Józef Borecki Mariusz Stosur Stanisław Szkółka. Energoelektronika. Podstawy i wybrane zastosowania
|
|
- Mieczysław Walczak
- 8 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1
2 Józef Borecki Mariusz Stosur Stanisław Szkółka Energoelektronika. Podstawy i wybrane zastosowania Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej Wrocław 2008
3 Wydawnictwo dydaktyczne Instytutu Energoelektryki Na studium I i II stopnia Wydziału Elektrycznego do przedmiotu: Energoelektronika II (semestr VI) Na studium I stopnia Wydziału Elektrycznego do przedmiotu: Układy przekształtnikowe zastosowania (semestr VII) Na studium niestacjonarnym Wydziału Elektrycznego do przedmiotu: Energoelektronika II (semestr VIII) Autorzy rozdziałów Józef BORECKI: rozdz. 1, 2, 7, 12, 13, 18, 19 i 21 oraz Dodatek A Mariusz STOSUR: rozdz. 9, 10 i 14 Stanisław SZKÓŁKA: rozdz. 3, 4, 5, 6, 8, 11, 15, 16, 17, 20 i 22 oraz Dodatek B, C i D Recenzent Zbigniew HANZELKA Opracowanie redakcyjne i korekta Dorota RAWA Projekt okładki Zofia i Dariusz GODLEWSCY Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej książki, zarówno w całości, jak i we fragmentach, nie może być reprodukowana w sposób elektroniczny, fotograficzny i inny bez zgody wydawcy i właściciela praw autorskich. Copyright by Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2008 OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ Wybrzeże Wyspiańskiego 27, Wrocław oficwyd@pwr.wroc.pl ISBN Drukarnia Oficyny Wydawniczej Politechniki Wrocławskiej. Zam. nr 922/2008.
4 Spis treści Wstęp... 9 Wykaz ważniejszych oznaczeń Niesterowane układy prostownikowe jedno- i dwupulsowe Wprowadzenie Niesterowany prostownik jednopulsowy Niesterowany prostownik dwupulsowy Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Niesterowane układy prostownikowe trój- i sześciopulsowe Wprowadzenie Niesterowany prostownik trójpulsowy Niesterowany prostownik sześciopulsowy mostkowy Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Sterowane układy prostownikowe jedno- i dwupulsowe Wprowadzenie Sterowany prostownik jednopulsowy Sterowany prostownik dwupulsowy Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Sterowane układy prostownikowe trój- i sześciopulsowe Wprowadzenie Sterowany prostownik trójpulsowy Sterowany prostownik sześciopulsowy Ćwiczenie Cel ćwiczenia... 58
5 Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Jednofazowe sterowniki napięcia przemiennego Wprowadzenie Sposoby regulacji mocy z wykorzystaniem sterowników Jednofazowy sterownik prądu przemiennego zasilający odbiornik czysto rezystancyjny Jednofazowy sterownik prądu przemiennego zasilający odbiornik czysto indukcyjny Jednofazowy sterownik prądu przemiennego zasilający odbiornik rezystancyjno- -indukcyjny Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Trójfazowe sterowniki napięcia przemiennego Wprowadzenie Trójfazowy sterownik zasilany z sieci trójfazowej z przewodem neutralnym Trójfazowy sterownik zasilany z sieci trójfazowej bez przewodu neutralnego Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Cyklokonwertor jednofazowy obniżający częstotliwość Wprowadzenie Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Cyklokonwertor jednofazowy podwyższający częstotliwość Wprowadzenie Zasada działania Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Tyrystorowy falownik jednofazowy o napięciu prostokątnym Wprowadzenie Falowniki napięciowe równoległe Ćwiczenie
6 Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Jednofazowy napięciowy falownik MSI Wprowadzenie Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Trójfazowy napięciowy falownik MSI Wprowadzenie Falownik napięcia z modulacją szerokości pojedynczego impulsu w półokresie Trójfazowy falownik napięcia Wektor wirujący napięcia wyjściowego falownika Falownik napięcia z modulacją impulsową Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Falownik szeregowy Wprowadzenie Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Tyrystorowy łącznik napięcia stałego Wprowadzenie Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Przekształtnik DC/DC obniżający napięcie Wprowadzenie Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań
7 Zagadnienia kontrolne Przekształtnik DC/DC podwyższający napięcie Wprowadzenie Ogólne właściwości regulatorów napięcia stałego Klasyfikacja regulatorów napięcia stałego Zasada impulsowej regulacji napięcia Rodzaje impulsowych regulatorów napięcia Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Negatywne oddziaływanie przekształtników energoelektronicznych na sieć zasilającą Wprowadzenie Niesinusoidalny przebieg prądów pobieranych z sieci Moc bierna sterowania Komutacyjne załamania przebiegu napięcia Odkształcanie się napięć Rezonanse Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Pasywne filtry wyższych harmonicznych Wprowadzenie Zasada działania równoległych filtrów wyższych harmonicznych Kryteria doboru elementów filtrów wyższych harmonicznych Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Nadążna kompensacja mocy biernej Wprowadzenie Układy energoelektroniczne do poprawy współczynnika mocy Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Praca falownikowa tyrystorowych układów prostownikowych Wprowadzenie Ćwiczenie
8 Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Sześciopulsowy falownik sieciowzbudny Wprowadzenie Układ sześciopulsowego falownika sieciowzbudnego Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Układy przekształtnikowe o zmniejszonym oddziaływaniu na sieć zasilającą Wprowadzenie Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Układy fazowego sterowania przekształtników energoelektronicznych Wprowadzenie Idea sterowania fazowego Charakterystyka obwodu bramkowego tyrystora Ćwiczenie Cel ćwiczenia Opis modelu laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników badań Zagadnienia kontrolne Dodatek A. Klasyczne przyrządy pomiarowe w obwodach elektrycznych z odkształconymi przebiegami A.1. Wprowadzenie A.2. Amperomierz elektromagnetyczny w obwodzie o odkształconym przebiegu prądu A.3. Woltomierz w obwodzie z odkształconym napięciem A.4. Elektrodynamiczne przyrządy pomiarowe w obwodach z odkształconymi przebiegami napięcia i prądu Dodatek B. Pomiary i monitorowanie przebiegów w obwodach silnoprądowych B.1. Obwody zasilane napięciami separowanymi B.2. Obwody zasilane napięciami nieseparowanymi B.3. Sposób wyznaczania zawartości wyższych harmonicznych w przebiegach prądów i napięć przy użyciu nanowoltomierza selektywnego Dodatek C. Moce w obwodach o niesinusoidalnych przebiegach napięć i prądów. Pomiary C.1. Moc w obwodach o okresowych niesinusoidalnych przebiegach napięć i prądów C.2. Współczynnik mocy λ układów przekształtnikowych C.3. Współczynnik zawartości harmonicznych napięcia sieci (THD)
9 8 C.4. Pomiary Dodatek D. Wytyczne do sporządzania sprawozdania z ćwiczenia i sposobu opracowania wyników badań Literatura
10 Wstęp Prezentowany skrypt Energoelektronika. Podstawy i wybrane zastosowania jest poprawioną i rozszerzoną wersją pierwszego wydania zatytułowanego Przekształtniki energoelektroniczne, które ukazało się w 1990 r. To zasadniczo zbiór, opatrzonych solidnym omówieniem, 22 ćwiczeń laboratoryjnych poświęconych prostym i złożonym układom przekształtnikowym. Poszczególne rozdziały zawierają m.in. podstawowe, wprowadzające informacje dotyczące badanego układu, opis modelu laboratoryjnego oraz przebiegu ćwiczenia w praktyce. W obecnym wydaniu szerzej potraktowano zagadnienia związane z negatywnym oddziaływaniem przekształtników na sieć zasilającą oraz sposobami ograniczenia tych zjawisk. Skrypt jest przeznaczony zarówno dla studentów studiów stacjonarnych I i II stopnia Wydziału Elektrycznego, jak i dla studentów studiów niestacjonarnych. Z uwagi na szerokie spektrum poruszanych zagadnień, a także zróżnicowane grono Czytelników niektóre problemy zostały tylko zasygnalizowane w zakresie umożliwiającym wykonanie danego ćwiczenia. Cennym uzupełnieniem omówionych ćwiczeń są: Dodatek A, w którym scharakteryzowano klasyczne przyrządy pomiarowe, Dodatek B poświęcony pomiarom i monitorowaniu przebiegów w obwodach silnoprądowych, Dodatek C, gdzie opisano zagadnienie mocy w obwodach o niesinusoidalnych przebiegach napięć i prądów, i Dodatek D prezentujący m.in. wytyczne do sporządzenia sprawozdania z ćwiczenia.
