1. Program ćwiczenia:
Zapoznanie się z budową i zasadą działania, zastosowaniem, przebiegami napięć i prądów oraz charakterystykami trójfazowego sterownika prądu przemiennego. Badanie charakterystyk będzie wykonywane w układzie z przewodem neutralnym i bez przewodu.
2. Spis przyrządów:
Amperomierz - kl. 0.5 nr: I29-IVa 437
Amperomierz - kl. 0.5 nr: I29-IVa 1234
Watomierz - kl. 0.5 nr: I29-IVa 1349
Woltomierz - kl. 0.5 nr: I29-IVa 2992
Woltomierz - kl. 0.5 nr: I29-IVa 3236
3. Schemat pomiarowy:
Rys. 1 Schemat pomiarowy
4. Tabele pomiarowe:
a) Pomiary w układzie bez przewodu neutralnego z obciążeniem R:
φ |
Isk |
Isk /I |
P |
Usk |
Usk /U |
In |
In/Inmax |
[o] |
[A] |
[A] |
[W] |
[V] |
[V] |
[A] |
[A] |
150 |
0,00 |
0,91 |
1,00 |
0,00 |
0,00 |
0,18 |
0,49 |
135 |
0,23 |
1 |
1,50 |
1,50 |
0,06 |
0,27 |
0,75 |
120 |
0,53 |
0,98 |
4,00 |
6,00 |
0,23 |
0,33 |
0,92 |
105 |
0,90 |
0,98 |
10,00 |
10,00 |
0,38 |
0,36 |
1,00 |
90 |
1,28 |
0,98 |
20,00 |
14,50 |
0,56 |
0,34 |
0,93 |
75 |
1,63 |
0,93 |
30,00 |
18,00 |
0,69 |
0,28 |
0,78 |
60 |
1,88 |
0,75 |
40,00 |
21,00 |
0,81 |
0,21 |
0,58 |
45 |
2,03 |
0,55 |
40,00 |
23,00 |
0,88 |
0,14 |
0,39 |
30 |
2,13 |
0,36 |
51,00 |
23,50 |
0,90 |
0,08 |
0,22 |
15 |
2,13 |
0,18 |
52,00 |
23,50 |
0,90 |
0,01 |
0,01 |
0 |
2,15 |
0 |
52,00 |
24,00 |
0,92 |
0,01 |
0,01 |
b) Pomiary w układzie z przewodem neutralnym z obciążeniem R:
φ |
Isk |
Isk /I |
P |
Usk |
Usk /U |
Iprzsk |
Iprzsk/I |
[o] |
[A] |
[A] |
[W] |
[V] |
[V] |
[A] |
[A] |
0,00 |
2,13 |
1,00 |
52,00 |
23,50 |
1,00 |
0,44 |
0,24 |
21,00 |
2,13 |
1,00 |
51,00 |
23,50 |
1,00 |
0,66 |
0,36 |
30,00 |
2,10 |
0,99 |
51,00 |
23,50 |
1,00 |
0,86 |
0,47 |
32,00 |
2,08 |
0,97 |
50,00 |
23,50 |
1,00 |
1,00 |
0,54 |
33,00 |
2,08 |
0,97 |
49,00 |
23,00 |
0,98 |
1,30 |
0,71 |
37,50 |
2,05 |
0,96 |
49,00 |
23,00 |
0,98 |
1,40 |
0,76 |
42,00 |
2,05 |
0,96 |
48,00 |
23,00 |
0,98 |
1,60 |
0,87 |
44,00 |
2,03 |
0,95 |
48,00 |
23,50 |
1,00 |
1,84 |
1,00 |
c) Pomiary w układzie bez przewodu neutralnego z obciążeniem RL:
φ |
Isk |
Isk /I |
P |
Usk |
Usk /U |
In |
In/Inmax |
[o] |
[A] |
[A] |
[W] |
[V] |
[V] |
[A] |
[A] |
150,00 |
0,00 |
0,00 |
1,00 |
1,50 |
0,06 |
0,10 |
0,31 |
135,00 |
0,00 |
0,00 |
1,00 |
4,50 |
0,18 |
0,24 |
0,75 |
120,00 |
0,25 |
0,13 |
1,00 |
8,00 |
0,33 |
0,34 |
1,06 |
105,00 |
0,75 |
0,38 |
3,00 |
13,50 |
0,55 |
0,32 |
1,00 |
90,00 |
1,30 |
0,65 |
6,00 |
18,50 |
0,76 |
0,24 |
0,75 |
75,00 |
1,85 |
0,93 |
12,00 |
23,00 |
0,94 |
0,08 |
0,25 |
60,00 |
2,00 |
