LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI
ĆW.NR 5	wykonali: Stadryniak Grzegorz	GR.1
DATA: 12.11.96.	TEMAT: Dwukierunkowe prostowniki niesterowane .	OCENA:

Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z budową i działaniem dwukierunkowych prostowników niesterowanych na przykładzie prostownika dwufazowego i trójfazowego z transformatorem połączonym w układzie Y/y.

Układy pomiarowe.

Układ pomiarowy prostownika dwufazowego.

Układ pomiarowy prostownika trójfazowego.

Wyniki pomiarów.

Prostownik	obc.
2-fazowy	R	126	110	1.6	3.5	3.4	80	75	280
	RL	124	110	1.6	3.5	3.4	80	77	270
3-fazowy	R	63	100	1.4	2.4	2.1	55	45	105
	RL	55	100	1.3	2.2	2.1	65	45	110

3. Przykładowe obliczenia.

I - Układ I prostownik dwufazowy.

II - Układ II prostownik trójfazowy.

I) q = 2 q_s = q = 2 - liczba pulsów na okres

II) q = 4 q_s = q = 4 - liczba pulsów na okres

Obliczenia dla obciążenia „R”.

a) Moc obciążenia

moc odczytujemy bezpośrednio z watomierza strony pierwotnej i wynosi ona dla obciążenia R w prostowniku trójfazowym I P.= 126W

II P.= 63W

b) Współczynnik tętnień napięcia.:

1. I) U_dm=U√2 =45 ⋅√2 = 63[V]

1. U_dmin=(U√2)cos(π/q) = 0[V]

1. K_u = (U_dm - U_dmin)/2U_d(AV) = (63-0) / 2_*81 = 0,35

1. II) U_dm=U√2 =75 ⋅√2 = 106[V]

1. U_dmin=(U√2)cos(π/q) = 75√2cos(π/4) = 75[V]

1. K_u = (U_dm - U_dmin)/2U_d(AV) = (106-75) / 2_*191 = 0,08

c) Współczynnik kształtu napięcia.:

1. I) K = U_d /U_d(AV) = 45 / 81 = 0,55

1. II) K = U_d /U_d(AV) = 75 / 191 = 0,39

d) Współczynnik zawartości harmonicznych.:

p. = √(k² - 1)

I) p. = √(0.3 - 1) = 0,8

II) p. = √(0.15 - 1) = 0,9

e) Prąd płynący przez diody.:

1. I) max : i_Fm = I_d = 2,1[A]

1. średni : I_F(AV) = I_d/q = 2,1/2 = 1,05[A]

1. skuteczny : I_F = I_d/√q = I_d/1,4 = 1,48[A]

1. II) max : i_Fm = I_d = 3,4[A]

1. średni : I_F(AV) = I_d/q = 3,4/4 = 0,85[A]

1. skuteczny : I_F = I_d/√q = I_d/2 = 1,7[A]

1. f) Moc pozorna uzwojenia wtórnego (moc obliczona).:

1. S_w = qUI_w

1. I) S_w = 2_*45_{, *}21 = 189 [VA]

1. II) S_w = 2_*75_*2,4 = 720 [VA]

1. g) Moc pozorna uzwojenia pierwotnego.:

1. S_p = qU_pI_p

1. I) S_p = 2_*100_*1,4 = 280[VA]

1. II) S_p = 4_*110_*1,6 = 704[VA]

Współczynnik mocy uzwojenia wtórnego.

I)

II)

i) Współczynnik mocy uzwojenia pierwotnego.:

1. F_p = P_d/S_p

1. I) F_p = P_d/S_p = 94/280 = 0,33

II) F_p = P_d/S_p = 255/704 = 0,36

j) Moc obliczeniowa transformatora.:

1. S_t = (S_p+S_w)/2

1. I) S_t = (280 + 189) / 2 = 469[VA]

1. II) S_t = (704 + 720) / 2 = 1424[VA]

k) Kąt komutacji .

I)

Uwagi i wnioski

W przeprowadzonym ćwiczeniu badaliśmy właściwości dwukierunkowych prostowników niesterowanych. Ich właściwości są bardzo zbliżone do jednokierunkowych prostowników niesterowanych i część wzorów z tych prostowników wykorzystaliśmy w naszych obliczeniach . Różnice między prostownikiem dwukierunkowym a jednokierunkowym polegają przede wszystkim na tym , że dla tej samej liczby faz współczynnik mocy uzwojenia wtórnego prostownika dwukierunkowego F_w jest razy większy niż dla prostownika jednokierunkowego . Poza tym również moc wyjściowa prostownika jak również napięcie U_d(AV) jest większa około dwa razy . Natomiast moc pozorna jest tak samo jak współczynnik mocy uzwojenia pierwotnego większa razy .

W ćwiczeniu tym obserwujemy ważne w układach przekształtnikowych zjawisko komutacji prostej (obejmującej zawory tylko z dwóch kolejnych faz ) na przykładzie prostownika mostkowego trójfazowego .

Obserwowane przez nas na oscyloskopie zjawisko polegało na tym , że proces „przejmowania” przewodzenia z jednej na drugą diodę nigdy nie odbywa się w ten sposób , że jedna z nich kończy przewodzenie i druga od razu zaczyna . Prąd pierwszej diody nie może zmieniać się skokowo od I_D do 0 , a prąd diody drugiej nie może się nagle zmienić od wartości 0 do I_D . Wynika to przede wszystkim z wpływu indukcyjności uzwojeń transformatora i zasilacza prostownika . W wyniku tego w trakcie przełączania przewodzą jednocześnie dwie diody , z których jedna jest blisko zakończenia przewodzenia a druga właśnie zaczyna przewodzić . W wyniku tego procesu ( co widać z naszych pomiarów ) spada przede wszystkim średnia wartość wyprostowanego napięcia .

Z obliczeń i przeprowadzonych pomiarów wynika ,że przy zmianie obciążenia z R na RL i to zarówno w prostowniku dwufazowym jak i trójfazowym dołączona cewka powoduje zwiększenie kąta komutacji μ . Czyli możemy stwierdzamy, że kąt komutacji zależy wprost proporcjonalnie od indukcyjności (im większa indukcyjność zostanie dodana tym kąt komutacji μ będzie większy.

Z ćwiczenia można wyciągnąć następujące wnioski:

• przy obciążeniu rezystancyjnym, dla prostownika dwufazowego, napięcia i prądy obciążenia są ze sobą w fazie, a także nie obserwujemy tutaj zjawiska komutacji,

• w jednym okresie prądu mieści się 6 pulsów napięcia obciążenia,

• przy obciążeniu rezystancyjno - indukcyjnym, dla prostownika dwufazowego, prądy i napięcia obciążenia nie są ze sobą w fazie, występuje tutaj bardzo wyraźne zjawisko komutacji,

• dla prostownika trójfazowego z obciążeniem RL obserwujemy podobne przebiegi jak z obciążeniem R za takim wyjątkiem, że w pierwszym przypadku przebieg prądu ma kształt zbliżony do przebiegu prostokątnego, występuje zjawisko komutacji,

przy obciążeniu RL z dławikami sieciowymi, dla prostownika 3-fazowego, można dokładnie zaobserwować wpływ dławików na czas komutacji

Obserwując przebiegi można stwierdzić, że w prostowniku o wejściu indukcyjnym napięcie i prądy będą wygładzone tym bardziej, im będzie mniejsza rezystancja obciążenia R_o. Im mniejsza rezystancja tym współczynnik tętnień jest większy.

2

---