11 Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe wielkości C pojemność, F D 0 moc odkształcenia, V A f częstotliwość, Hz I, i prąd: wartość skuteczna, wartość chwilowa, A I d, I dsk, i d prąd stały ( jednokierunkowy): wartość średnia, wartość skuteczna, wartość chwilowa, A L indukcyjność, H m a współczynnik modulacji amplitudy napięcia MSI (PWM) modulacja szerokości impulsów (ang. Pulse Width Modulation) P moc czynna, W Q moc bierna, Var R rezystancja, Ω S moc pozorna, V A S zw moc zwarciowa układu zasilającego, V A T okres przebiegu cyklicznego, okres impulsowania, s THD U współczynnik odkształcenia napięcia THD I współczynnik odkształcenia prądu U, u napięcie: wartość skuteczna, wartość chwilowa, V U d, U dsk, u d napięcie obwodu prądu stałego: wartość średnia, wartość skuteczna, wartość chwilowa, V U d0, U dα napięcie obwodu prądu stałego: wartość średnia dla kąta α = 0, wartość średnia dla kąta α > 0, V Z impedancja, Ω α z, α w kąty załączenia i wyłączenia liczone od punktu komutacji naturalnej,, rad γ kąt przewodzenia zaworu,, rad σ = 1 Ι /Ι współczynnik odkształcenia prądu η sprawność λ współczynnik mocy układu nieliniowego μ kąt komutacji,, rad
12 Wykaz ważniejszych oznaczeń 11 ϕ 1 kąt przesunięcia fazowego pierwszych harmonicznych prądu i napięcia,, rad cos ϕ 1 współczynnik mocy podstawowej harmonicznej ω pulsacja, s 1 Ważniejsze indeksy d prąd stały k komutacyjny sk wartość skuteczna śr wartość średnia max wartość maksymalna wew wewnętrzny o odbiornik
13 1. Niesterowane układy prostownikowe jedno- i dwupulsowe 1.1. Wprowadzenie Układ prostownikowy jest przekształtnikiem energii elektrycznej prądu przemiennego na energię elektryczną prądu stałego [10, 15, 21, 29]. Można wyróżnić w nim trzy podstawowe elementy składowe: a) zespół zaworów elektrycznych przekształcający prąd przemienny na prąd jednokierunkowy (w prostownikach niesterowanych zaworami są diody), b) transformator prostownikowy, którego głównym zadaniem jest transformacja napięcia sieci do wartości wymaganej przez odbiornik prądu stałego, ewentualna zmiana liczby faz oraz galwaniczne oddzielenie odbiornika od sieci, c) urządzenie wygładzające (filtr), którego zadaniem jest zmniejszenie pulsacji prądu wyprostowanego. W praktyce nie jest konieczne stosowanie dwóch ostatnich elementów we wszystkich układach prostownikowych rolę urządzenia wygładzającego pełni bowiem często indukcyjność (i pojemność) samego odbiornika oraz indukcyjność transformatora prostownikowego. W pewnych przypadkach uzasadnione jest też zasilanie zespołu zaworów z sieci przez dławiki sieciowe (układy beztransformatorowe). W zależności od liczby faz sieci zasilającej, rodzaju transformatora prostownikowego i zastosowanego układu połączeń zaworów można wyróżnić wiele układów prostownikowych, z których omówiono najczęściej spotykane. Jednym z istotnych sposobów podziału układów prostownikowych jest podział na: a) układy jednokierunkowe (z przewodem neutralnym), w których prąd w każdej fazie uzwojenia wtórnego transformatora płynie tylko w jednym kierunku (rys. 1.1a, 1.6a), b) układy dwukierunkowe (mostkowe) charakteryzujące się przepływem prądu w fazach uzwojenia wtórnego transformatora w obu kierunkach (rys. 1.5b). Elementy składowe układu prostownikowego określają następujące parametry: a) dla odbiornika: U d, I d, P d wartości średnie napięcia, prądu i mocy po stronie prądu wyprostowanego,
14 13 b) dla zaworu: I A śr, I A max, U w max wartość średnia i maksymalna prądu przewodzenia, maksymalne napięcie wsteczne, c) dla transformatora: U e, I e, S e wartości skuteczne napięcia fazowego, prądu i mocy pozornej strony wtórnej, U E, I E, P E wartości skuteczne napięcia fazowego, prądu i mocy pozornej strony pierwotnej, S T = 0,5 (S E + S e ) moc typowa transformatora. Zamieszczoną analizę pracy wybranych układów prostownikowych oparto na następujących założeniach upraszczających: a) spadki napięcia na transformatorze prostownikowym i na zaworach nie są uwzględnione (w konsekwencji pominięto również zjawisko komutacji zaworów), b) napięcie zasilające układ prostownikowy ma przebieg sinusoidalny, c) rdzeń transformatora prostownikowego nie ulega nasyceniu Niesterowany prostownik jednopulsowy Niesterowany prostownik jednopulsowy obciążony rezystancją Układ połączeń prostownika jednopulsowego przedstawiono na rys. 1.1a. Gdy łącznik W1 jest zamknięty, a W2 otwarty, prostownik obciążony jest rezystancyjnie. Napięcie u d i prąd wyprostowany i d (rys. 1.1b) mają postać półfali przebiegu sinusoidalnego, a ich wartości średnie opisane są zależnościami: 1 π 2 U d = 2 Ue sin d Ue 0, 45Ue 2π ϑ ϑ = (1.1) π 0 U d 2 U d U d Id = I Aśr = = 0, 45 (1.2) R π R R Napięcie U d zgodnie z zależnością (1.1) jest napięciem U do dla prostowników niesterowanych. Zależności określające wartość skuteczną napięcia i prądu wyprostowanego mają postać: 1 π 2 1 U d sk = ( 2 Ue sin ) d = Ue 0, 71U e 2π ϑ ϑ (1.3) 2 0 U d sk 1 Ue Ue Id sk = = 0, 71 (1.4) R 2 R R Podstawowe wymagania dla zaworu półprzewodnikowego określają zależności: 2 U = = I (1.5) π R e I Aśr Id F ( AV ) M
15 14 oraz, zgodnie z rys. 1.1c, U w max = 2Ue U RRM (1.6) gdzie: I F(AV)M najwyższa wartość średniego powtarzalnego prądu diody, U RRM powtarzalne szczytowe napięcie wsteczne diody. a) b) u e, u d,i d i E i e U Z i d D W2 R U d i d =i u d u e U E uu E E i D0 U d D0 L W1 D 0 I d 0 π 2π c) U Z ϑ U = 2 wmax U e 0 π 2π ϑ d) " i ", E i μ " i E = i u Rys Prostownik jednopulsowy: a) schemat ideowy układu, b) przebiegi napięcia wyprostowanego u d, napięcia zasilającego u e i prądów dla obciążenia rezystancyjnego, c) przebieg napięcia U z na diodzie D, d) prądy składowe prądu zasilania układu prostownikowego po stronie pierwotnej transformatora, i E składowa zmienna prądu obciążenia transformatora, i μ składowa prądu magnesowania transformatora, e) przebieg prądu po stronie pierwotnej transformatora e) -I 0 0 " i Erz i μ π " i Erz i + π = " 1 i μ 2π 2π ϑ ϑ
16 15 Odkształcenie prądu i napięcia w układach prostownikowych. Moc deformacji Wartości skuteczne napięcia i prądu pulsującego opisane są zależnościami: U p 2π = ( ud U d ) d = U d sk U d 2π ϑ (1.7) 0 I p 2π = ( id Id ) d = Id sk Id 2π ϑ (1.8) 0 Stopień odkształcenia napięcia i prądu wyprostowanego określają: a) współczynnik kształtu (napięcia i prądu): b) współczynnik pulsacji (napięcia i prądu): k ku U d Id sk = sk, kki = (1.9) U I d d U p 2 I p 2 k pu = = kku 1, kki = = kki 1 (1.10) U I d Dla prostownika jednopulsowego obciążonego rezystancyjnie współczynniki te, zgodnie zależnościami (1.1) (1.4), wynoszą: d 1 π 1 π k ku = kki = U e = 1,57 (1.11) 2 2 U 2 2 e k k (1,57) 1 1,21 (1.12) pu = pi Przebieg idealny prądu pierwotnego transformatora prostownikowego i E przeliczonego na stronę wtórną i E przedstawiono na rys. 1.1d. Przebieg rzeczywisty prądu strony pierwotnej transformatora i E rz jest sumą prądu i E oraz prądu magnesującego i μ (rys. 1.1e): i (1.13) E rz = ie + i μ W dalszej analizie, w celu przejrzystości opisu rozpatrywanych zjawisk, pominięto prąd magnesujący transformatora. Wartość skuteczną prądu pulsującego (1.8) dla prostownika jednopulsowego obciążonego rezystancją określa wyrażenie:
17 16 I = I I 1, 21I (1.14) p E rz = Id sk Id = k piid Dane te pozwalają na ustalenie podstawowych parametrów transformatora prostownikowego dla układu jednopulsowego: a) wartości skutecznej napięcia strony wtórnej b) mocy pozornej strony wtórnej π Ue = U d 2, 22U d (1.15) 2 2 π π Se = Ue Ie = Ud Id sk = Ud Id 3, 49 Pd (1.16) c) mocy pozornej strony pierwotnej π π Se = U EI E = U E I E = k piu d Id = U d Id 2, 69 Pd (1.17) d) mocy typowej transformatora 2 d S = 0,5( S + S ) = 0,5(3,49 + 2,69) P 3, 09 P T E e p d (1.18) e) współczynnika wykorzystania transformatora Pd 1 k wtr 0,32 (1.19) S 3,09 = T Przykład prostownika jednopulsowego w sposób przejrzysty ilustruje odkształcenie prądu pobieranego przez układ prostownikowy z sieci (rys. 1.1d, e). Na podstawie analizy Fouriera można zapisać przebieg tego prądu, rozłożonego na kolejne harmoniczne: = 2 I d π = sin π 2 2 ie Id ν = 2,4,6... cosνϑ 2 ( ν 1) (1,11sinϑ 0,472cos 2ϑ 0,0944 cos 4ϑ...) (1.20) Stosunek wartości skutecznych pierwszej harmonicznej prądu I E1 do całkowitego prądu strony pierwotnej transformatora I E nazywa się wejściowym współczynnikiem odkształcenia prądu sieci I E 1 μ = (1.21) I E
18 17 Dla prostownika jednopulsowego niesterowanego, zgodnie z (1.14) i (1.20), przyjmuje postać: I E 1 1,11 Id μ = 0,92 (1.22) I 1,21 I Wartość skuteczną prądu I E można wyrazić następująco: ν = 1 2 Eνcz E 2 Eνb d 2 E1cz 2 E1b I = ( I + I ) = I + I + I (1.23) E gdzie: v rząd harmonicznej, I Eν cz, I Eνb wartości skuteczne odpowiednio: składowej czynnej i biernej kolejnych harmonicznych prądu strony pierwotnej I E, I Eν wartość skuteczna ν harmonicznej prądu I E. ν = 2 2 Eν y S S 1 ϕ 1 P x Q 1 D Rys Wykres wskazowy mocy pobieranych z sieci przez odbiornik nieliniowy zz Przy założeniu sinusoidalnego przebiegu napięcia zasilającego otrzymuje się u = E 2U E sinϑ U E I E = U EI E1cz + U EI E1b + U E I E = P + Q + ν = 2 ν D (1.24) 2
19 18 gdzie: P = P 1 = U E I E1cz moc czynna odbiornika, przy przyjętych założeniach upraszczających równa mocy czynnej prądu pierwszej harmonicznej (wartość zmierzona przez watomierz), Q 1 = U E I E1b moc bierna prądu pierwszej harmonicznej (wartość zmierzona przez waromierz), ν = 2 2 D = U E I Eν moc deformacji. Wykres wskazowy mocy zgodnie z zależnością (1.24) przedstawia się w trójwymiarowym układzie osi współrzędnych (rys. 1.2). Moc czynna P 1 dla harmonicznej podstawowej prądu jest przy przyjętych założeniach całkowitą mocą czynną P po stronie zasilania [22], gdyż średnia moc czynna wytwarzana przez każdą z wyższych harmonicznych jest równa zeru: 1 2π 2π 2U E sinϑ 2I Eν sin( νϑ + ϕν ) dϑ = 0 (1.25) 0 gdzie φ ν kąt przesunięcia fazowego prądu ν harmonicznej. Wejściowa moc czynna układu określona jest więc wzorem P = U E I E1 cosϕ 1 (1.26) Stąd wejściowy współczynnik przesunięcia fazowego przekształtnika (dla pierwszej harmonicznej prądu) opisany jest zależnością P P cosϕ 1 = = (1.27) 2 P + Q S1 gdzie S 1 moc pozorna pierwszej harmonicznej prądu. Stosunek wejściowych wartości mocy czynnej i mocy pozornej przekształtnika nazywa się wejściowym współczynnikiem mocy, jest on równy iloczynowi współczynników odkształcenia i przesunięcia fazowego 2 1 P P λ = = = μ cosϕ 1 S U E I E (1.28) W razie pobierania z sieci prądu odkształconego współczynnik mocy λ jest zawsze mniejszy od współczynnika przesunięcia fazowego cosφ 1, ponieważ współczynnik odkształcenia prądu sieci μ jest mniejszy od jedności.
