DANE: wartość skuteczna międzyprzewodowego napięcia zasilającego E S = 230 V; rezystancja odbiornika R d = 2,7 Ω; indukcyjność odbiornika.

Podobne dokumenty
AC/DC. Jedno połówkowy, jednofazowy prostownik

Prostowniki. Prostownik jednopołówkowy

PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe

Badanie układów prostowniczych

Laboratorium Podstaw Elektroniki i Energoelektroniki

Rys. 1. Przebieg napięcia u D na diodzie D

PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe

12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych

ĆWICZENIE 3 BADANIE UKŁADÓW PROSTOWNICZYCH

Zasilacze: Prostowniki niesterowane, prostowniki sterowane

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015

W4. UKŁADY ZŁOŻONE I SPECJALNE PRZEKSZTAŁTNIKÓW SIECIOWYCH (AC/DC, AC/AC)

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI. Prowadzący ćwiczenie 5. Data oddania 6. Łączniki prądu przemiennego.

Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi

Ćwiczenie nr 1. Badanie obwodów jednofazowych RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI. Prowadzący ćwiczenie 5. Data oddania 6. Prostowniki sterowane.

Prostowniki. 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników. Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Induktor i kondensator. Warunki początkowe. oraz ciągłość warunków początkowych

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 26/16

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia

Ć w i c z e n i e 1 6 BADANIE PROSTOWNIKÓW NIESTEROWANYCH

Przekształtniki napięcia stałego na stałe

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

PL B1. GRZENIK ROMUALD, Rybnik, PL MOŁOŃ ZYGMUNT, Gliwice, PL BUP 17/14. ROMUALD GRZENIK, Rybnik, PL ZYGMUNT MOŁOŃ, Gliwice, PL

Kondensator wygładzający w zasilaczu sieciowym

Temat: Badanie własności elektrycznych p - pulsowych prostowników niesterowanych

Zespół Szkół Technicznych w Radomiu Pracownia energoelektroniczna TEMAT : BADANIE PROSTOWNIKÓW TRÓJFAZOWYCH NIESTEROWANY.

Wartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Stabilizatory impulsowe

Obwody prądu zmiennego

41 Przekształtniki napięcia przemiennego na napięcie stałe - typy, praca prostownika sterowanego

Wielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny

Silnik obcowzbudny zasilany z nawrotnego prostownika sterowanego

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

Przekształtniki DC/DC

Przykładowe pytania do przygotowania się do zaliczenia poszczególnych ćwiczeń z laboratorium Energoelektroniki I. Seria 1

7. Tyrystory. Tyrystor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

Teoria Przekształtników zadania zaliczeniowe cz. I ( Przekształtniki Sieciowe)

Lekcja 14. Obliczanie rozpływu prądów w obwodzie

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

ĆWICZENIE 1 JEDNOFAZOWE OBWODY RLC. Informatyka w elektrotechnice ZADANIA DO WYKONANIA

Laboratorium Wirtualne Obwodów w Stanach Ustalonych i Nieustalonych

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

Wydział IMiC Zadania z elektrotechniki i elektroniki AMD 2014 AMD

Przekształtniki energoelektroniczne o komutacji zewnętrznej (sieciowej) - podstawy

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

REZONANS SZEREGOWY I RÓWNOLEGŁY. I. Rezonans napięć

Prawa Kirchhoffa. I k =0. u k =0. Suma algebraiczna natężeń prądów dopływających(+) do danego węzła i odpływających(-) z danego węzła jest równa 0.

Laboratorium MATLA. Ćwiczenie 6 i 7. Mała aplikacja z GUI

PRZEKSZTAŁTNIKI IMPULSOWE zadania zaliczeniowe

Teoria obwodów. 1. Zdanie: skutek kilku przyczyn działających równocześnie jest sumą skutków tych przyczyn działających oddzielnie wyraża:

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

Podstawowe układy energoelektroniczne

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

R 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.

I. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego, zawierającego elementy R, L, C.

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Zaznacz właściwą odpowiedź

I. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego zawierającego elementy R, L, C.

2.Rezonans w obwodach elektrycznych

Obwody elektryczne prądu stałego

UKŁADY PROSTOWNICZE 0.47 / 5W 0.47 / 5W D2 C / 5W

Ćwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych"

PL B1. Przekształtnik rezonansowy DC-DC o przełączanych kondensatorach o podwyższonej sprawności

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

11. Wzmacniacze mocy. Klasy pracy tranzystora we wzmacniaczach mocy. - kąt przepływu

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Prostowniki. 1. Cel ćwiczenia. 2. Budowa układu.

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

KATEDRA ELEKTROTECHNIKI LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

Wymagania edukacyjne: Elektrotechnika i elektronika. Klasa: 1Tc TECHNIK MECHATRONIK. Ilość godzin: 4. Wykonała: Beata Sedivy

Spis treści 3. Spis treści

Ćwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC

Charakterystyki częstotliwościowe elementów pasywnych

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 2. Analiza obwodów liniowych przy wymuszeniach stałych

Prąd przemienny - wprowadzenie

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 2 REZYSTANCJA WEWNĘTRZNA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

X X. Rysunek 1. Rozwiązanie zadania 1 Dane są: impedancje zespolone cewek. a, gdzie a = e 3

Przekształtniki impulsowe prądu stałego (dc/dc)

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Impedancje i moce odbiorników prądu zmiennego

LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

Przygotowanie do Egzaminu Potwierdzającego Kwalifikacje Zawodowe

Elektrotechnika Skrypt Podstawy elektrotechniki

Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

Prostowniki małej mocy

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI I ENERGOELEKTRONIKI. Prostowniki niesterowane trójfazowe

Pracownia Technik Informatycznych w Inżynierii Elektrycznej

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Transkrypt:

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 stanowi odbiornik RL o danych: R d = 2,7 Ω, L d = 250 mh. Założyć można, że nie występują tętnienia w prądzie obciążenia i d tj. di d /dt = 0. Należy: 1. narysować przebiegi napięcia odbiornika u d i napięcia tyrystora T 1, u 1 na tle napięć zasilających, 2. narysować przebiegi prądu odbiornika i d, prądu tyrystora T 1, i 1 i prądu fazy A, i 11, 3. obliczyć wartość średnią napięcia wyprostowanego U dav, średnią wartość prądu obciążenia I dav, średnią oraz skuteczną wartość prądu tyrystora I 1AV, I 1RMS oraz średnią i skuteczną wartość prądu zasilania I 11AV, I 11RMS. DANE: wartość skuteczna międzyprzewodowego napięcia zasilającego E S = 230 V; rezystancja odbiornika R d = 2,7 Ω; indukcyjność odbiornika L d = 250 mh; kąt opóźnienia załączenia tyrystora α = 60º; częstotliwość napięcia zasilającego f = 50 Hz; pulsacja ω = 2πf = 314,15 rad/s e 1 i 11 T 1 u 1 T 2 T 3 u 2 u 3 i 1 i 2 i 3 i d e 2 i 12 R d u d e 3 i 13 L d i 4 i 5 i 6 T 4 T 5 T 6 u 4 u 5 u 6

