background image

INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ 

ZAKŁAD ENERGOELEKTRONIKI I STEROWANIA

 

Prostownikowe układy tyrystorowe trójfazowe

 

Rok akad. : 2012/2013

 

Wykonujący ćwiczenie:

 

Nr ćwiczenia : 3

 

1. Nita Damian

 

2. Kaczmarek Michał

 

Data wykonania ćwiczenia: 

02.12.2012r

 

Kierunek : Elektrotechnika 
Rok : 3  Semestr : 5

 

 

3. Lorenc Wojciech

 

4. Wojciechowski Adrian

 

Data oddania sprawozdania: 

12.01.2013r

 

5. Sierakowski Grzegorz

 

Nr grupy ćwicz : E-11

 

 

Ocena :

 

Uwagi:

 

 

1.  Schemat pomiarowy 

 
 
 
 

 

 

 

background image

2.  Tabela pomiarów 

 

obciąż. 

α

U

I

P

p1 

P

p2 

P

q1 

U

d

 

I

d

 

165 

230 

0,3 

-90 

140 

120 

140 

230 

0,3 

-80 

140 

120 

110 

230 

0,35 

-100 

140 

140 

0,1 

10 

0,25 

90 

230 

0,65 

-100 

220 

220 

30 

0,8 

46 

1,1 

70 

230 

1,075 

-60 

380 

340 

85 

1,95 

100 

2,2 

55 

230 

1,375 

20 

520 

420 

140 

3,05 

142 

3,05 

40 

230 

1,625 

160 

660 

420 

180 

183 

3,85 

30 

230 

1,75 

260 

720 

380 

210 

4,5 

202 

4,3 

20 

230 

1,825 

380 

740 

300 

225 

4,85 

218 

4,55 

230 

1,85 

500 

740 

150 

240 

5,1 

228 

4,8 

RL 

165 

230 

0,3 

-80 

120 

120 

140 

230 

0,3 

-80 

120 

120 

110 

230 

0,325 

-80 

120 

120 

0,1 

10 

90 

230 

0,525 

-100 

180 

190 

20 

0,55 

52 

0,6 

70 

230 

0,95 

-110 

320 

350 

85 

1,9 

101 

1,8 

55 

230 

1,325 

-110 

500 

440 

140 

144 

2,8 

40 

230 

1,55 

120 

640 

440 

180 

182 

3,7 

30 

230 

1,75 

240 

710 

400 

210 

4,5 

204 

4,2 

20 

230 

1,825 

360 

750 

320 

225 

4,8 

218 

4,5 

230 

1,85 

480 

740 

160 

240 

5,05 

230 

4,7 

RL +D

o

 

165 

230 

0,3 

-90 

140 

120 

140 

230 

0,3 

-90 

140 

120 

110 

230 

0,325 

-90 

140 

120 

0,1 

10 

90 

230 

0,5 

-100 

180 

180 

30 

0,55 

50 

0,6 

70 

230 

0,95 

-100 

320 

340 

85 

1,8 

100 

1,75 

55 

230 

1,325 

-110 

510 

440 

140 

142 

2,8 

40 

230 

1,6 

120 

650 

440 

180 

182 

3,7 

30 

230 

1,725 

240 

710 

400 

210 

4,5 

202 

4,2 

20 

230 

1,8 

350 

740 

320 

225 

4,8 

216 

4,5 

230 

1,935 

490 

740 

160 

240 

5,1 

228 

4,75 

 

3.  Wzory do obliczeń 

 

- moc średnia: 





= 







 

 
- moc czynna: 





= 



+ 



 

 
- moc bierna: 


= √3



 

 
- moc pozorna: 



= 3







 

 

- moc odkształcenia: 





= 

− 



− 

 

 
- współczynnik mocy 

 =







 

- stosunek Ud/U

d0

 oraz U/U

max

gdzie  U

d0

  to  wartość  napięcia 

średniego U

d

 dla α

z

=0, a 

U

max

  to  wartość  napięcia 

skutecznego U dla α

z

=0 

 

współczynnik 

kształtu 

napięcia: 





=







 

 
- współczynnik kształtu prądu: 





=







 

 

background image

 

4.  Tablica wyników obliczeń 

 

obc 

α

P

d

 

P

p

 

P

q

 

P

s

 

P

D

 

λ 

U

d

/U

d0

 

U/U

max

 

k

ku

 

k

ki

 

