Elektriska Drivsystem Laboration 3 Likriktarkopplingar. Likriktare uppbyggda av dioder och tyristorer. Teori: Alfredsson, Elkraft, Kap 5

Transkript

1 Elektriska Drivsystem Laboration 3 Likriktarkopplingar Laborant: Datum: Medlaborant: Godkänd: Likriktare uppbyggda av dioder och tyristorer Teori: Alfredsson, Elkraft, Kap 5 Förberedelseuppgifter: Ostyrda likriktare U L1 L2 L3 N A1 LM A2 F1 F2 U 1. En likströmsmotor ska matas från en sexpuls diodbrygga. Linjeström och fasspänningen för fas L1 samt trefaseffekten från växelströmmatningen ska mätas. På likströmssidan ska ankarströmmen, ankarspänningen och magnetiseringsströmmen mätas. Fullborda kopplingsschemat i figuren ovan och rita in behövliga instrument. 2. Dioderna vi ska använda är märkta 6 A, 500 V. Vilken märkström får en sexpulsbrygga? I n,brygga : 3. De största förlusterna för en diodbrygga orsakas av spänningsfallet över dioderna. Hur stor blir verkningsgraden för en sexpulsbrygga som matas med en växelspänning med fasspänningen 100 V. Bryggan avger likströmmen 3,5 A. η = Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén

2 4. Vilken är den teoretiska kvoten mellan en sexpulsbryggas likspänning och den matande trefasspänningens huvudspänning? U d /U h = Styrda likriktare 5. Skissa kurvorna för u d i nedanstående rutor för tvåpulslikriktare med resistiv och resistiv/induktiv last. u d vid R-last u d vid R-last u d vid R/L-last u d vid R/L-last 6. Beräkna U d för tvåpuls likriktaren vid styrvinkeln och med och utan glättning. Fasspänningen är 130 V. Utan glättning: U d, = U d, = Med glättning: U d, = U d,60 = 7. Föreslå en metod för att kunna ställa in styrvinkeln och med hjälp av oscilloskopet. Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén

3 Ostyrda likriktare Utrustning, Kopplingsplatta med sex dioder Trefas nätaggregat Minnesoscilloskop med dämpningsprob och tångamperemetertillsats. 2 belastningsresistorer, 33 Ω. 3 digitala multimetrar 2 amperemetrar, vridjärn 3-fas effektmätare Momentvåg Likströmsmotor med vridresistor, 300 Ω. Effektanalysator Utförande Diodbryggan matas från ett variabelt trefas växelspänningsaggregat. Magnetiseringen av likströmsmotorn matas från ett fast 220 V likströmsuttag. Spänningen anpassas till den önskade genom spänningsdelning med en vridresistor 300 Ω. Spänningarna och likströmmens medelvärde mäts med digitala multimetrar. Likströmmens effektivvärde mäts med vridjärnsinstrument. Mätning: Trefas diodbrygga Koppla upp en sexpuls-tvåvägs-likriktare. Ställ in växelspänningen så att fasspänningen blir ca 100 V. Belasta med resistorerna så att likströmmen blir ca 3,5 A. U 1 (V) I 1 (A) P (W) U d (V) I d Beräkna: U 1 U d = ηbrygga = 3 Frågor: Är kvoterna rimliga. Jämför med förberedelseuppgifterna. Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén

4 Mätning med oscilloskop Ta också upp spänningskurvan för likspänningen och strömkurvan för fas L1 på ocscilloskop. Trigga på line. Rita av kurvorna i nedanstående rutor med stödlinjer för trefas. Ange skalorna. Mätning med effektanalysator Koppla in effektanalysatorn. Koppla spänningsanslutningarna till fasspänningen i fas L1 och strömtången till linjeströmmen från fas L1. Mät strömmen övertonshalt, THD i, samt effektfaktorerna PF och cos ϕ. THD i PF cos ϕ Frågor Varför har strömmen så hög övertonshalt? Vilken skillnad är det på de två effektfaktorerna, PF och cos ϕ.? Koppla in likströmsmotorn som last. Magnetisera motorn till märkström. Mata ankaret från likriktarbryggan. Fasspänningen injusteras till 100 V. Motorn belastas med momentvågens likströmsgenerator så att strömmen blir ca 3,5 A. Mät strömmen övertonshalt THD i, samt effektfaktorerna PF och cos ϕ. THDi PF cos ϕ Fråga Hur har faktorerna ändrats och vad är orsaken till ändringarna? Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén

5 Styrda likriktare Utrustning 2 kopplingsplattor med tre tyristorer. Styrbox för 6 tyristorer Trefas nätaggregat Minnesoscilloskop med dämpningsprob och tångamperemetertillsats. 2 belastningsresistorer, 33 Ω Trefas belastningsreaktans 3 digitala multimetrar 2 amperemetrar, vridjärn Effektanalysator Momentvåg Likströmsmotor med vridresistor, 300 Ω. Utförande Tyristorbryggan matas från ett variabelt trefas växelspänningsaggregat. Spänningarna på båda sidor samt likströmmens medelvärde mäts med digitala multimetrar. Växelströmmen och likströmmens effektivvärde mäts med vridjärnsinstrument. Effekten mäts med effektanalysatorn som ansluts till en fasspänning och linjeströmmen. Mätning: Enpuls tyristorbrygga Koppla en schemat. Ställ in växelspänningen så att fasspänningen blir ca 130 V. Belasta med resistorerna så att likströmmen blir ca 3,5 A. Ta upp likspänning och växelström på oscilloskopet. Trigga på line. 0 U 1 (V) I 1 (A) P (W) U d (V) I RMS I d cos φ PF Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén

6 Beräkna: 0 P d = U d I d P d /P I RMS / I d Frågor: 1. Är kvoten mellan likströmseffekten, P d och växelströmseffekten, P, rimlig. Hur ändras den med styrvinkeln och varför? 2. Hur ändras kvoten mellan likströmmen effektivvärde, I RMS och det likriktade medelvärdet, I d med styrvinkeln? Vad är orsaken till ändringen? 3. Hur ändras effektfaktorerna med styrvinkeln? Vad är det som orsakar ändringen? Mätning med oscilloskop Ta också upp spänningskurvan för likspänningen och strömkurvan för växelströmmen på ocscilloskop. Ställ in styrvinkeln på. Rita av kurvorna i nedanstående rutor med stödlinjer för trefas. Ange skalorna. u d vid. i 1 vid. Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén

7 Mätning: Tvåpuls tyristorbrygga Koppla enligt schemat. Bryggan är en tvåpuls tvåvägs styrd likriktare. Ställ in växelspänningen så att fasspänningen blir ca 130 V. Ställ in likströmmen på ca 3,5 A. Ta upp likspänning och växelström på oscilloskopet. Trigga på line. a) Resistiv last. Belasta med enbart resistorerna. b) Glättning. Belasta med resistor och induktans. Ställ in reaktorn så att den ger maximal induktans. Använd alla tre lindningarna. R RL U 1 (V) I 1 (A) P (W) U d (V) I RMS I d cos φ PF Beräkna: R RL P d = U d I d P d /P I RMS / I d Frågor: 1. Vilken effekt har glättningen på likspänningen, U d? 2. Hur förändras kvoten mellan likströmseffekten, P d och växelströmseffekten, P, genom glättningen? Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén

8 2. Hur ändras kvoten mellan likströmmen effektivvärde, I RMS och det likriktade medelvärdet, I d genom glättningen? Vad är orsaken tilländringen? 3. Hur ändras effektfaktorerna med glättningen? Vad är det som orsakar ändringen? Mätning med oscilloskop Ta också upp spänningskurvan för likspänningen och strömkurvan för växelströmmen på ocscilloskop. Ställ in styrvinkeln på. Rita av kurvorna i nedanstående rutor med stödlinjer för trefas. Ange skalorna. Resistiv last. u d vid. Resistiv last. i 1 vid. Glättning. u d vid. Glättning. i 1 vid. Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén

9 Motorlast Bryggan från föregående mätning används. Likströmsmotorn koppas in som last. Den magnetiseras med märkströmmen 0,55 A. Belastningen justeras in så att ankarströmmen till motorn blir 5 A. Mätning med effektanalysator Gör avläsningar från effektanalysatorn. Koppla spänningsanslutningen till fasspänningen i fas L1 och strömmen till linjeströmmen från fas L1. Ställ in styrvinkeln på. Mät strömmens övertonshalt, THD i, samt effektfaktorerna PF och cos ϕ. THD i PF cos ϕ Ändra styrvinkeln uppåt och nedåt och iaktta vilken effekt ändringarna har på mätstorheterna. Ökar eller minskar THD i med styrvinkeln? Ökar eller minskar PF med styrvinkeln? Ökar eller minskar cos ϕ med styrvinkeln? Övertoner Ställ styrvinkeln på. Motorn belastas enligt föregående uppgift. Titta på övertonsspektrat för strömmen. Övertoner har index från 2 och uppåt. Vilka är det störst övertonerna? Ange procentsatserna och frekvenserna för det tre största övertonerna. _ Elektriska Drivsystem Page / Göran Sidén