20 19 a) a) u e, u d u d di L dt Ri d 0 ϑ 1 π ϑ 2 2π ϑ b) i d u e 0 γ ϑ π 1 ϑ 2 2π ϑ c) Uu z Z U = 2 wmax U e 0 π ϑ 2 2π ϑ Rys Przebiegi napięć i prądów prostownika jednopulsowego dla obciążenia rezystancyjno-indukcyjnego: a) napięcie wyprostowane u d, prąd wyprostowany i d, b) prąd wyprostowany i d, c) napięcie u 2 na diodzie D Niesterowany prostownik jednopulsowy z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym Jeżeli w układzie na rys. 1.1a otwarty zostanie łącznik W1 (przy otwartym łączniku W2), to prostownik jednopulsowy obciążony zostanie rezystancją R szeregowo połączoną z indukcyjnością L. Indukcyjność ta jest źródłem siły elektromotorycznej
21 20 L(di/dt) (oznaczonej rzędnymi na rys. 1.3a), która w istotny sposób łagodzi zmiany prądu wyprostowanego i d (rys. 1.3a, b). Dzięki zdolności gromadzenia przez cewkę energii następuje wydłużenie (w porównaniu z obciążeniem R) czasu przepływu prądu wyprostowanego (kąt γ, rys. 1.3b). Gdy kąt 0 < ϑ < ϑ1, następuje gromadzenie energii elektrycznej w indukcyjności L odbiornika, oddawanie natomiast tej energii następuje wtedy, kiedy kąt ϑ 1 < ϑ < ϑ 2. Dla π < ϑ < ϑ2 napięcie na odbiorniku przyjmuje wartość ujemną, w wyniku czego przy zawsze dodatnim kierunku przepływu prądu otrzymuje się ujemną wartość energii, czyli jej przepływ (zwrot) z odbiornika do źródła zasilającego. Kąt przepływu prądu γ może się zawierać w przedziale π < γ < 2π, zależnie od wielkości kąta przesunięcia fazowego odbiornika ϕ = arc tg( ωl / R). Ujemna wartość chwilowa napięcia na odbiorniku w zakresie kąta π < ϑ < ϑ2 jest przyczyną zmniejszania się wartości średniej napięcia wyprostowanego U d w porównaniu z analogicznym napięciem (1.1) dla odbiornika rezystancyjnego γ cosγ U do = 2 sinϑ ϑ = 2π Ue d U e (1.29) π 2 0 Przebieg prądu wyprostowanego jest sumą składowej sinusoidalnej o częstotliwości podstawowej oraz tłumionej eksponencjalnie składowej nieokresowej, której prędkość zanikania uzależniona jest od stałej czasowej obwodu odbiornika τ = L / R : 2U e ϑ id ( t) = sin( ϑ ϕ) + sinϕ exp (1.30) R + ω L ωτ Wartość średnią prądu wyprostowanego określa zależność: U do 2 Ue 1 cosγ Id = I Aśr = = (1.31) R π R 2 Niesterowany prostownik jednopulsowy z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym z diodą zerową W stanie otwarcia łącznika W1 przy zamkniętym łączniku W2, zgodnie z rys. 1.1a, odbiornik RL jest zbocznikowany diodą zerową D0. Dioda ta umożliwia przepływ prądu w obwodzie R L D0 wówczas, gdy napięcie źródła U e ma wartość chwilową mniejszą od wartości chwilowej napięcia u d na odbiorniku. W ten sposób wyeliminowane zostaje zjawisko pojawienia się na odbiorniku napięcia ujemnego (zakres π < ϑ < ϑ 2, rys. 1.3a), a tym samym nie zachodzi zwrot energii z odbiornika do sieci. Wartość średnia napięcia wyprostowanego (rys. 1.4a) jest więc taka sama jak w przypadku odbiornika rezystancyjnego (1.1). Siła elektromotoryczna L(di/dt) dla ϑ > π powoduje swobodny przepływ prądu w obwodzie R L D0.
22 21 a) a) u e, u d u d di L dt Ri d 0 π 2π ϑ b) b) i d i d τ T i e id0 c) c) 0 i d i e i d π id0 2π τ >> T ϑ I d d) d) 0 i E π 2π ϑ τ >> T 0 π 2π 1 2 I d ϑ Rys Przebiegi napięć i prądów prostownika jednopulsowego dla obciążenia rezystancyjno-indukcyjnego z diodą zerową: a) napięcie zasilające u e, napięcie wyprostowane u d, b) prąd wyprostowany i d, prąd diody zerowej i D0 dla τ T, c) prąd wyprostowany i d dla τ >> T, d) prąd po stronie pierwotnej transformatora Prąd ten zanika eksponencjalnie, zgodnie ze stałą czasową τ = L / R odbiornika. Od wartości względnej tej stałej, odniesionej do okresu napięcia zasilającego T = 1/f, zależy wartość pulsacji przebiegu prądu odbiornika. Dla stałej czasowej τ T (rys. 1.4b) obserwuje się przebieg prądu i d wyraźnie pofalowany, dla dużej stałej
23 22 czasowej τ >> T prąd ten jest natomiast wygładzony w znacznie większym stopniu (rys. 1.4c). Wtedy prąd i E pobierany przez układ prostownikowy z sieci (rys. 1.4d) ma kształt prostokątny o amplitudzie 0,5I d, a jego przebieg wyraża się zależnością i E = I d sinϑ + sin 3ϑ + sin 5ϑ +... (1.32) π 3 5 Wejściowy współczynnik odkształcenia ma wówczas wartość I E μ = 1 0,905 (1.33) I E 1.3. Niesterowany prostownik dwupulsowy Prostownik dwupulsowy może być realizowany w układzie jednokierunkowym (rys. 1.5a) lub w układzie dwukierunkowym (mostkowym, rys. 1.5b). Przebiegi napięć i prądów odbiornika są identyczne dla obydwu układów (rys. 1.5c, d, f, g, h), jedynie wartość maksymalna napięcia wstecznego w układzie jednokierunkowym (rys. 1.5e) jest dwukrotnie większa U = 2 2U ) od tego napięcia w układzie ( w max e mostkowym ( ( U w max = 2U e). Zależnie od charakteru odbiornika (R, RL) przebiegi prądu wyprostowanego zmieniają się od półfalowego (rys. 1.5c) do przebiegów wygładzonych, w stopniu zależnym od wartości stałej czasowej τ odbiornika (rys. 1.5f, g). Wartość średnia napięcia wyprostowanego U d jest dwukrotnie większa niż dla prostownika jednopulsowego obciążonego rezystancją: 1 π 2 2 U d = 2U e sin d Ue 0, 90U e π ϑ ϑ = (1.34) π 0 W przypadku obciążenia rezystancyjnego prąd pobierany przez przekształtnik z sieci (rys. 1.5d) ma przebieg nieodkształcony. Jednak w miarę wzrostu indukcyjności odbiornika prąd ten odkształca się coraz bardziej, aż do przebiegu prostokątnego dla τ >> T (rys. 1.5h), który opisany jest zależnością i E = I d sinϑ + sin 3ϑ + sin 5ϑ +... (1.35) π 3 5 a współczynnik odkształcenia μ wyraża się zależnością (1.33).
24 23 a) b) i E T p i ea i E i ea i d u E u ea DA D A R i d W L u E i DA A DB D B i u eb E u eb DDB ieb D'A R L W B D' D B B D A Obciążenie R Obciążenie RL c) u e, u d,i d f) u e,u d,i d τ T u d u d i ea i d i eb i d i ea i eb 0 0 u eb = -u e π 2π ϑ π u ea = u e u eb = -u e u ea = u e 2π ϑ d) " u E, u e " i E, i e " E u = u e " i E = i e g) u, u, i e d d i ea u d i d i eb τ >> T 0 π 2π ϑ 0 u eb = -u e π I d u ea = u e 2π ϑ e) u Z h) " E " e, ie ie u, u, 0 U wmax1 = 2 U e (ukł. b) π 2 2π ϑ " i E " u E = u e U w max1 = 2 2 U e (ukł. a) 0 " i E = i e π I d 2π ϑ 1 Rys Prostownik dwupulsowy: a) schemat ideowy układu jednokierunkowego, b) schemat ideowy układu mostkowego, c), d) przebiegi napięć i prądów dla obciążenia rezystancyjnego, e) napięcie na zaworach obu układów: 1 dla układu a, 2 dla układu b, f), g), h) przebiegi napięć i prądów dla obciążenia rezystancyjno-indukcyjnego
25 24 Z przebiegów prądu wyprostowanego i d oraz prądu strony pierwotnej transformatora i E widać, że w przypadku prądu nieodkształconego i E pobieranego z sieci (obciążenie rezystancyjne, rys. 1.5d) prąd i d jest maksymalnie odkształcony (rys. 1.5c) i odwrotnie dla idealnie wygładzonego prądu wyprostowanego i d (odbiornik RL, τ >> T, rys. 1.5g) prąd strony pierwotnej transformatora, a tym samym prąd pobierany z sieci, jest najbardziej odkształcony Ćwiczenie Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest określenie: a) warunków zasilania obwodu prądu stałego (dla którego prostownik jest źródłem prądu), opisanych przez charakterystykę obciążenia oraz współczynniki kształtu i pulsacji prądu i napięcia wyprostowanego w funkcji zmian obciążenia, b) odkształcenia prądu pobieranego przez prostownik z sieci, opisanego przez charakterystyki mocy, sprawności, a także współczynniki przesunięcia fazowego, mocy i odkształcenia prądu pobieranego z sieci w funkcji zmian obciążenia. W trakcie realizacji ćwiczenia (podobnie jak w zamieszczonym wcześniej Wprowadzeniu p. 1.1) zakłada się, że układ prostownikowy zasilany jest z sieci napięciem nieodkształconym (sieć sztywna ), choć w rzeczywistych warunkach odkształcenie prądu stanowi przyczynę odkształcenia napięcia zasilającego prostownik. To założenie upraszczające (wraz z pozostałymi wymienionymi w p. 1.1) może być powodem pewnych nieznacznych różnic występujących między wynikami pomiarów, otrzymanymi w trakcie realizacji ćwiczenia, a wynikami obliczeń wykonanych według zależności zamieszczonych w p Te niewielkie różnice nie deformują jednak obrazu analizowanych zjawisk Opis modelu laboratoryjnego Schemat pomiarowy układu laboratoryjnego do badania niesterowanych jednoi dwupulsowych układów prostownikowych przedstawiono na rys Układ pomiarowy składa się z: a) transformatora prostownikowego Tp, b) zespołu zaworów prostownikowych umożliwiających realizację różnych układów połączeń, c) obwodu odbiornika rezystancyjno-indukcyjnego RL, d) diody zerowej D0.