165 

50 

207,85 

0,00 

0,20 

140 

60 

207,85 

0,00 

0,04 

110 

40 

242,49 

4,33 

9,24 

0,01 

0,04 

2,500 

90 

24 

120 

381,05 

87,64 

1,37 

0,09 

0,184 

1,533 

1,375 

70 

165,75 

320 

588,90 

381,05 

0,84 

0,24 

0,4 

1,176 

1,128 

55 

427 

540 

727,46 

750,15 

0,72 

0,38 

0,568 

1,014 

1,000 

40 

720 

820 

727,46 

1220,32 

536,26 

0,67 

0,55 

0,732 

1,017 

0,963 

30 

945 

980 

658,18 

1504,46 

932,63 

0,65 

0,67 

0,808 

0,962 

0,956 

20 

1091,3  1120 

519,62 

1718,02  1194,65 

0,65 

0,78 

0,872 

0,969 

0,938 

1224 

1240 

259,81 

1895,56  1409,97 

0,65 

1,00 

0,912 

0,95 

0,94 

RL 

165 

40 

207,85 

0,00 

0,20 

140 

40 

207,85 

0,00 

0,04 

110 

40 

207,85 

0,00 

0,01 

0,04 

0,000 

90 

11 

80 

329,09 

54,04 

1,48 

0,09 

0,208 

2,600 

1,091 

70 

161,5 

210 

606,22 

314,89 

0,67 

0,24 

0,404 

1,188 

0,947 

55 

420 

390 

762,10 

698,36 

0,56 

0,38 

0,576 

1,029 

0,933 

40 

720 

760 

762,10 

1166,36 

449,45 

0,65 

0,55 

0,728 

1,011 

0,925 

30 

945 

950 

692,82 

1484,02 

905,44 

0,64 

0,67 

0,816 

0,971 

0,933 

20 

1080 

1110 

554,26 

1699,14  1160,94 

0,65 

0,78 

0,872 

0,969 

0,938 

1212 

1220 

277,13 

1872,35  1393,01 

0,65 

1,00 

0,92 

0,958 

0,931 

RL + D

o

 

165 

50 

207,85 

0,00 

0,195 

140 

50 

207,85 

0,00 

0,04 

0,00 

110 

50 

207,85 

0,00 

0,01 

0,04 

0,000 

90 

16,5 

80 

311,77 

51,96 

1,54 

0,09 

0,20 

1,667 

1,091 

70 

153 

220 

588,90 

303,11 

0,73 

0,24 

0,40 

1,176 

0,972 

55 

420 

400 

762,10 

688,66 

0,58 

0,38 

0,57 

1,014 

0,933 

40 

720 

770 

762,10 

1166,36 

432,09 

0,66 

0,55 

0,73 

1,011 

0,925 

30 

945 

950 

692,82 

1469,47 

881,39 

0,65 

0,67 

0,81 

0,962 

0,933 

20 

1080 

1090 

554,26 

1683,55  1157,17 

0,65 

0,78 

0,86 

0,960 

0,938 

1224 

1230 

277,13 

1875,81  1388,87 

0,66 

1,00 

0,912 

0,950 

0,931 

 

4.1

 Przykładowe obliczenia 

 

Dla obciążenia RL i α

z

=65˚ 

obc 

α

U

I

P

p1 

P

p2 

P

q1 

U

d

 

I

d

 

RL 

40 

230 

1,55 

120 

640 

440 

180 

182 

3,7 

Moc średnia; 

]

[

720

180

4

W

I

U

P

d

d

d

=

=

=

 

Moc czynna; 

 

]

[

760

640

120

2

1

W

P

P

P

P

P

p

=

+

=

+

=

 

Moc bierna; 

background image

]

[

10

,

762

3

440

3

Var

P

P

q

q

=

=

=

 

Moc pozorna; 

]

[

36

,

1166

7

,

3

182

3

3

VA

I

U

P

S

=

=

=

 

Moc odkształceń; 

]

[

449,45

10

,

762

760

36

,

1166

2

2

2

2

2

2

VA

P

P

P

P

q

p

S

D

=

=

=

 

Współczynnik mocy sterowanych układów prostownikowych; 

652

,

0

36

,

1166

760

=

=

=

S

p

P

P

λ

 

Stosunek U

d

 do U

do

55

,

0

3

)

60

40

cos(

2

2

3

)

60

cos(

2

2

=

+

+

=

+

+

=

Z

do

d

U

U

α

 

Stosunek U do U

max

728

,

0

250

182

max

=

=

U

U

 

Współczynnik kształtu napięcia; 

1,011

180

182

=

=

=

d

Ku

U

U

K

 

Współczynnika kształtu prądu. 

