LABORATORIUM Z ENERGOELEKTRONIKI .
III rok WEiA zaoczny	Dariusz Wieczorek Piotr Bull	ćw. nr 4
DATA: 08.03.96	TEMAT: JEDNOKIERUNKOWE PROSTOWNIKI NIESTEROWANE	OCENA

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania oraz pomiar podstawowych parametrów prostowników niesterowanych.

2.Schematy układów pomiarowych

Rys. 1 Układ pomiarowy prostownika jednofazowego jednokierunkowego.

Rys. 2 Układ pomiarowy prostownika trójfazowego jednokierunkowego.

3.Tabele z wynikami pomiarów

Pomiary dla układu prostownika jednofazowego. R=35Ω; L=70mH;

	strona pierwotna			strona wtórna
obciążenie	U1 [V]	I1 [A]	P1 [W]	I2(AV) [A]	I3(SK) [A]	U2(SK) [V]	U3(AV) [V]	P2 [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 układu prostownika trójfazowego. R=35Ω; L=70mH;

	strona pierwotna			strona wtórna
obciążenie	U1 [V]	I1 [A]	P1 [W]	I2(AV) [A]	I3(SK) [A]	U2(SK) [V]	U3(AV) [V]	P2 [W]
R	246	0.75	261	2.7	2.5	94	90	250
RL	246	0.7	252	2.6	2.5	94	90	240

4.Wzory i przykładowe obliczenia.

układ jednofazowy;

a) współczynnik tętnień prądu;

dla obciążenia R

dla obciążenia RL K_t = 0.8

dla obciążenia L, K_t = 0.9

b) współczynnik kształtu prądu

dla obc. R

-dla obc. RL, k_ksz = 1.22

-dla obc.L, k_ksz = 1.33

c) współczynnik tętnień napięcia zwany również zawartością harmonicznych wynosi odpowiednio:

dla R, k_t = 1.11

dla RL, k_t = 0.8

dla L, k_t = 0.9

d) współczynnik kształtu napięcia,

dla R, k_ksz = 1.57

dla RL, k_ksz = 1.22

dla L, k_ksz = 1.33

e) maksymalny prąd diody strony wtórnej

dla R; i_Fm = I_d√2 = 1.25√2 = 0.35A

dla RL; i_Fm =I_d√2 = 1.1√2 = 1.55A

dla L; i_Fm = 6.08A

f) średni prąd diody strony wtórnej;

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

- dla obciążenia R; I_F(AV) = 1.25[A]

- dla obciążenia RL; I_F(AV) = 1.1[A]

- dla obciążenia L; I_F(AV) = 4.3[A]

g) skuteczny prąd diody strony wtórnej;

I_F = I_d / √q

dla obc. R I_F = 1.25A

dla obc. RL I_F = 1.1A

dla obc. L I_F = 4.3A

h) moc obliczeniowa uzwojenia wtórnego transformatora;

dla R S_w = U_dI_d = 55W

dla RL S_w = 50.6W

dla L S_w = 14.2W

i) moc obliczeniowa uzwojenia pierwotnego transformatora;

dla R S_p = 171 VA

dla RL S_p = 146.5 VA

dla L S_p = 583.4 VA

j) współczynnik mocy uzwojenia wtórnego

dla R F_p = P_d/S_p = 55/171= 0.32

dla RL F_p = 0.29

dla L F_p = 0.043

k) moc obliczeniowa transformatora

dla R S_t = (S_p + S_w)/ 2 = 113VA

dla RL S_t = 98.5VA

dla L S_t = 299VA

l) współczynnik mocy transformatora;

dla R cosϕ = 0.594

dla RL cosϕ = 0.489

dla L cosϕ = 0.085

układ trójfazowy;

a) współczynnik tętnień napięcia;

b) współczynnik kształtu napięcia;

c) współczynnik tętnień prądu;

i_dm = I√2 i _dmin = I√2cos(π/q)

d) współczynnik kształtu prądu;

k = I_d / I_d(AV) = 1.08

e)współczynnik zawartości harmonicznych;

f) prąd maksymalny diody;

- dla obciążenia rezystancyjnego:

[A]

- dla obciążenia rezystancyjno - indukcyjnego:

i_Fm = 0.99[A]

g) prąd średni diody:

I_F(AV) = I_d/q

- dla obciążenia rezystancyjnego i_F(AV) = 0.35[A]