26 25 L1 L2 L3 N A P Q Tp TP V D D1 1 BDT B BD0 P A A B N DN1 DN2 D2 D 2 D0 D 0 V V DN3 Bid B U UL L α z m - U ULI L1 m - u d i d Rys Schemat pomiarowy układu laboratoryjnego do badania jedno- i dwupulsowych układów prostownikowych niesterowanych; Tp transformator, BN, B DT, B D0, B id boczniki w obwodach pomiarowych, DN1, DN2, DN3 dzielniki napięcia, P przyrząd mierzący moc czynną (w jednej fazie po stronie pierwotnej transformatora T p ), Q przyrząd mierzący moc bierną jednej fazy pomnożoną przez 3 L L R
27 Przebieg ćwiczenia Po zapoznaniu się z wiadomościami podstawowymi, zawartymi w p. 1.1, należy połączyć układ laboratoryjny według schematu przedstawionego na rys W trakcie realizacji ćwiczenia badane są układy prostownikowe wskazane przez prowadzącego. Zmieniając prąd obciążenia I d od zera do wartości wskazanej przez prowadzącego, należy dla każdego ze wskazanych układów dokonać pomiaru: a) prądu: zasilania I s po stronie pierwotnej transformatora, wyprostowanego wartości skutecznej i średniej, b) napięcia: po stronie pierwotnej transformatora, wyprostowanego wartości skutecznej i średniej, c) mocy: czynnej, biernej po stronie zasilania badanego układu z sieci elektroenergetycznej. Należy również dokonać obserwacji wskazanych przez prowadzącego przebiegów napięć i prądów po stronie pierwotnej transformatora prostownikowego Tp oraz po stronie prądu stałego, wykorzystując do tego celu boczniki prądowe i dzielniki napięciowe zaznaczone na schemacie (rys. 1.6). Należy przy tym zwrócić uwagę na to, aby masa oscyloskopu była przyłączona do zerowanego bądź uziemionego punktu obwodu oraz aby była ona wspólna dla dwóch lub większej liczby boczników lub dzielników przyłączonych równocześnie do oscyloskopu. Przebiegi napięć i prądów dla wybranych wartości parametrów obciążenia należy odrysować (na kalce milimetrowej) z ekranu oscyloskopu lub zarejestrować w inny, zasugerowany przez prowadzącego, sposób. Wyniki pomiarów powinno się zestawić we wcześniej przygotowanych tabelach Opracowanie wyników badań Na podstawie wykonanych pomiarów i obliczeń należy: a) wykreślić zależności: U d = f (I d ), k ku = f (I d ), k ki = f (I d ), k pu = f (I d ), k pi = f (I d ); b) wykreślić zależności: P = f (I d ), Q 1 = f (I d ), D = f (I d ), cosφ 1 = f (I d ), λ = f (I d ), λ = f (I d ), μ = f (I d ), η = f (I d ); c) zamieścić przykładowe oscylogramy prądów i napięć po stronie prądu wyprostowanego i przemiennego;
28 27 d) opracować wnioski ze szczególnym uwzględnieniem: porównania wyników pomiarów i obliczeń z zależnościami teoretycznymi podanymi w p. 1.1, oceny układu prostownikowego jako źródła prądu stałego, oceny układu prostownikowego jako odbiornika prądu przemiennego (odkształcenie prądu przemiennego pobieranego z sieci), porównania między sobą badanych układów prostownikowych pod względem ich współczynnika sprawności Zagadnienia kontrolne 1. Narysować schematy omówionych we wstępie układów prostownikowych oraz charakteryzujące je przebiegi napięć i prądów. 2. Omówić zasady transformacji przebiegów ze strony prądu wyprostowanego na stronę pierwotną transformatora. 3. Opisać, co charakteryzują współczynniki kształtu i pulsacji. 4. Wyjaśnić pojęcie mocy deformacji, co to jest współczynnik odkształcenia prądu, wejściowy współczynnik przesunięcia fazowego, wejściowy współczynnik mocy opisać najprostszy sposób pomiaru tych wielkości.
29 2. Niesterowane układy prostownikowe trój- i sześciopulsowe 2.1. Wprowadzenie Do zasilania odbiorników prądu stałego o mocy powyżej kilku kilowatów wykorzystuje się układy prostownikowe trójfazowe, które w porównaniu z układami prostowników jednofazowych charakteryzuje: symetryczne obciążenie sieci, wyższa wartość średnia napięcia wyprostowanego, mniejsza pulsacja napięcia. Do tej grupy układów prostownikowych należą układy wielopulsowe: trój-, sześcio- i dwunastopulsowe. Układy prostowników trójpulsowych wykorzystuje się do mocy rzędu 20 kw. Wymagają one dostępu do punktu neutralnego sieci. Niestety obciążają one sieć elektroenergetyczną prądem jednokierunkowym, co jest poważną wadą tych układów. Wad tych pozbawione są układy prostowników sześciopulsowych, używane w praktyce do zasilania odbiorników prądu stałego o mocy nawet kilku megawatów. Do tej grupy należą układy prostowników mostkowych, powszechnie stosowane jako najbardziej ekonomiczne. Obciążają one sieć prądem dwukierunkowym Niesterowany prostownik trójpulsowy Prostownik trójpulsowy jest układem prostownikowym jednokierunkowym, zasilanym z sieci trójfazowej, czyli takim, w którym niezbędne jest wykorzystanie przewodu neutralnego, a prąd w uzwojeniach wtórnych transformatora przepływać może tylko w jednym kierunku. Przebieg prądu pobieranego przez prostownik z sieci zasilającej zależy w istotny sposób od układu połączeń transformatora, przy czym do najczęściej spotykanych w praktyce należą układy gwiazda zygzak oraz trójkąt zygzak. Prostownik trójpulsowy z transformatorem w układzie gwiazda gwiazda (rys. 2.1a)
30 29 jest rzadko stosowany ze względu na znaczne odkształcenie prądu pobieranego przez przekształtnik z sieci. Omówiono jednak ten właśnie układ ze względu na jego prostotę ułatwiającą analizę pracy prostownika trójpulsowego. Na rysunku 2.1 przedstawiono przebiegi prądów i napięć prostownika przy założeniu niemal idealnego wygładzenia prądu obciążenia, czyli dla τ >> 1/f. W danej chwili przewodzi tylko ten spośród trzech zaworów, który (będąc spolaryzowany w kierunku przewodzenia) ma najwyższe napięcie fazowe, a napięcie wyprostowane u d jest równe napięciu fazowemu tej fazy, w której zawór aktualnie przewodzi (rys. 2.1b). Wartość średnia napięcia wyprostowanego U d wyrażona jest zależnością π π sin 3 3 U d = 2U e cos d 3 2U e 1, 17U e π ϑ ϑ = (2.1) π 0 3 Kąt przewodzenia każdego z zaworów wynosi 2π/3. Przebieg prądu obciążenia jest sumą prostokątnych przebiegów prądu przewodzenia zaworów każdej z trzech faz: i ea, i eb, i ec. Wartość średnia prądu każdego z zaworów, np. dla zaworu fazy a (rys. 2.1c), wynosi 1 I ea = I Aśr = Id I F ( AV ) M (2.2) 3 Jak już wspomniano, rozważane są przebiegi idealne prądu bez uwzględnienia zjawiska komutacji zaworów i prądu magnesującego transformatora. Prądy poszczególnych faz przetransformowane na stronę pierwotną (rys. 2.1d) mają wartość średnią równą zeru i można je opisać zależnością (przykładowo dla fazy A) 2 π π Id dla << ϑ << i = EA 1 π 5π (2.3) I dla < ϑ d Podobną postać mają prądy pozostałych dwóch faz i EB oraz i EC. Wartość skuteczna prądu strony pierwotnej transformatora wyraża się zależnością π 5π I EA = Id d Id d = Id 0, 471I d 2π ϑ π ϑ (2.4) π 3 3 Na podstawie analizy Fouriera przebieg tego prądu można opisać następująco 1 2
31 30 gdzie k = 0, 1, 2,... π 2I sinν 3 ie = cosνϑ, ν = 3k ± 1 (2.5) π ν d ν = 1 a) A i EA u ea iea 1 b) u e, u d,i d, u z u ea u eb u ec u ea B i EB u eb i eb 2 i d U d C i EC u ec i ec 3 π π π 5π 2π 3 3 I d ϑ i d L u d u z zaworu 3 u ac U = 2 3 w max U e u ab c) i ea I d I ea i ea 1 3 I d π 3 0 π π 5π 3 2π 3 ϑ d) " i EA π " 1 i I EA 3 d 2 3 I d π 3 0 π 3 5π 3 2π ϑ " i EB π 3 0 π 3 " i EB π 2 3 I d 5π 3 2π 1 3 I d ϑ Rys Prostownik trójpulsowy w układzie gwiazda gwiazda: a) schemat ideowy układu, b) przebiegi napięć i prądów dla obciążenia indukcyjnego π 3 0 " i EC π 3 1 I 3 d π " i EC 5π I d 2π ϑ Wartość skuteczna prądu pierwszej harmonicznej 2 π I E 1 = Id sin 0, 39Id (2.6) 2π 3
32 31 a współczynnik odkształcenia prądu I E 1 0,39Id μ = = 0,828 (2.7) I 0,467I E d 2.3. Niesterowany prostownik sześciopulsowy mostkowy Prostownik sześciopulsowy mostkowy (rys. 2.2a) jest powszechnie stosowanym układem prostownika dwukierunkowego, czyli takiego, którego prąd w uzwojeniach strony wtórnej transformatora przepływa w dwóch kierunkach. Jego działanie można wyjaśnić jako połączenie dwóch układów trójpulsowych. Jeśli bowiem doprowadzi się do odbiornika hipotetyczny przewód neutralny (rys. 2.2a, linia kreskowana), to prąd płynący w tym przewodzie z zaworów grupy katodowej (1, 3, 5) zostanie skompensowany przez płynący w przeciwną stronę prąd z zaworów grupy anodowej (2, 4, 6). W ten sposób przewód neutralny może być wyeliminowany, a napięcie wyprostowane u d jest sumą napięcia u di (grupy katodowej względem przewodu neutralnego) i u dii (grupy anodowej względem tego przewodu). Odbiornik jest w ten sposób włączany na kolejno po sobie następujące, aktualnie najwyższe napięcia przewodowe (rys. 2.2b), a wypadkowe napięcie u d stanowi różnicę między obwiedniami najwyższych w danej chwili napięć przewodowych (strzałki na rys. 2.2b). Wartość średnia idealnego napięcia wyprostowanego jest więc dwukrotnie większa niż w układzie trójpulsowym: π π 3 sin 3 U do = 2 2U e cos d 2 3 2U e 2, 34U e π ϑ ϑ = (2.8) π 0 3 Prądy kolejnych zaworów (rys. 2.2c) sumują się, dając w rezultacie prąd wyprostowany I d, (na rysunku przedstawiono przebiegi dla τ >> 1/f ). Prąd w uzwojeniu wtórnym transformatora płynie w dwóch kierunkach (np. w fazie a jest to prąd zaworów 1 i 4), dlatego w uzwojeniu tym nie płynie składowa stała. Wartość średnia tego prądu (rys. 2.2d) jest równa zeru, dzięki czemu jest on w całości transformowany na stronę pierwotną. Rozwiązanie takie zapewnia lepsze warunki pracy transformatora niż w układzie jednokierunkowym (rys. 2.1c, d). Prąd transformowany na stronę pierwotną i (rys. 2.2d) ma wartość skuteczną wyrażoną zależnością E π 1 3 E = Ie = π π 3 2 d I I dϑ 0, 82I (2.9) d