012

,

1

80

,

5

90

,

5

=

=

=

d

Ki

I

I

K

 

5.  Wykresy charakterystyk 

 

 

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

U

d

/U

d0

α

α

α

α

z

U

d

/U

do

=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

background image

 

 

 

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

U/U

max

α

α

α

α

z

U/U

max

=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

K

ku

α

α

α

α

z

K

ku

=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

background image

 

 
 

 

 
 
 
 
 
 

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Kki

α

α

α

α

z

K

ki

=f(α

α

α

αz)

R

RL

RL+D0

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

λ

λ

λ

λ

α

α

α

α

z

λ

λ

λ

λ=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

background image

 

 
 

 

 
 
 
 
 

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Pd

α

α

α

α

z

P

d

=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Pp

α

α

α

α

z

Pp=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL+D0

background image

 

 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

-500

0

500

1000

1500

2000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Ps

α

α

α

α

z

Ps=f(α

α

α

α

z

)

R

RL

RL + D0

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Pq

α

α

α

α

z

Pq=f(α

α

α

α

z

)

RL

RL + D0

R

background image

 

6.  Oscylogramy 

 
Przebieg napięcia (kolor żółty) i prądu (kolor niebieski) na odbiorniku dla obciążenia R oraz α

z

 z przedziału 

60

o

÷120

o

 

 

Przebieg napięcia (kolor żółty) i prądu (kolor niebieski) na odbiorniku dla obciążenia RL oraz α

z

 z przedziału 

60

o

÷120

o

 

 

Przebieg  napięcia  (kolor  żółty)  i  prądu  (kolor  niebieski)  na  odbiorniku  dla  obciążenia  RL+D

0

  oraz  α

z

  z 

przedziału 60

o

÷120

o

 

 
 

 
 

background image

 

7.  Wnioski i uwagi 

 

Celem naszego ćwiczenia było badanie układów prostownikowych mostkowych. 

Mostki takie można rozpatrywać jako szeregowe połączenie dwóch 3-fazowych grup komutacyjnych. 
Tyrystory grupy katodowej przewodzą przy dodatnich półfalach fazowych napięć zasilających, a tyrystory 
grupy anodowej przy ujemnych półfalach tych napięć. Napięcie wyjściowe jest sumą napięć wyjściowych 
obu grup. Badany układ charakteryzuje się dwoma trybami pracy - przewodzeniem ciągłym i impulsowym, 
zależnym w głównej mierze od kąta załączenia tyrystorów. Jako, że dla kątów o wartości powyżej 120

o

el 

całe napięcie zasilania odłożyło się na tyrystorach, tak więc wartość napięcia w tym miejscu jest bliska zeru. 
Układ o obciążeniu R charakteryzuje się pracą ciągłą dla kątów α

z

<60

o

el, natomiast praca impulsowa 

pojawia się przy przekroczeniu tej wartości. Przy obciążeniu RL impulsowe występuje dla dużych wartości 
kąta załączenia. W pozostałych przypadkach występuje praca ciągła.  Dla obciążenia RL z diodą zerową 
przebieg napięcia wyprostowanego jest identyczny jak w przypadku obciążenia R.  Z dokonanych pomiarów 
obliczyliśmy kilka wartości charakteryzujących badany układ. Jedną z nich jest moc średnia P

d

. Jak można 

zauważyć wartość tej mocy nie ulega zmianie niezależnie od charakteru obciążenia (niewielkie różnice 
pojawiają się jedynie dla charakterystyk przedstawiających współczynnik kształtu prądu i napięcia), wynika 
to z tego iż jest to moc składowej stałej. Kolejną obliczoną wielkością była moc bierna. Jak można zauważyć 
układ pobiera dosyć znaczną moc bierną nawet przy obciążeniu czysto rezystancyjnym. Moc ta zależy od 
kąta wysterowania i jest nazywana mocą bierną sterowania. Największa wartość tej mocy przypada przy 
kącie α

z

 ok. 40°-55°. 

.

 Następna wielkością była moc pozorna P

s.

 Ta moc również praktycznie nie zależała od 

charakteru obciążenia. Widać jednak iż pobierana z sieci moc pozorna jest większa od oddawanej mocy 
czynnej, nawet gdy moc bierna jest bardzo mała. Przyczyna tej różnicy są harmoniczne napięcia i prądu 
sieci. W badanym układzie rolę stabilizatora napięcia spełnia indukcyjność obciążenia, co skutkuje 
wygładzeniem tętnień prądu. Interesujący jest również wpływ diody zerowej bocznikującej odbiornik 
rezystancyjno - indukcyjny. Zmniejsza ona pulsacje napięcia wyprostowanego oraz likwiduje przepięcia 
związane z wyłączaniem odbiornika.