ROZWIĄZANIE W prostowniku 6-pulsowym, gdy kąt opóźnienia załączenia równy jest zero, α = 0º, tyrystory przełączają się w tych samych chwilach, co diody, a napięcie wyjściowe równe jest jednemu z sześciu napięć międzyprzewodowych, które w danej chwili ma największą wartość chwilową. Napięcie wyjściowe będzie zatem wyglądać, tak jak poniżej: Można zauważyć, że na jeden okres przebiegu napięcia międzyfazowego 1/f w napięciu odbiornika u d występuje sześć różnych fragmentów napięć międzyprzewodowych. Każdemu napięciu odpowiada inny rozpływ prądów w prostowniku (schemat zastępczy) i dlatego, żeby wyjaśnić działanie prostownika numeruje się odpowiednie przedziały cyframi od 1 do 6. Przykładowo schematowi o numerze 1 odpowiada załączenie w grupie górnej (grupie katodowej) prostownika tyrystora T 1, a w grupie dolnej (anodowej) tyrystora T 5. Tyrystory grupy katodowej przyłączają odpowiednie napięcie fazowe do dodatniego zacisku odbiornika, a tyrystory grupy anodowej do ujemnego zacisku odbiornika. W tym przypadku tyrystor T 1 przyłącza napięcie e 1, a tyrystor T 5 napięcie e 2, dlatego też napięcie odbiornika u d = e 1 -e 2 = e 12. Poniżej przedstawiono wszystkie schematy zastępcze, którym odpowiadają następujące napięcia odbiornika: (1) u d = e 12 ; (2) u d = e 13 ; (3) u d = e 23 ; (4) u d = e 21 ; (5) u d = e 31 ; (6) u d = e 32. Przełączanie tyrystorów z odpowiednim kątem opóźnienia załączenia α, powoduje, że schematy zastępcze są przesunięte w czasie (są opóźnione o kąt α), przy czym kolejność schematów zastępczych zostaje zachowana, ponieważ wynika ona tylko z kolejności napięć fazowych trójfazowego źródła zasilającego.

1 2 3 4 5 6 Wartość średnią napięcia wyjściowego u d, U dav przy kącie α = 0º oznacza się przez U d0 i określa się za pomocą wzoru (1). q UdAV Ud0 Em sin q (1) Co w przypadku, gdy wartość skuteczna napięcia międzyprzewodowego E S = 400 V, a E m = 2 E S = 566 V, daje U d0 = 540 V. Gdy tyrystory prostownika załączane są z kątem opóźnienia załączenia α, wówczas napięcie odbiornika będzie miało wartość średnią mniejszą od wartości średniej tego napięcia dla kąta α = 0º, U dav < U d0. Wzór określający tą zależność przedstawiono poniżej. Należy jednak zaznaczyć, że wzór ten obowiązuje tylko dla ciągłego prądu odbiornika. U dav Ud0 cos (2) W przypadku, gdy prąd odbiornika jest nieciągły i w odbiorniku znajduje się źródło napięcia stałego E d, wówczas korzysta się ze wzoru: E UdAV cos z cos w Ed 1 2 2 q q 2 q Gdzie kąt z zmin 2 2 q m w z Dla prostownika 6-pulsowego minimalny kąt załączenia tyrystorów α zmin = π/2 π/6 = π/3 = 60º. Dla kąta α = 60º, napięcie odbiornika wynosi: UdAV Ud0 cos 540 V cos 60º = 270 V (2)

Wartość średnią prądu I dav wyznacza się z prawa Ohma dla przebiegów stałych. I dav U 270V dav Rd 2,7 100 A Napięcie na przewodzącym tyrystorze T X równe jest zero (u X = U T0 0 V), a w przypadku gdy tyrystor nie przewodzi napięcie u X jest równe napięciu międzyprzewodowemu występującemu pomiędzy jego anodą, a katodą. W przypadku górnych tyrystorów potencjały anod są takie same jak potencjały źródeł fazowych, a potencjały katod tych tyrystorów zależą od tego, w której fazie, w danej chwili, przewodzi tyrystor grupy katodowej. Przykładowo dla tyrystora T 1, napięcie u 1 określa się następująco: u 0 dla1, 2 e dla 3, 4 e dla 5, 6 1 12 13 Napięcie na tyrystorze T 1, u 1 dla kąta α = 0º i dla kąta α = 60º przedstawiono poniżej.

.