33 32 a) A i EA u ea iea a u d di I i d B i EB u eb i eb b u d L C i EC u ec i ec c u d dii b) u e, u d u d u ac u ab u cb u ca u ba u bc u ac u ab u ea u eb u ec u ea U d u d di I 0 π 2π u d dii ϑ c) i d I d ϑ d) " i EA " i EA " i EA1 π 3 1 2π π 4π π 3 4 5π 3 2π ϑ Rys Prostownik sześciopulsowy mostkowy z transformatorem w układzie gwiazda gwiazda: a) schemat ideowy układu, b), c), d) przebiegi napięć i prądów dla obciążenia indukcyjnego
34 33 Analiza Fouriera pozwala zapisać przebieg tego prądu w następującej postaci: ie = I sinνϑ, ν = 6k ± 1 (2.10) π ν d ν = 1 gdzie k = 0, 1, 2,... Współczynnik odkształcenia μ przyjmuje więc postać Moc transformatora wyraża zależność I E 1 2 3Id μ = = 0,96 (2.11) I 2π 0,82I E do ST SE = Se = 3U eie 3 0,82Id 1, 05 d U = Pd (2.12) 2,34 a współczynnik wykorzystywania transformatora Pd 1 k wtr = = 0,952 (2.13) S 1,05 = T wymagane natomiast dla zaworów prostownikowych wartości opisują wzory: U = I 3 << (2.14) d I Aśr I F ( AV ) M w max = 1, 05U d URRM (2.15) Współczynnik wykorzystania transformatora w układzie sześciopulsowym mostkowym (2.13) ma znacznie korzystniejszą wartość niż w układzie jednopulsowym (1.19). Współczynnik ten dla pozostałych, omówionych układów prostownikowych mieści się w granicach określonych przez zależności (1.19) i (2.13). Nie zamieszczono tu jego wartości dla każdego z tych układów, gdyż można go określić w prosty sposób, podobnie jak w p Do wartości współczynnika wykorzystania transformatora proporcjonalna jest sprawność układu prostownikowego rozumiana jako stosunek mocy średniej odbiornika prądu stałego do mocy czynnej pobieranej przez układ z sieci: P d η = (2.16) P W podsumowaniu należy stwierdzić, że mostkowy układ sześciopulsowy charakteryzuje się najlepszymi parametrami spośród omówionych układów. Do jego oczywistych zalet należy zaliczyć również i tę, że może on współpracować z transformatorami o dowolnej grupie połączeń (nie wymaga przewodu neutralnego), a także może być zasilany bezpośrednio z sieci trójfazowej przez dławiki sieciowe.
35 Ćwiczenie Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest określenie: a) warunków zasilania obwodu prądu stałego (dla którego prostownik jest źródłem prądu), opisanych przez charakterystykę obciążenia oraz współczynniki kształtu i pulsacji prądu i napięcia wyprostowanego w funkcji zmian obciążenia, b) odkształcenia prądu pobieranego przez prostownik z sieci, opisanego przez charakterystyki mocy, sprawności, a także współczynniki: przesunięcia fazowego, mocy i odkształcenia prądu pobieranego z sieci w funkcji zmian obciążenia. W trakcie realizacji ćwiczenia (podobnie jak w zamieszczonym wcześniej Wprowadzeniu p. 1.1) zakłada się, że układ prostownikowy zasilany jest z sieci napięciem nieodkształconym (sieć sztywna ), choć w rzeczywistych warunkach odkształcenie prądu jest przyczyną odkształcenia napięcia zasilającego prostownik. To założenie upraszczające (wraz z pozostałymi wymienionymi w p. 1.1) może być powodem pewnych nieznacznych różnic występujących między wynikami pomiarów, otrzymanymi w trakcie realizacji ćwiczenia, a wynikami obliczeń wykonanych według zależności zamieszczonych w p Te niewielkie różnice nie deformują jednak obrazu analizowanych zjawisk Opis modelu laboratoryjnego Schemat pomiarowy układu laboratoryjnego do badania niesterowanych tróji sześciopulsowych układów prostownikowych przedstawiono na rys Układ pomiarowy składa się z: a) transformatora trójfazowego separującego Ts, b) transformatora trójfazowego prostownikowego Tp o wielu możliwościach wyboru układu połączeń, c) zespołu zaworów prostownikowych Z umożliwiających realizację różnych układów połączeń, d) obwodu odbiornika rezystancyjno-indukcyjnego RL, e) diody zerowej D Przebieg ćwiczenia Po zapoznaniu się z wiadomościami podstawowymi, zawartymi w p należy połączyć układ laboratoryjny według schematu przedstawionego na rys W trakcie realizacji ćwiczenia badane są układy prostownikowe wskazane przez prowadzącego.
36 35 A B C N Ts Ts 1 A W P W Q V 1 2 B1 OSC DN1 Tp Tp A A 2 3 V 2 Z DN2 B2 B3 W2 D0 B4 A 4 A 5 3 V V 4 Rys Schemat pomiarowy układu laboratoryjnego do badania trój- i sześciopulsowych układów prostownikowych niesterowanych: Ts transformator separacyjny, Tp transformator prostownikowy, Z zespół półprzewodników, R, L elementy odbiornika R L
37 36 Zmieniając prąd obciążenia I d od zera do wartości wskazanej przez prowadzącego, należy dla każdego ze wskazanych układów dokonać pomiaru: a) prądu: strony pierwotnej I E wartości skutecznej i strony wtórnej wartości skutecznej i średniej transformatora prostownikowego Tp, wyprostowanego wartości skutecznej i średniej, b) napięcia: strony pierwotnej i wtórnej transformatora prostownikowego Tp wartości skutecznej, wyprostowanego wartości skutecznej i średniej, c) mocy: czynnej pobieranej przez układ z sieci, biernej pobieranej przez układ z sieci. Trzeba również dokonać obserwacji, wskazanych przez prowadzącego, przebiegów napięć i prądów po stronie pierwotnej transformatora prostownikowego Tp oraz po stronie prądu stałego, wykorzystując do tego celu boczniki prądowe i dzielniki napięciowe zaznaczone na schemacie (rys. 2.3). Należy przy tym zwrócić uwagę na to, aby masa oscyloskopu była przyłączona do zerowanego bądź uziemionego punktu obwodu oraz aby była ona wspólna dla dwóch lub większej liczby boczników lub dzielników przyłączonych równocześnie do oscyloskopu. Przebiegi napięć i prądów dla wybranych wartości parametrów obciążenia należy odrysować (na kalce milimetrowej) z ekranu oscyloskopu lub zarejestrować w inny, wskazany przez prowadzącego sposób. Wyniki pomiarów powinno się zestawić we wcześniej przygotowanych tabelach Opracowanie wyników badań Na podstawie wykonanych pomiarów i obliczeń należy: a) wykreślić zależności: U d = f (I d ), k ku = f (I d ), k ki = f (I d ), k pu = f (I d ), k pi = f (I d ); b) wykreślić zależności: P = f (I d ), Q 1 = f (I d ), D = f (I d ), cosφ 1 = f (I d ), λ = f (I d ), λ = f (I d ), μ = f (I d ), η = f (I d ); c) zamieścić przykładowe oscylografy prądów i napięć po stronie prądu wyprostowanego i przemiennego; d) opracować wnioski ze szczególnym uwzględnieniem: porównania wyników pomiarów i obliczeń z zależnościami teoretycznymi podanymi w p. 2.2 i 2.3,
38 37 oceny układu prostownikowego jako źródła prądu stałego, oceny układu prostownikowego jako odbiornika prądu przemiennego (odkształcenie prądu przemiennego pobieranego z sieci), porównania między sobą badanych układów prostownikowych pod względem ich współczynnika sprawności Zagadnienia kontrolne 1. Narysować schematy omówionych we wstępie układów prostownikowych oraz charakteryzujące je przebiegi napięć i prądów. 2. Omówić zasady transformacji przebiegów ze strony prądu wyprostowanego na stronę pierwotną transformatora. 3. Podać, co charakteryzują współczynniki kształtu i pulsacji. 4. Wyjaśnić pojęcie mocy deformacji, współczynnika odkształcenia prądu, wejściowego współczynnika przesunięcia fazowego, wejściowego współczynnika mocy opisać najprostszy sposób pomiaru tych wielkości.
39 3. Sterowane układy prostownikowe jedno- i dwupulsowe 3.1. Wprowadzenie Sterowane prostowniki jedno- i dwupulsowe są najprostszymi układami tyrystorowymi. Mogą one być użyte do zasilania odbiorników prądu stałego o mocy nie przekraczającej 1 kw. Ze względu zarówno na znaczne wartości tętnień prądu wyprostowanego, jak i stopień odkształcenia prądu pobieranego z sieci zasilającej ich stosowanie do zasilania układów o znacznych mocach jest ograniczone. Jednak z uwagi na nieskomplikowany układ nadają się doskonale do prezentacji podstawowych zjawisk towarzyszących pracy zaworów przy różnego rodzaju obciążeniach. Omówione na ich przykładzie zjawiska występują w podobnej formie w układach przekształtników wielopulsowych przeznaczonych do zastosowań o znacznych mocach. W celu przeprowadzenia uproszczonej analizy pracy prostowników sterowanych, a także określenia podstawowych zależności między wielkościami wejściowymi i wyjściowymi, przyjmuje się następujące założenia: przekształtnik zbudowany jest z zaworów idealnych (spadek napięcia na przewodzącym zaworze jest równy zeru), w stanie otwarcia (zaworowy lub blokowania) rezystancja zaworu dąży do nieskończoności, napięcia źródła zasilającego mają przebiegi sinusoidalne, komutacja sieciowa przebiega natychmiastowo (w czasie równym zeru) Sterowany prostownik jednopulsowy Na rysunku 3.1 przedstawiono układ sterowanego prostownika jednopulsowego oraz charakterystyczne przebiegi napięć i prądów przy obciążeniu rezystancyjnym i rezystancyjno-indukcyjnym [1, 28, 29].