1,00 |
14,00 |
24,50 |
1,00 |
0,02 |
0,06 |
45,00 |
2,00 |
1,00 |
14,00 |
24,50 |
1,00 |
0,00 |
0,00 |
30,00 |
2,00 |
1,00 |
14,00 |
24,50 |
1,00 |
0,00 |
0,00 |
15,00 |
2,00 |
1,00 |
14,00 |
24,50 |
1,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
2,00 |
1,00 |
14,00 |
24,50 |
1,00 |
0,00 |
0,00 |
d) Pomiary w układzie z przewodem neutralnym z obciążeniem RL:
φ |
Isk |
Isk /I |
P |
Usk |
Usk /U |
In |
In/Inmax |
[o] |
[A] |
[A] |
[W] |
[V] |
[V] |
[A] |
[A] |
150,00 |
0,00 |
0,00 |
1,00 |
6,00 |
0,24 |
0,32 |
0,35 |
135,00 |
0,40 |
0,20 |
2,00 |
9,00 |
0,36 |
0,64 |
0,70 |
120,00 |
0,75 |
0,37 |
3,00 |
14,00 |
0,56 |
0,90 |
0,98 |
105,00 |
1,05 |
0,51 |
5,00 |
17,50 |
0,70 |
0,92 |
1,00 |
90,00 |
1,50 |
0,73 |
8,00 |
21,00 |
0,84 |
0,70 |
0,76 |
75,00 |
1,80 |
0,88 |
11,00 |
23,00 |
0,92 |
0,38 |
0,41 |
60,00 |
2,05 |
1,00 |
14,00 |
25,00 |
1,00 |
0,24 |
0,26 |
45,00 |
2,05 |
1,00 |
14,00 |
25,00 |
1,00 |
0,24 |
0,26 |
30,00 |
2,05 |
1,00 |
14,00 |
25,00 |
1,00 |
0,24 |
0,26 |
15,00 |
2,05 |
1,00 |
14,00 |
25,00 |
1,00 |
0,24 |
0,26 |
0,00 |
2,05 |
1,00 |
14,00 |
25,00 |
1,00 |
0,24 |
0,26 |
e) Badanie harmonicznych:
Harmoniczna
Przewód neutralny |
H1 |
H3 |
H5 |
H7 |
H9 |
H11 |
H13 |
|
dB |
dB |
dB |
dB |
dB |
dB |
dB |
z N |
5,7 |
4,5 |
3,5 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,7 |
bez N |
5,5 |
3,7 |
4,0 |
3,0 |
1,2 |
2,0 |
2,0 |
Harmoniczna
Przewód neutralny |
I1h |
I3h |
I5h |
I7h |
I9h |
I11h |
I13h |
|
A |
A |
A |
A |
A |
A |
A |
z N |
1,33 |
1,25 |
1,19 |
1,11 |
1,11 |
1,11 |
1,09 |
bez N |
1,32 |
1,20 |
1,22 |
1,16 |
1,06 |
1,11 |
1,11 |
5. Wykresy:
Charakterystyka sterowania trójfazowego sterownika bez przewodu neutralnego z obciążeniem rezystancyjnym:
Charakterystyka sterowania trójfazowego sterownika z przewodem neutralnym z obciążeniem rezystancyjnym:
Charakterystyka sterowania trójfazowego sterownika bez przewodu neutralnego z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym:
Charakterystyka sterowania trójfazowego sterownika z przewodem neutralnym z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym:
6. Przebiegi:
7. Przykładowe obliczenia:
Obliczenie stosunku
Obliczenie amplitudy pierwszej harmonicznej prądu fazowego.
8. Wnioski:
Sterowniki prądu przemiennego 3 - fazowe , umożliwiają bezstopniową regulację napięcia i prądu odbiorników trójfazowych. Zasilane mogą być z linii trójfazowych prądu sinusoidalnego : trójprzewodowych bez przewodu neutralnego lub czteroprzewodowych z przewodem neutralnym.