Przebiegi prądów odbiornika i d, tyrystora i 1 i prądu fazowego i 11 zostały przedstawione na rysunku poniżej. Niezależnie od kąta opóźnienia załączenia α przebiegi prądów tyrystora i 1 i prądu fazowego i 11 mają ten sam kształt, a jedynie są przesunięte w fazie (o kąt α). Dlatego też wartości średnie i skuteczne tych prądów dla wszystkich tyrystorów i faz są takie same i równe odpowiednio: I 1AV 1 IdAV 33,3 A, ponieważ tyrystory przewodzą prąd i d = I dav przez 1/3 okresu T = 1/f. 3 I11AV 0. 1 I1RMS IdAV 57,7 A, 3 z definicji wartości skutecznej przebiegu prostokątnego o wartości szczytowej I M : DT DT 1 2 1 DT RMS M d M 1d M M T T T 0 0 I I t I t I I D 2 I11RMS IdAV 81,6 A, przy obliczaniu wartości skutecznej przebiegu prostokątnego znak przebiegu jest 3 nieistotny, czyli prąd fazowy prostownika 6-pulsowego, który ma przebieg prostokątny, ma taką samą wartość skuteczną jak wyprostowany przebieg prostokątny o wypełnieniu D = 2/3.

Zadanie 5. 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 = 90º. Obciążenie prostownika stanowi A) źródło prądowe o wydajności I d = 100 A, B) odbiornik rezystancyjny o rezystancji R d = 56 Ω. Należy: 1. narysować przebiegi napięcia odbiornika u d i napięcia tyrystora T 5, u 5 na tle napięć zasilających, 2. narysować przebiegi prądu odbiornika i d, prądu tyrystora T 5, i 1 i prądu fazy A, i 12, 3. obliczyć wartość średnią napięcia wyprostowanego U dav. Ad A) obciążenie w postaci źródła prądu stałego I d zapewnia, że prąd odbiornika jest przez cały okres ciągły.

Wartość średnią napięcia wyprostowanego U dav wynosi: UdAV Ud0 cos 540V cos90º = 0 V Ad B) obciążenie rezystancyjne nie zapewnia, ciągłego prądu odbiornika. Prąd ma kształt taki sam jak napięcie odbiornika (prawo Ohma), jednak tyrystory nie pozwalają na przepływ prądu odbiornika w kierunku przeciwnym do ostrzałkowanego na schemacie. Gdy napięcie odbiornika w przypadku prostownika pracującego przy ciągłym prądzie odbiornika jest ujemne, to napięcie prostownika obciążonego odbiornikiem rezystancyjnym jest równe zero (prąd odbiornika nie płynie).

Wartość średnią napięcia wyprostowanego U dav nie może być wyznaczona ze wzoru UdAV Ud0 cos lecz ze wzoru obowiązującego dla prądów nieciągłych, czyli: 6Em U cos cos 2 dav z w Gdzie α z i α w to kąty załączenia i wyłączenia obserwowane w napięciu międzyfazowym na podstawie przebiegu napięcia wyjściowego u d. Kąty te odpowiednio wynoszą α z = 150º, α w = 180º. 6Em 6 UdAV cos150º cos180º 565, 7 V0,86 1 72,3V 2 2 Można zauważyć, że wartość średnia napięci odbiornika U dav w przypadku pracy przy nieciągłym prądzie odbiornika jest większa niż przy pracy przy ciągłym prądzie odbiornika. Różnice w przebiegach napięcia odbiornika pomiędzy pracą przy obciążeniu rezystancyjny, a pracą przy obciążeniu źródłem prądowym zaczynają się uwidaczniać przy kącie α = 60º, co zostało przedstawione na rysunku poniżej. Wartość średnia napięcia wyjściowego, dla prostownika obciążonego odbiornikiem rezystancyjnym, równa jest zero (U dav =0) dla kąta α = 120º.