40 39 a) b) c) Rys Sterowany prostownik jednopulsowy: a) schemat ideowy układu, Tp transformator przekształtnikowy, T tyrystor SCR, R, L odpowiednio rezystancyjna i indukcyjna część odbiornika, b) przebiegi napięć, prądu i d i prądu bramki dla odbiornika rezystancyjnego R, c) przebiegi napięć, prądu i d i prądu bramki dla odbiornika rezystancyjno-indukcyjnego RL; u e przebieg chwilowy napięcia strony wtórnej transformatora Tp, u d przebieg chwilowy napięcia obwodu prądu stałego, i e, i d przebiegi chwilowe odpowiednio prądu strony wtórnej transformatora Tp i prądu odbiornika
Ć w i c z e n i e 1 6 BADANIE PROSTOWNIKÓW NIESTEROWANYCH
Ć w i c z e n i e 6 BADANIE PROSTOWNIKÓW NIESTEROWANYCH. Wiadomości ogólne Prostowniki są to urządzenia przetwarzające prąd przemienny na jednokierunkowy. Prostowniki stosowane są m.in. do ładowania akumulatorów,
Bardziej szczegółowo41 Przekształtniki napięcia przemiennego na napięcie stałe - typy, praca prostownika sterowanego
41 Przekształtniki napięcia przemiennego na napięcie stałe - typy, praca prostownika sterowanego Prostownikami są nazywane układy energoelektroniczne, służące do przekształcania napięć przemiennych w napięcia
Bardziej szczegółowoDANE: wartość skuteczna międzyprzewodowego napięcia zasilającego E S = 230 V; rezystancja odbiornika R d = 2,7 Ω; indukcyjność odbiornika.
Zadanie 4. Prostownik mostkowy 6-pulsowy z tyrystorami idealnymi o komutacji natychmiastowej zasilany z sieci 3 400 V, 50 Hz pracuje z kątem opóźnienia załączenia tyrystorów α = 60º. Obciążenie prostownika
Bardziej szczegółowoProstowniki. Prostownik jednopołówkowy
Prostowniki Prostownik jednopołówkowy Prostownikiem jednopołówkowym nazywamy taki prostownik, w którym po procesie prostowania pozostają tylko te części przebiegu, które są jednego znaku a części przeciwnego
Bardziej szczegółowoW4. UKŁADY ZŁOŻONE I SPECJALNE PRZEKSZTAŁTNIKÓW SIECIOWYCH (AC/DC, AC/AC)
W4. UKŁADY ZŁOŻONE I SPECJALNE PRZEKSZTAŁTNIKÓW SIECIOWYCH (AC/DC, AC/AC) W W2 i W3 przedstawiono układy jednokierunkowe 2 i 3-pulsowe (o jednokierunkowym prądzie w źródle napięcia przemiennego). Ich poznanie
Bardziej szczegółowoPRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe
PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe 1. UWAGA: W podanych poniżej zadaniach w każdym przypadku odniesionym do określonego obwodu przekształtnikowego należy narysować kompletny schemat wraz z zastrzałkowanymi
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 3 BADANIE UKŁADÓW PROSTOWNICZYCH
ĆWICZENIE 3 BADANIE UKŁADÓW PROSTOWNICZYCH Cel ćwiczenia: zbadanie wpływu typu układu prostowniczego oraz wartości i charakteru obciążenia na parametry wyjściowe zasilacza. 3.1. Podstawy teoretyczne 3.1.1.
Bardziej szczegółowoAC/DC. Jedno połówkowy, jednofazowy prostownik
AC/DC Przekształtniki AC/DC można podzielić na kilka typów, mianowicie: prostowniki niesterowane; prostowniki sterowane. Zależnie od stopnia skomplikowania układu i miejsca przyłączenia do sieci elektroenergetycznej
Bardziej szczegółowoLaboratorium Podstaw Elektroniki i Energoelektroniki
Laboratorium Podstaw Elektroniki i Energoelektroniki Instrukcja do ćwiczeń nr 7 Prostowniki sterowane mostkowe Katedra Elektroniki Wydział Elektroniki i Informatyki Politechnika Lubelska Wprowadzenie Celem
Bardziej szczegółowoBadanie układów prostowniczych
Instrukcja do ćwiczenia: Badanie układów prostowniczych (wersja robocza) Laboratorium Elektroenergetyki 1 1. Cel ćwiczenia Poznanie budowy, zasady działania i właściwości podstawowych układów elektronicznych,
Bardziej szczegółowoPrzykładowe pytania do przygotowania się do zaliczenia poszczególnych ćwiczeń z laboratorium Energoelektroniki I. Seria 1
ENERGOELEKTRONIKA Laboratorium STUDIA STACJONARNE EEDI-3 Przykładowe pytania do przygotowania się do zaliczenia poszczególnych ćwiczeń z laboratorium Energoelektroniki I. Seria 1 1. Badanie charakterystyk
Bardziej szczegółowoPRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe
PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe 1. UWAGA: W podanych poniżej zadaniach w każdym przypadku odniesionym do określonego obwodu przekształtnikowego należy narysować kompletny schemat wraz zastrzałkowanymi
Bardziej szczegółowoSPRAWOZDANIE LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI. Prowadzący ćwiczenie 5. Data oddania 6. Prostowniki sterowane.
SPRAWOZDANIE LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI Grupa Podgrupa Lp. Nazwisko i imię Numer ćwiczenia 4 1. Data wykonania 2. ćwiczenia 3. 4. Prowadzący ćwiczenie 5. Data oddania 6. sprawozdania Temat Prostowniki
Bardziej szczegółowoEUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015
EROELEKTR Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 014/015 Zadania z elektrotechniki na zawody II stopnia (grupa elektryczna) Zadanie 1 W układzie jak na rysunku 1 dane są:,
Bardziej szczegółowoZasilacze: Prostowniki niesterowane, prostowniki sterowane
Zakład Napędów Wieloźródłowych Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich Politechnika Warszawska Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie E1 - instrukcja Zasilacze: Prostowniki niesterowane, prostowniki
Bardziej szczegółowo9. ŁĄCZNIKI STATYCZNE PRĄDU PRZEMIENNEGO
9. ŁĄCZNIKI STATYCZNE PRĄDU PRZEMIENNEGO 9.1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i podstawowymi właściwościami jednofazowych łączników statycznych prądu przemiennego oraz
Bardziej szczegółowoPodstawowe układy energoelektroniczne
WYKŁAD 3 Podstawowe układy energoelektroniczne Podział ze względu na charakter przebiegów wejściowych i wyjściowych Przebieg wejściowy Przemienny (AC) Przemienny (AC) Stały (DC) Stały (DC) Przebieg wyjściowy
Bardziej szczegółowoPrzekształtniki impulsowe prądu stałego (dc/dc)
Przekształtniki impulsowe prądu stałego (dc/dc) Wprowadzenie Sterowanie napięciem przez Modulację Szerokości Impulsów MSI (Pulse Width Modulation - PWM) Przekształtnik obniżający napięcie (buck converter)
Bardziej szczegółowoSilnik obcowzbudny zasilany z nawrotnego prostownika sterowanego
Ćwiczenie 5 Silnik obcowzbudny zasilany z nawrotnego prostownika sterowanego 5.1. Program ćwiczenia 1. Zapoznanie się ze strukturą układu pomiarowego i budową prostownika mostkowego.. Pomiary charakterystyk
Bardziej szczegółowoWOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA
WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jarosława Dąbrowskiego ENERGOELEKTRONIKA Laboratorium Ćwiczenie nr 4 Prostowniki sterowane Warszawa 2015r. Prostowniki sterowane Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową
Bardziej szczegółowoBadanie obwodów z prostownikami sterowanymi
Ćwiczenie nr 9 Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi 1. Cel ćwiczenia Poznanie układów połączeń prostowników sterowanych; prostowanie jedno- i dwupołówkowe; praca tyrystora przy obciążeniu rezystancyjnym,
Bardziej szczegółowoProstowniki. 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników. Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY Prostowniki 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników ELEKTRONIKA Jakub Dawidziuk sobota, 16
Bardziej szczegółowoPomiar mocy czynnej, biernej i pozornej
Pomiar mocy czynnej, biernej i pozornej 1. Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru mocy w obwodach prądu przemiennego.. Wprowadzenie: Wykonując pomiary z wykorzystaniem
Bardziej szczegółowoTemat: Badanie własności elektrycznych p - pulsowych prostowników niesterowanych
Temat: Badanie własności elektrycznych p - pulsowych prostowników niesterowanych PRACOWNIA SPECJALIZACJI Centrum Kształcenia Praktycznego w Inowrocławiu Cel ćwiczenia: Str. Poznanie budowy, działania i
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr.14. Pomiar mocy biernej prądu trójfazowego. Q=UIsinϕ (1)
1 Ćwiczenie nr.14 Pomiar mocy biernej prądu trójfazowego 1. Zasada pomiaru Przy prądzie jednofazowym moc bierna wyraża się wzorem: Q=UIsinϕ (1) Do pomiaru tej mocy stosuje się waromierze jednofazowe typu
Bardziej szczegółowoWykaz symboli, oznaczeń i skrótów
Wykaz symboli, oznaczeń i skrótów Symbole a a 1 operator obrotu podstawowej zmiennych stanu a 1 podstawowej uśrednionych zmiennych stanu b 1 podstawowej zmiennych stanu b 1 A A i A A i, j B B i cosφ 1
Bardziej szczegółowo12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych
. Zasilacze Wojciech Wawrzyński Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład Zasilacz jest to urządzenie, którego zadaniem jest przekształcanie napięcia zmiennego na napięcie stałe o odpowiednich
Bardziej szczegółowoPOMIARY MOCY (OBWODY JEDNO- I TRÓJFAZOWE). POMIARY PRĄDÓW I NAPIĘĆ W OBWODACH TRÓJFAZOWYCH
POMIRY MOCY (OBWODY JEDNO- I TRÓJFZOWE). POMIRY PRĄDÓW I NPIĘĆ W OBWODCH TRÓJFZOWYCH. Pomiary mocy w obwodach jednofazowych W obwodach prądu stałego moc określamy jako iloczyn napięcia i prądu stałego,
Bardziej szczegółowoLaboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i utomatyki 1) Wstęp st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDLNEGO
Bardziej szczegółowoLaboratorium Podstaw Energoelektroniki. Krzysztof Iwan Piotr Musznicki Jarosław Guziński Jarosław Łuszcz
Laboratorium Podstaw Energoelektroniki Krzysztof Iwan Piotr Musznicki Jarosław Guziński Jarosław Łuszcz Gdańsk 2011 PRZEWODNICZĄCY KOMITETU REDAKCYJNEGO WYDAWNICTWA POLITECHNIKI GDAŃSKIEJ Romuald Szymkiewicz
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych"
Ćwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych" Opracowane w ramach projektu: "Informatyka mój sposób na poznanie i opisanie świata realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki.