Napięcia wyjściowe są napięciami trójfazowymi odkształconymi , przesuniętymi wzajemnie o kąty fazowe równe 120 o el.
Prąd płynący w przewodzie neutralnym jest sumą wartości chwilowych prądów fazowych. W czasie , gdy prąd płynie we wszystkich trzech fazach prąd w przewodzie neutralnym jest równy zeru. W zakresie zmian kąta załączania tyrystorów 0 - 60 0 prąd ten jest wywołany przepływem prądu w dwóch fazach , przy kącie załączania 60 - 120 0 impulsy prądowe w przewodzie neutralnym są wynikiem przepływu prądu w dwóch lub w jednej fazie odbiornika.
Dla odbiornika rezystancyjno-indukcyjnego prąd w przewodzie neutralnym osiąga wartość zero dla 1800 oraz gdy nie płynie prąd przez żadną fazę. Zakres sterowania dla sterownika zasilanego z linii z przewodem neutralnym uzależniony jest od charakteru obciążenia i dla rezystancyjno-indukcyjnego ϕ - 180 0 el.
Dla sterownika zasilanego z linii bez przewodu neutralnego zakres sterowania dla odbiornika rezystancyjno-indukcyjnego ϕ - 150 0 el.
Przebiegi napięć fazowych przy załączonym i odłączonym przewodzie neutralnym nie różnią się znacznie od siebie, na mierzonym przedziale. Niestety charakterystykę z przewodem neutralnym mierzyliśmy zaledwie do 40 stopni, gdyż później występowały znaczne zakłócenia.
Analizując przebiegi mocy przy układzie z przewodem neutralnym i bez niego można zauważyć jedynie bardzo niewielkie różnice, lecz warto zauważyć, że dla obciążenia rezystancyjnego moc przyjmuje zdecydowanie większe wartości niż dla obciążenia indukcyjnego.
LV1 LV2 LV3
A
V
V
b
b
A
a
a
Rys 12. Przebiegi prądu If (a) i napięcia Uf (b) w układzie sterownika trójfazowego z przewodem neutralnym przy obciążeniu indukcyjnym.
a
b
Rys 13. Przebiegi (a) prądu If w układzie sterownika trójfazowego i (b) prądu IN w przewodzie neutralnym przy obciążeniu indukcyjnym.
Rys 11. Przebiegi napięcia Uf (a) i prądu If (b) w układzie sterownika trójfazowego bez przewodu neutralnego (powiększenie przebiegów z rys. 10) przy obciążeniu rezystancyjnym.
b
Rys 16. Przebiegi prądu If (a) i napięcia Uf (b) w układzie sterownika trójfazowego z przewodem neutralnym przy obciążeniu indukcyjnym (powiększenie przebiegów z rys. 12).
b
a
b
a
Rys 14. Przebiegi prądu If (a) i napięcia Uf (b) w układzie sterownika trójfazowego bez przewodu neutralnego przy obciążeniu indukcyjnym.
b
A
V
LU1 LU2 LU3
Rys 8. Przebiegi napięcia Uf (a) i prądu If (b) w układzie sterownika trójfazowego z przewodem neutralnym przy obciążeniu rezystancyjnym.
a
Rys 10. Przebiegi napięcia Uf (a) i prądu If (b) w układzie sterownika trójfazowego bez przewodu neutralnego przy obciążeniu rezystancyjnym.
Rys 15. Przebiegi prądu If (a) w układzie sterownika trójfazowego i napięcia UN (b) bez przewodu neutralnego przy obciążeniu indukcyjnym.
Rys 17. Przebiegi prądu If (a) w układzie sterownika trójfazowego i prądu IN (b) w przewodzie neutralnym przy obciążeniu indukcyjnym (powiększenie przebiegów z rys. 13).
Rys 9. Przebiegi napięcia Uf (a) i prądu If (b) w układzie sterownika trójfazowego z przewodem neutralnym (powiększenie przebiegów z rys. 8) przy obciążeniu rezystancyjnym.
b
a
a
b
a
a
b
LW1 LW2 LW3
RU1 RU2 RU3
RV1 RV2 RV3
RW1 RW2 RW3
L1
L2
L3
Tr0
N
KN
T1
T2
T3
T4
T5
T6