczaln co jest uzasadnione w pojedynczych pomiarach dla tego ukadu przy r�nych obcieniach. Czstotliwo najniszej harmonicznej ttnie napicia wyprostowanego r�wna jest czstotliwoci napicia zasilajcego 50Hz.

W badanym przez nas ukadzie by prostownik p�falowy jednofazowy z obcieniem czysto rezystancyjnym. Przebiegi tego ukadu (oscylogram nr 1), wskazuj nam, e jest wykorzystana tylko jedna po�wka 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 pyncy przez obcienie jest take mniejszy od prdu maksymalnego. Fakty te wynikaj z niewykorzystania jednego p�okresu napicia wejciowego i z braku elementu wygadzajcego. Oceniajc ten prostownik mona stwierdzi, e ma on ma sprawno napiciow i energetyczn oraz due ttnienia. Wikszo energii pobieranej ze r�da 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. 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 nr 2 (gdzie wida przebiegi czasowe prdu i napicia w obwodzie prostownika), cewka w obwodzie powoduje op�nienie prdu. Przy zwikszeniu indukcyjnoci towarzyszy zmniejszenie nie tylko wsp�czynnika 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 wsp�czynnik ttnie wynosi k_t = 0.8. Wsp�czynnik ten jest znacznie mniejszy ni w przypadku obcienia R. Warto wsp�czynnika ksztatu z oblicze wynosi k_ksz = 1,22, warto ta odbiega od wartoci idealnej r�wnej jednoci.

Przy odbiorniku czysto indukcyjnym prostownika jednofazowego jednokierunkowego, kt�rego charakterystyki przedstawione s na oscylogramie nr 3, cewka odbiornika aduje si, gdy p�fala napicia zasilajcego jest dodatnia a rozadowuje si, gdy p�fala napicia zasilajcego jest ujemna. Przy obcieniu indukcyjnym, elektromagnetyczna staa czasowa obwodu jest wielokrotnie wiksza od p�okresu napicia zasilajcego. Z oscylogramu wynika, e cewka w obwodzie powoduje podwyszenie prdu (po stronie wt�rnej) transformatora wzgldem napicia U₂. Zwikszenie indukcyjnoci powoduje zmniejszenie wsp�czynnika 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 wsp�czynnik ttnie wynosi K_t=0,9, czyli w niewielkim stopniu odbiega od wsp. ttnie dla obcienia RL. Warto wsp�czynnika ksztatu dla tego obcienia wynosi K_sz=1,33 i r�wnie w niewielkim stopniu odbiega od obc.RL lecz bardziej od wartoci idealnej r�wnej jednoci.

Kolejnym badanym przez nas ukadem by prostownik jednokierunkowy tr�jfazowy. Transformator ma zar�wno uzwojenie pierwotne jak i wt�rne poczone w gwiazd. Koc�wka kadego z uzwoje fazowych wt�rnych jest doczona do anody zaworu prostowniczego. Katody zawor�w s zwarte. Obcienie badanego ukadu ma charakter rezystancyjno - indukcyjny; dziki indukcyjnoci prd pyncy przez rezystancj obcienia ma warto sta. Prd pyncy przez uzwojenie wt�rne transformatora ma warto r�wn prdowi obcienia przez 1/3 okresu (prd przewodzenia diod), a przez pozostae 2/3 okresu jest r�wny zeru. Jest to prd odksztacony o przebiegu bardzo r�nicym si od przebiegu sinusoidalnego (oscylogram nr 5).Prdy pynce w uzwojeniu pierwotnym maj take przebiegi odksztacone od przebiegu sinusoidalnego. W chwili zr�wnania 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 op�nienie w chwili narastania prd�w fazowych jak i ich zmniejszania, op�nienie to wynika z gromadzenia si energii na indukcyjnoci.

W przypadku obcienia czysto rezystancyjnego zauwaylimy brak wyej wymienionego op�nienia, co powoduje natychmiastowe przeczanie prdu obcienia na kolejne elementy prostownicze. Por�wnujc wsp�czynnik ksztatu napicia tego ukadu z wsp�czynnikiem ukadu jednofazowego moemy stwierdzi, e jest on korzystniejszy dla tego ukadu, r�wnie wsp�czynnik ttnie ukadu tr�jfazowego jest duo lepszy od ukadu jednofazowego.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
3418
200401 3418
3418
3418
02 MECHANIZMY ODDZIAŁYWANIA PAŃSTWA NA GOSPOid 3418 ppt
3418
3418
3418
3418(1)

więcej podobnych podstron