Bardziej szczegółowoWOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA
WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jarosława Dąbrowskiego ENERGOELEKTRONIKA Laboratorium Ćwiczenie nr 2 Łączniki prądu przemiennego Warszawa 2015r. Łączniki prądu przemiennego na przemienny Celem ćwiczenia
Bardziej szczegółowost. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki 1. Wstęp st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE Układem
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 1. Badanie obwodów jednofazowych RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym
Ćwiczenie nr Badanie obwodów jednofazowych RC przy wymuszeniu sinusoidalnym. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z rozkładem napięć prądów i mocy w obwodach złożonych z rezystorów cewek i
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI I ENERGOELEKTRONIKI. Prostowniki niesterowane trójfazowe
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI I ENERGOELEKTRONIKI INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 4 Prostowniki niesterowane trójfazowe KATEDRA ELEKTRONIKI WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI POLITECHNIKA LUBELSKA Wprowadzenie:
Bardziej szczegółowoLaboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i utomatyki 1. Wstęp st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PĄDU SINUSOIDLNEGO
Bardziej szczegółowoĆ w i c z e n i e 1 POMIARY W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO
Ć w i c z e n i e POMIAY W OBWODACH PĄDU STAŁEGO. Wiadomości ogólne.. Obwód elektryczny Obwód elektryczny jest to układ odpowiednio połączonych elementów przewodzących prąd i źródeł energii elektrycznej.
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Pomiary mocy w układach trójfazowych dla różnych charakterów obciążenia"
Ćwiczenie: "Pomiary mocy w układach trójfazowych dla różnych charakterów obciążenia" Opracowane w ramach projektu: "Wirtualne Laboratoria Fizyczne nowoczesną metodą nauczania realizowanego przez Warszawską
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki 1. Wstęp st. stacjonarne I st. inżynierskie, Mechatronika (WM) Laboratorium Elektrotechniki Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO
Bardziej szczegółowo15. UKŁADY POŁĄCZEŃ PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH
15. UKŁDY POŁĄCZEŃ PRZEKŁDNIKÓW PRĄDOWYCH I NPIĘCIOWYCH 15.1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z najczęściej spotykanymi układami połączeń przekładników prądowych i napięciowych
Bardziej szczegółowoPrzekształtniki DC/DC
UWAGA! Teoria Przekształtników zadania zaliczeniowe cz. II ( Przekształtniki impulsowe - PI) 1.Przy rozwiązywaniu każdego zdania należy podać kompletny schemat przekształtnika wraz z zastrzałkowanymi i
Bardziej szczegółowoPOMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C
ĆWICZENIE 4EMC POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C Cel ćwiczenia Pomiar parametrów elementów R, L i C stosowanych w urządzeniach elektronicznych w obwodach prądu zmiennego.
Bardziej szczegółowoUkład kaskadowy silnika indukcyjnego pierścieniowego na stały moment
Ćwiczenie 15 Układ kaskadowy silnika indukcyjnego pierścieniowego na stały moment 15.1. Program ćwiczenia 1. Zapoznanie się z budową i działaniem układu napędowego kaskady zaworowej stałego momentu. 2.
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego
Ćwiczenie 5 Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego Opracował: Grzegorz Wiśniewski Zagadnienia do przygotowania Rodzaje transformatorów.
Bardziej szczegółowoŹródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego
POLIECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGEYKI INSYU MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGEYCZNYCH LABORAORIUM ELEKRYCZNE Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego (E 1) Opracował: Dr inż. Włodzimierz
Bardziej szczegółowoI. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego, zawierającego elementy R, L, C.
espół Szkół Technicznych w Skarżysku-Kamiennej Sprawozdanie PAOWNA EEKTYNA EEKTONNA imię i nazwisko z ćwiczenia nr Temat ćwiczenia: BADANE SEEGOWEGO OBWOD rok szkolny klasa grupa data wykonania. el ćwiczenia:
Bardziej szczegółowoPrzekształtniki napięcia stałego na stałe
Przekształtniki napięcia stałego na stałe Buck converter S 1 łącznik w pełni sterowalny, przewodzi prąd ze źródła zasilania do odbiornika S 2 łącznik diodowy zwiera prąd odbiornika przy otwartym S 1 U
Bardziej szczegółowoLAMPY WYŁADOWCZE JAKO NIELINIOWE ODBIORNIKI W SIECI OŚWIETLENIOWEJ
Przedmiot: SEC NSTALACJE OŚWETLENOWE LAMPY WYŁADOWCZE JAKO NELNOWE ODBORNK W SEC OŚWETLENOWEJ Przemysław Tabaka Wprowadzenie Lampy wyładowcze, do których zaliczane są lampy fluorescencyjne, rtęciowe, sodowe
Bardziej szczegółowoPolitechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki
Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki Temat ćwiczenia: Przetwornica impulsowa DC-DC typu buck
Bardziej szczegółowoMetodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)
OBWODY JEDNOFAZOWE POMIAR PRĄDÓW, NAPIĘĆ. Obwody prądu stałego.. Pomiary w obwodach nierozgałęzionych wyznaczanie rezystancji metodą techniczną. Metoda techniczna pomiaru rezystancji polega na określeniu
Bardziej szczegółowoIMPULSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM
Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego. IMPSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM Przekształtnik impulsowy z tranzystorem szeregowym słuŝy do przetwarzania energii prądu jednokierunkowego
Bardziej szczegółowoWielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny
prąd stały (DC) prąd elektryczny zmienny okresowo prąd zmienny (AC) zmienny bezokresowo Wielkości opisujące sygnały okresowe Wartość chwilowa wartość, jaką sygnał przyjmuje w danej chwili: x x(t) Wartość
Bardziej szczegółowoELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA
UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY W BYDGOSZCZY WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ INSTYTUT EKSPLOATACJI MASZYN I TRANSPORTU ZAKŁAD STEROWANIA ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA ĆWICZENIE: E11 BADANIE NIESTABILIZOWANYCH
Bardziej szczegółowoTeoria Przekształtników zadania zaliczeniowe cz. I ( Przekształtniki Sieciowe)
Teoria Przekształtników zadania zaliczeniowe cz. I ( Przekształtniki Sieciowe) UWAGA: 1.Przy rozwiązywaniu każdego zdania należy podać kompletny schemat przekształtnika z opisanymi symbolicznie elementami
Bardziej szczegółowoElektroniczne Systemy Przetwarzania Energii
Elektroniczne Systemy Przetwarzania Energii Zagadnienia ogólne Przedmiot dotyczy zagadnień Energoelektroniki - dyscypliny na pograniczu Elektrotechniki i Elektroniki. Elektrotechnika zajmuje się: przetwarzaniem
Bardziej szczegółowoSpis treści 3. Spis treści
Spis treści 3 Spis treści Przedmowa 11 1. Pomiary wielkości elektrycznych 13 1.1. Przyrządy pomiarowe 16 1.2. Woltomierze elektromagnetyczne 18 1.3. Amperomierze elektromagnetyczne 19 1.4. Watomierze prądu
Bardziej szczegółowoPL B1. GRZENIK ROMUALD, Rybnik, PL MOŁOŃ ZYGMUNT, Gliwice, PL BUP 17/14. ROMUALD GRZENIK, Rybnik, PL ZYGMUNT MOŁOŃ, Gliwice, PL
PL 223654 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 223654 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 402767 (51) Int.Cl. G05F 1/10 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia:
Bardziej szczegółowoI. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego zawierającego elementy R, L, C.
espół Szkół Technicznych w Skarżysku-Kamiennej Sprawozdanie PAOWNA EEKTYNA EEKTONNA imię i nazwisko z ćwiczenia nr Temat ćwiczenia: BADANE SEEGOWEGO OBWOD rok szkolny klasa grupa data wykonania. el ćwiczenia:
Bardziej szczegółowoImpedancje i moce odbiorników prądu zmiennego
POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LABORATORIUM ELEKTRYCZNE Impedancje i moce odbiorników prądu zmiennego (E 6) Opracował: Dr inż.
Bardziej szczegółowoPrzekształtniki energoelektroniczne o komutacji zewnętrznej (sieciowej) - podstawy
Przekształtniki energoelektroniczne o komutacji zewnętrznej (sieciowej) - podstawy Klasyfikacja, podstawowe pojęcia Nierozgałęziony obwód z diodą lub tyrystorem Schemat(y), zasady działania, przebiegi
Bardziej szczegółowoZespół Szkół Technicznych w Radomiu Pracownia energoelektroniczna TEMAT : BADANIE PROSTOWNIKÓW TRÓJFAZOWYCH NIESTEROWANY.
