Temat: Badanie własności elektrycznych p - pulsowych prostowników niesterowanych

Transkrypt

1 Temat: Badanie własności elektrycznych p - pulsowych prostowników niesterowanych PRACOWNIA SPECJALIZACJI Centrum Kształcenia Praktycznego w Inowrocławiu

2 Cel ćwiczenia: Str. Poznanie budowy, działania i własności p - pulsowych prostowników niesterowanych oraz pomiar ich podstawowych parametrów elektrycznych. Przed wykonaniem ćwiczenia uczeń powinien zapoznać się z: 1. budową, zasadą działania i własnościami prostowników niesterowanych,. działaniem i obsługą oscyloopu I. Wiadomości teoretyczne Prostowniki to urządzenia przetwarzające prąd przemienny na jednokierunkowy. W zależności od liczby faz zasilających układ wyróżnia się: prostowniki jednofazowe, prostowniki trójfazowe (wielofazowe). W zależności od liczby pulsów napięcia wyjściowego prostownika w jednym okresie napięcia zasilającego układ wyróżnia się, w grupie jednofazowych prostowniki: jednopulsowe (jednopołówkowe, półfalowe) jedna dioda prostownicza, dwupulsowe (dwupołówkowe, całofalowe) dwie diody zasilone z transformatora 1- fazowego z wyprowadzonym odkiem uzwojenia wtórnego lub 4 diody w układzie mostkowym tzw. Graetza. w grupie trójfazowych prostowniki: trójpulsowe (półfalowe) 3 diody w układzie gwiazdowym (1 na każdą fazę), sześciopulsowe (całofalowe) 6 diod w układzie mostkowym ( diody na fazę). Podstawowe parametry elektryczne prostowników: 1. Wartość ednia napięcia wyprostowanego. Wartość uteczna napięcia wyprostowanego 3. Napięcie tętnień 4. Współczynnik tętnień w % 5. Sprawność prostowania η w % 6. Częstotliwość tętnień 7. Maksymalna wartość szczytowa napięcia wstecznego Definicja wartości edniej napięcia (prądu) zmiennego oparta jest na równoważności przenoszonego ładunku elektrycznego w ciągu okresu czasu T (równoważnego) dla prądu zmiennego i stałego(q s Q z ). Przy prądzie sinusoidalnie zmiennym wartość ednia w ciągu całego okresu T równa jest zero. Wartość ednią napięcia wyprostowanego w zależności od liczby pulsów można obliczyć p z uniwersalnej zależności: ( p ) = m sin p dla p, przy czym dla układów 3 fazowych bez przewodu neutralnego w miejscu m należy wprowadzić mp. Wartość ednią mierzą mierniki: magnetoelektryczne ME elektromagnetyczne z prostownikiem multimetry cyfrowe w pozycji DC Definicja wartości utecznej napięcia (prądu) oparta jest na równoważności wydzielanego ciepła w przedziale czasu T na podstawie wzoru W = I R T (W s W z ). Wartość uteczną napięcia wyprostowanego w zależności od liczby pulsów można obliczyć z uniwersalnej zależności: m p ( p) = + sin dla p, p Opracowała: mgr inż. Marlena Kruszyńa - Kin

3 przy czym dla układów 3 fazowych bez przewodu neutralnego za m należy wprowadzić mp. Wartość uteczną mierzą mierniki: elektromagnetyczne EM multimetry cyfrowe w pozycji AC Str. 3 Rozpatrując układy prostownicze p pulsowe zauważamy, że na wyjściu otrzymujemy sygnał o przebiegu pulsującym. Przebieg uzyany na wyjściu prostownika jest sumą ładowej stałej (wartość ednia napięcia wyprostowanego ) i ładowej zmiennej, która nosi nazwę napięcia tętnień t~. Napięcie tętnień z punktu widzenia parametrów układu prostującego jest niepożądane. Napięcie tętnień t~ oblicza się ze wzoru: = gdzie: - wartość t~ uteczna napięcia wyprostowanego t~ Współczynnik tętnień t określa wzór: t = 100% Sprawność prostowania określamy na podstawie ogólnej zależności jako stosunek mocy prądu stałego P O wydzielonej w obciążeniu do całkowitej mocy P C oddawanej do obciążenia przez transformator. Przy pominięciu strat w prostowniku i transformatorze można zapisać: PO R O η = 100% = 100%, η = 100% gdzie: Ro - rezystancja odbiornika PC R O Napięcie wsteczne to największa wartość szczytowa napięcia odkładającego się na diodzie dla polaryzacji zaporowej, w czasie gdy prądu nie przewodzi. Dioda dla polaryzacji przewodzenia wykazuje bardzo małą rezystancję i napięcie zasilające odkłada się na odbiorniku, dla polaryzacji zaporowej - bardzo dużą rezystancję i napięcie zasilające odkłada się na diodzie. Tabela 1. Podstawowe parametry prostowników niesterowanych Parametry 1 - pulsowy - pulsowy Rodzaj układu - pulsowy mostkowy 3 - pulsowy 6 - pulsowy Napięcie uzwojenia wtórnego * Liczba diod Wartość szczytowa napięcia wstecznego m m m m m Wartość ednia napięcia wyprostowanego m m m 3 m 3 3 mp Wartość uteczna napięcia m m m 0,84 wyprostowanego m 0,956 mp Sprawność prostowania 40,6 % 81,05% 81,05% 96,93 % 99,8 % Częstotliwość tętnień f f f 3 f 6 f Współczynnik tętnień 11% 48,35 % 48,35 % 17,77 % 4,58 % * napięcie 1 połówki uzwojenia wtórnego transformatora mp wartość maksymalna napięcia przewodowego Opracowała: mgr inż. Marlena Kruszyńa - Kin

4 II. Pomiary 1. Schemat ogólny układu pomiarowego Str. 4. Schematy szczegółowe prostowników: A. 1-pulsowy: B. -pulsowy: C. 3-pulsowy: D. 6-pulsowy: Opracowała: mgr inż. Marlena Kruszyńa - Kin

5 3. Przebieg pomiarów Str. 5 Dokonać pomiarów przy określonej wartości napięcia po stronie wtórnej transformatora (napięcie na odbiorniku nie może przekroczyć 50 V). Na ekranie oscyloopu pojawi się przebieg napięcia na odbiorniku R o należy zmierzyć okres i wartość maksymalną tego napięcia. Do pomiaru tętnień szeregowo z miernikiem cyfrowym trzeba włączyć kondensator, w celu odcięcia ładowej stałej. Pomiary należy wykonać dla poszczególnych prostowników włączając je między pkt A i B układu i odpowiednio autotransformator 1 lub 3 fazowy oraz transformator separacyjny 1 lub 3 fazowy w zależności od rodzaju prostownika zgodnie ze schematami szczegółowymi A, B, C i D. 4. Tabela pomiarów i obliczeń Rodzaj układu Pomiary Obliczenia m T osc t ~ t ~ t η f V ms V V V V V V V % % Hz A B C D 5. Wzory użyte do obliczeń t~ t~ =, t = 100%, η = 100%, i należy obliczyć na podstawie tabeli nr Zadania do wykonania Dla każdego przypadku narysować przy pomocy oscyloopu przebieg napięcia na odbiorniku i wykonać stosowne obliczenia. Wyniki pomiarów porównać z danymi teoretycznymi zestawionymi w tabeli nr 1 i dokonać ich oceny we wnioach. III. Wykaz urządzeń i przyrządów pomiarowych wykorzystanych w ćwiczeniu f = 1 T osc IV. Wnioi Opracowała: mgr inż. Marlena Kruszyńa - Kin