- dla obciążenia rezystancyjno - indukcyjnego I_F(AV) = 0.33[A]

h) prąd skuteczny diody:

I_F = I_d/q ^0.5

- dla obciążenia rezystancyjnego I_F = 0.61[A]

- dla obciążenia rezystancyjno - indukcyjnego I_F = 0.57[A]

i) moc obliczeniowa uzwojenia wtórnego;

S_w = U_d I_d

- dla obciążenia rezystancyjnego S_w = 253[W]

- dla obciążenia rezystancyjno - indukcyjnego S_w = 244[W]

j) moc obliczeniowa uzwojenia pierwotnego;

S_w = U_p I_p = U_p I_d √2/3

- dla obciążenia rezystancyjnego S_w = 122.9[W]

- dla obciążenia rezystancyjno - indukcyjnego S_w = 114.8[W]

k) współczynnik mocy uzwojenia pierwotnego;

F_p = P_d/(U_p I_p)

- dla obciążenia rezystancyjnego F_p = 2.94

- dla obciążenia rezystancyjno - indukcyjnego F_p = 3.12

l) współczynnik mocy uzwojenia wtórnego;

ł) moc obliczeniowa transformatora;

S_t = (S_p+S_w) / 2

S_p = U_p I_p

S_w = qUI_w = qUI_d/√q

- dla obciążenia rezystancyjnego S_p = 122.9[W], S_w = 165.2[W];

S_t = 144[W]

- dla obciążenia rezystancyjno - indukcyjnego S_p = 114.8[W], S_w = 154.3[W]

S_t = 134[W]

Uwagi i wnioski:

Celem naszego ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i działaniem jednokierunkowych prostowników niesterowanych w układzie jednofazowym i trójfazowym.

Prostowniki są przekształtnikami mocy, służącymi do bezpośredniej zamiany prądu zmiennego na stały. Przekształcają one jedno- lub wielofazowy prąd przemienny na stały. Prostowniki niesterowane, diodowe, nie umożliwiają zmiany stosunku wartości napięcia wejściowego i wyjściowego. Prostowniki są układami z komutacją naturalna.

Pierwszym badanym przez nas układem był prostownik jednofazowy. W układzie tym dokonujemy pomiarów napięć, prądów (średnich, skutecznych) i mocy po stronie wtórnej jak i pierwotnej transformatora. Układ ten poddawaliśmy badaniu, wpływu obciążenia czysto rezystancyjnego, indukcyjnego oraz rezystancyjno - indukcyjnościowego, oraz dokonaliśmy obliczeń dla tych obciążeń.

Kolejnym badanym przez nas układem był prostownik jednokierunkowy trójfazowy. Transformator ma zarówno uzwojenie pierwotne jak i wtórne połączone w gwiazdę. Końcówka każdego z uzwojeń fazowych wtórnych jest dołączona do anody zaworu prostowniczego. Katody zaworów są zwarte. Obciążenie badanego układu ma charakter rezystancyjno-indukcyjny; dzięki indukcyjności prąd płynący przez rezystancję obciążenia ma wartość stałą. Prąd płynący przez uzwojenie wtórne transformatora ma wartość równą prądowi obciążenia przez 1/3 okresu (prąd przewodzenia diod), a przez pozostałe 2/3 okresu jest równy zeru. Jest to prąd odkształcony o przebiegu bardzo różniącym się od przebiegu sinusoidalnego. Prądy płynące w uzwojeniu pierwotnym mają także przebiegi odkształcone od przebiegu sinusoidalnego. W chwili zrównania rosnącego napięcia się danej fazy z napięciem fazy pracującej poprzednio dochodzi do komutacji na elementach prostowniczych. W badanym układzie zauważamy podobieństwo wpływu cewki jak w układzie jednofazowym - element indukcyjny wprowadza opóźnienie w chwili narastania prądów fazowych jak i ich zmniejszania, opóźnienie to wynika z gromadzenia się energii na indukcyjności.

W przypadku obciążenia czysto rezystancyjnego zauważyliśmy brak opóźnienia, co powoduje natychmiastowe przełączanie prądu obciążenia na kolejne elementy prostownicze. Porównując współczynnik kształtu napięcia tego układu z współczynnikiem układu jednofazowego możemy stwierdzić, że jest on korzystniejszy dla tego układu, również współczynnik tętnień układu trójfazowego jest dużo lepszy od układu jednofazowego.