Zespół Szkół Technicznych w Radomiu Pracownia energoelektroniczna TEMAT : BADANIE PROSTOWNIKÓW TRÓJFAZOWYCH NIESTEROWANY. RADOM 2006/07 2 1. WSTĘP. Najszerzej stosowaną grupą przekształtników energoelektronicznych
Bardziej szczegółowoRys. 1. Przebieg napięcia u D na diodzie D
Zadanie 7. Zaprojektować przekształtnik DC-DC obniżający napięcie tak, aby mógł on zasilić odbiornik o charakterze rezystancyjnym R =,5 i mocy P = 10 W. Napięcie zasilające = 10 V. Częstotliwość przełączania
Bardziej szczegółowoStabilizatory impulsowe
POITECHNIKA BIAŁOSTOCKA Temat i plan wykładu WYDZIAŁ EEKTRYCZNY Jakub Dawidziuk Stabilizatory impulsowe 1. Wprowadzenie 2. Podstawowe parametry i układy pracy 3. Przekształtnik obniżający 4. Przekształtnik
Bardziej szczegółowoBADANIE DIOD PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
BAANE O PÓŁPZEWONKOWYCH nstytut izyki Akademia Pomorska w Słupsku Cel i ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest: - zapoznanie się z przebiegiem charakterystyk prądowo-napięciowych diod różnych typów, - zapoznanie
Bardziej szczegółowoPolitechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki
Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki Temat ćwiczenia: Przetwornica impulsowa DC-DC typu boost
Bardziej szczegółowoPL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL
PL 226485 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 226485 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 409952 (51) Int.Cl. H02J 3/01 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia:
Bardziej szczegółowoPrąd przemienny - wprowadzenie
Prąd przemienny - wprowadzenie Prądem zmiennym nazywa się wszelkie prądy elektryczne, dla których zależność natężenia prądu od czasu nie jest funkcją stałą. Zmienność ta może związana również ze zmianą
Bardziej szczegółowo42 Przekształtniki napięcia stałego na napięcie przemienne topologia falownika napięcia, sterowanie PWM
42 Przekształtniki napięcia stałego na napięcie przemienne topologia falownika napięcia, sterowanie PWM Falownikami nazywamy urządzenia energoelektroniczne, których zadaniem jest przetwarzanie prądów i
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 5 BADANIA ODBIORNIKÓW TRÓJFAZOWYCH
Ćwiczenie 5 BADANIA ODBIORNIKÓW TRÓJFAOWYCH Celem ćwiczenia jest poznanie własności odbiorników trójfazowych symetrycznych i niesymetrycznych połączonych w trójkąt i gwiazdę w układach z przewodem neutralnym
Bardziej szczegółowoXXXIV OOwEE - Kraków 2011 Grupa Elektryczna
1. Przed zamknięciem wyłącznika prąd I = 9A. Po zamknięciu wyłącznika będzie a) I = 27A b) I = 18A c) I = 13,5A d) I = 6A 2. Prąd I jest równy a) 0,5A b) 0 c) 1A d) 1A 3. Woltomierz wskazuje 10V. W takim
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"
Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego" Opracowane w ramach projektu: "Informatyka mój sposób na poznanie i opisanie świata realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. Zakres
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI
1 ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI 15.1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości wzmacniaczy mocy małej częstotliwości oraz przyswojenie umiejętności
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr.13 Pomiar mocy czynnej prądu trójfazowego
1 Ćwiczenie nr.13 Pomiar mocy czynnej prądu trójfazowego A. Zasada pomiaru mocy za pomocą jednego i trzech watomierzy Moc czynna układu trójfazowego jest sumą mocy czynnej wszystkich jego faz. W zależności
Bardziej szczegółowoWzmacniacze operacyjne
Wzmacniacze operacyjne Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest badanie podstawowych układów pracy wzmacniaczy operacyjnych. Wymagania Wstęp 1. Zasada działania wzmacniacza operacyjnego. 2. Ujemne sprzężenie
Bardziej szczegółowoR 1 = 20 V J = 4,0 A R 1 = 5,0 Ω R 2 = 3,0 Ω X L = 6,0 Ω X C = 2,5 Ω. Rys. 1.
EROELEKR Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 9/ Rozwiązania zadań dla grupy elektrycznej na zawody stopnia adanie nr (autor dr inŝ. Eugeniusz RoŜnowski) Stosując twierdzenie
Bardziej szczegółowoĆ w i c z e n i e 4 OBWODY TRÓJFAZOWE
Ć w i c z e n i e 4 OBWODY TRÓJFAZOWE 1. Wiadomości ogólne Wytwarzanie i przesyłanie energii elektrycznej odbywa się niemal wyłącznie za pośrednictwem prądu przemiennego trójazowego. Głównymi zaletami
Bardziej szczegółowoPrzenoszenie wyższych harmonicznych generowanych przez odbiory nieliniowe przez transformatory do kablowych sieci zasilających
prof. dr hab. inż. BOGDAN MIEDZIŃSKI dr inż. ARTUR KOZŁOWSKI mgr inż. JULIAN WOSIK dr inż. MARIAN KALUS Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Przenoszenie wyższych harmonicznych generowanych przez odbiory
Bardziej szczegółowoUKŁADY PROSTOWNICZE 0.47 / 5W 0.47 / 5W D2 C / 5W
UKŁADY PROSTOWNICZE. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i właściwościami podstawowych układów prostowniczych: prostownika jednopołówkowego, dwupołówkowego z dzielonym uzwojeniem
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy
LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH Ćwiczenie nr 2 Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy Wykonując pomiary PRZESTRZEGAJ przepisów BHP związanych z obsługą urządzeń
Bardziej szczegółowoINSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7. Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ
INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7 Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ Wstęp Układy elektryczne w postaci szeregowego połączenia RL, podczas zasilania z sieci napięcia przemiennego, pobierają moc czynną, bierną
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ
Ćwiczenie 4 WYZNCZNE NDUKCYJNOŚC WŁSNEJ WZJEMNEJ Celem ćwiczenia jest poznanie pośrednich metod wyznaczania indukcyjności własnej i wzajemnej na podstawie pomiarów parametrów elektrycznych obwodu. 4..
Bardziej szczegółowoPRZEKSZTAŁTNIKI IMPULSOWE zadania zaliczeniowe
PRZEKSZTAŁTNIKI IMPULSOWE zadania zaliczeniowe 1. UWAGA: W podanych poniżej zadaniach w każdym przypadku odniesionym do określonego obwodu przekształtnikowego należy narysować kompletny schemat wraz z
Bardziej szczegółowoStatyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7
Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi zastosowaniami wzmacniacza operacyjnego, poznanie jego charakterystyki przejściowej
Bardziej szczegółowoĆwiczenia tablicowe nr 1
Ćwiczenia tablicowe nr 1 Temat Pomiary mocy i energii Wymagane wiadomości teoretyczne 1. Pomiar mocy w sieciach 3 fazowych 3 przewodowych: przy obciążeniu symetrycznym i niesymetrycznym 2. Pomiar mocy
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 4 Badanie wpływu napięcia na prąd. Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych elementów pasywnych... 68
Spis treêci Wstęp................................................................. 9 1. Informacje ogólne.................................................... 9 2. Zasady postępowania w pracowni elektrycznej
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC
Ćwiczenie 3 3.1. Cel ćwiczenia BADANE OBWODÓW PRĄD SNSODANEGO Z EEMENTAM RC Zapoznanie się z własnościami prostych obwodów prądu sinusoidalnego utworzonych z elementów RC. Poznanie zasad rysowania wykresów
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia
Ćwiczenie nr 4 Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą składowych symetrycznych, pomiarem składowych w układach praktycznych
Bardziej szczegółowoElementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe
Elementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe Cel ćwiczenia. Nabycie umiejętności posługiwania się miernikami uniwersalnymi, oscyloskopem, generatorem, zasilaczem, itp. Nabycie umiejętności rozpoznawania
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI
LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI CHARAKTERYSTYKI TRANSFORMATORA JEDNOFAZOWEGO Badanie właściwości transformatora jednofazowego. Celem ćwiczenia jest poznanie budowy oraz wyznaczenie charakterystyk
Bardziej szczegółowoPracownia Technik Informatycznych w Inżynierii Elektrycznej
UNIWERSYTET RZESZOWSKI Pracownia Technik Informatycznych w Inżynierii Elektrycznej Ćw. 3 Pomiar mocy czynnej w układzie jednofazowym Rzeszów 2016/2017 Imię i nazwisko Grupa Rok studiów Data wykonania Podpis
Bardziej szczegółowoPRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO
ĆWICZENIE 53 PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO Cel ćwiczenia: wyznaczenie wartości indukcyjności cewek i pojemności kondensatorów przy wykorzystaniu prawa Ohma dla prądu przemiennego; sprawdzenie prawa
Bardziej szczegółowo2.3. Praca samotna. Rys Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora
E Rys. 2.11. Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora 2.3. Praca samotna Maszyny synchroniczne może pracować jako pojedynczy generator zasilający grupę odbiorników o wypadkowej impedancji Z. Uproszczony
Bardziej szczegółowoObwody liniowe. Sprawdzanie praw Kirchhoffa
POLTECHNK ŚLĄSK WYDZŁ NŻYNER ŚRODOWSK ENERGETYK NSTYTT MSZYN RZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LBORTORM ELEKTRYCZNE Obwody liniowe. Sprawdzanie praw Kirchhoffa (E 2) Opracował: Dr inż. Włodzimierz OGLEWCZ 3 1. Cel
Bardziej szczegółowoData oddania sprawozdania BADANIA ODBIORNIKÓW TRÓJFAZOWYCH
LORTORIUM ELEKTROTEHNIKI I ELEKTRONIKI Grupa Podgrupa Numer ćwiczenia 5 Lp. Nazwisko i imię Ocena Data wykonania 1. ćwiczenia. Podpis prowadzącego 3. zajęcia 4. 5. Temat Data oddania sprawozdania DNI ODIORNIKÓ
Bardziej szczegółoworezonansu rezonansem napięć rezonansem szeregowym rezonansem prądów rezonansem równoległym
Lekcja szósta poświęcona będzie analizie zjawisk rezonansowych w obwodzie RLC. Zjawiskiem rezonansu nazywamy taki stan obwodu RLC przy którym prąd i napięcie są ze sobą w fazie. W stanie rezonansu przesunięcie
Bardziej szczegółowoPomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium
Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium Lab 1: Opracowanie wyników pomiarów JEE. http://www.mbmaster.pl Data wykonania: Data oddania: Ocena: OPIS PUNKTU POMIAROWEGO Czas trwania
Bardziej szczegółowoINSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11
NSTRKCJA LABORATORM ELEKTROTECHNK BADANE TRANSFORMATORA Autor: Grzegorz Lenc, Strona / Badanie transformatora Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania transformatora oraz wyznaczenie parametrów schematu
Bardziej szczegółowoPomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium
Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium Lab 1: Opracowanie wyników pomiarów JEE. http://www.mbmaster.pl Data wykonania: Data oddania: Ocena: OPIS PUNKTU POMIAROWEGO Czas trwania
Bardziej szczegółowoĆw. III. Dioda Zenera
Cel ćwiczenia Ćw. III. Dioda Zenera Zapoznanie się z zasadą działania diody Zenera. Pomiary charakterystyk statycznych diod Zenera. Wyznaczenie charakterystycznych parametrów elektrycznych diod Zenera,
Bardziej szczegółowoProstowniki. 1. Cel ćwiczenia. 2. Budowa układu.
Prostowniki. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i właściwościami podstawowych układów prostowniczych: prostownika jednopołówkowego, dwupołówkowego z dzielonym uzwojeniem transformatora
Bardziej szczegółowo