POZA ZAKRESEM MATERIAŁU OBOWIĄZUJĄCEGO NA KOLOKWIUM Napięcie na tyrystorze T 5, gdy prąd odbiornika i d płynie jest równe odpowiedniemu napięciu międzyfazowemu. Gdy prąd odbiornika nie płynie i oba tyrystory wcześniej przewodzące odzyskują właściwości blokowania, to napięcie na tyrystorze równe jest napięciu fazowemu ze znakiem dodatnim dla tyrystorów grupy katodowej i ze znakiem minus dla tyrystorów grupy anodowej.

W rzeczywistym prostowniku sytuacja, gdy w tyrystorze po stanie przewodzenia następuje jego wyłączenie i jego napięcie (anoda-katoda) jest dodatnie, jest niemożliwa (dla tyrystora T 5 stan taki występuje w schemacie 6b). Z drugiej strony w prostowniku tyrystorowym równolegle do tyrystora przyłączony jest obwód RC, który ma za zadanie zabezpieczyć tyrystor przed szybkimi zmianami napięcia du/dt. W przypadku, gdy przestaje płynąć w prostowniku prąd, to właśnie obwody równoległe RC będą określać stan pracy prostownika. W przypadku, gdy przestaje płynąć prąd odbiornika, a dany tyrystor wcześniej przewodził, to napięcie na kondensatorze jego obwodu RC jest równe zero. Napięcie tyrystorów równe jest zero jeszcze w dwóch chwilach, tj. gdy pierwsze napięcie międzyfazowe, które występowało na tyrystorze osiąga wartość 0 oraz gdy drugie napięcie na tyrystorze osiąga wartość zero (w przypadku napięcia u 5 na tyrystorze T 5 dotyczy to napięcia e 32 w chwili pomiędzy schematami 3a i 3b oraz napięcia e 12 w chwili pomiędzy schematami 4a i 4b). Do napięcia fazowego występującego na tyrystorze (lub ze znakiem przeciwnym) dodaje się lub odejmuje 1/3 wartości napięcia występującego na tyrystorze w chwili gdy pozostałe napięcia tyrystorów w tej samej grupie są równe zero. W tamtej chwili napięcie na tyrystorze równe jest E T = 3/2 E m, gdzie Em jest amplitudą napięcia międzyfazowego, czyli E T = (1/3)( 3/2) 3 E fm = ½ E fm, gdzie E fm jest amplitudą napięcia fazowego. Wartość 1/3 napięcia na naładowanym kondensatorze bierze się stąd, że na pozostałych kondensatorach tyrystorów napięcia są równe zero, a więc obwód, który reprezentuje omawiany stan wygląda następująco. W pierwszym obwodzie analizuje się jedynie grupę katodową tyrystorów prostownika, następnie eliminuje się rezystory szeregowe obwodu odciążającego, z uwagi na niewielką ich rezystancje w porównaniu z reaktancją pojemnościową kondensatorów. Kolejnym krokiem jest rozłożenie obwodu z naładowanym kondensatorem do napięcia E T wykorzystują zasadę superpozycji na dwa obwody pierwszy obwód oznaczony numerem 3 obwód zmienno prądowy oraz - drugi obwód oznaczony numerem 4 obwód stałoprądowy. Z pierwszego obwodu wynika, że napięcia na kondensatorach równe są fazowemu napięciu występującemu w danej fazie (dla grupy anodowej jest to ujemne napięcie fazowe). Z drugiego obwodu wynika, że napięcia na kondensatorach, których napięcia początkowe wynoszą zero są równe wartości +1/3 E T lub -1/3 E T.

Napięcie na tyrystorze T 5 będzie następujące Prądy odbiornika, tyrystora i prąd fazowy przedstawiono poniżej

Zadanie 6. 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 = 150º. Obciążenie prostownika stanowi źródło prądowe o wydajności I d = 100 A. Należy: 1. narysować przebiegi napięcia odbiornika u d i napięcia tyrystora T 2, u 2 na tle napięć zasilających, 2. obliczyć wartość średnią napięcia wyprostowanego U dav. Wartość średnią napięcia wyprostowanego U dav wynosi: UdAV Ud0 cos 540 V cos150º = -467 V