Labosiee.doc

Laboratorijske vježbe iz predmeta Energetska elektronika 1. Vježba Zadan je ispravljač prema sl. 1. 3 + ~

5 mreža otpora

Vi

VO

RS 4 1

2 Sl. 1. Ispravljač

U energetskoj elektronici se mjere po dva signala najednom da bi se vidjelo u kakvom su odnosu. a) Nacrtajte valne oblike ispravljene struje i napona. Struja se mjeri na šantu (1-2), a napon na stezaljkama (1-3). Kakva mora biti vrijednost šanta RS da bi rezultati bili mjerodavni? Što se događa kada je mjerni otpornik prevelik, a što kada je mjerni otpornik premali? b) Izmjerite minimalnu i maksimalnu vrijednost ispravljenog napona te odredite VO(MAX)  VO(MIN) valovitost izlaznog napona ΔVO ako vrijedi ΔVO  . VO(AV) c) Na osnovi izmjerene maksimalne vrijednosti struje, njenog valnog oblika i uputa u prilogu (formule za efektivne vrijednosti različitih valnih oblika) izračunajte efektivnu vrijednost ispravljene struje i izračunajte faktor snage promatranog ispravljača ako P VO  I O VO2 / Rmreže  vrijedi ( pf )   . S VI  I I VI  I I

2. Vježba Zadan je silazni istosmjerni pretvarač (čoper) prema sl. 2.

Sl. 2. Glavni i upravljački krug istosmjernog pretvarača

Važno je primijetiti da referentne točke glavnog (energetskog) kruga (debele linije) i upravljačkog kruga (tanke linije) nisu na istom potencijalu. Zato je potrebno upotrijebiti transformator. Na taj način se potencijal upravljačkog kruga prilagođava potencijalu tranzistora u glavnom krugu. Iz istog je razloga potrebno provjeriti da li je osciloskop napajan preko odvojnog (220/220) transformatora. a) Podesite potenciometar tako da žarulja na izlazu glavnog kruga svijetli. Zatim nacrtajte valne oblike napona na pinu 5 i pinu 14 PWM regulatora (UC3854). Koju funkciju čip obavlja s promatranim signalima? Koja je uloga operacijskog pojačala na izlazu upravljačkog stupnja? b) Izmjerite frekvenciju pilastog napona na pinu 14. Kako frekvencija lokalnog oscilatora utiče na upravljački signal, a kako na vrijednost izlaznog napona glavnog kruga? c) Izmjerite izlazni napon pri faktoru vođenja D = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 te nacrtajte upravljačku karakteristiku silaznog istosmjernog pretvarača. d) Koliki su gubici u primjeru kada je izlazni napon ½ ulaznog napona u primjeru kada je upotrijebljen silazni pretvarač i kada je upotrijebljen djelitelj napona. Pretpostavite idealan tranzistor. e) Umjesto silaznog pretvarača na izlaz priključite pretvarač "sa zavojnicom". Odredite o kojem spoju se radi i nacrtajte njegovu upravljačku karakteristiku.

3. Vježba

Zadan je izmjenični regulator. Regulatori izmjenične struje su sklopovi koji se mogu upotrijebiti za regulaciju rasvjete, ali i za regulaciju brzine vrtnje asinkronog stroja. COMP1

5

COMP2

TH1

4

3

E1 R1

TH2

2

R2

1

Sl.3. Izmjenični regulator 0.1k

E1.I [A] R1.V [V] 15 * COMP1.VAL + -0.105k 15 * COMP2.VAL + -0.125k

50 0 -50 -0.1k -0.15k 0

5m

10m

15m

20m

25m

30m

35m

40m t [s]

Sl. 4. Karakteristični valni oblici dobiveni simulacijom izmjeničnog regulatora

1. Izmjerite napon izvora (efektivnu i maksimalnu vrijednost) na izvoru napajanja (transformator). Zatim izmjerite struju trošila (1-2), napon na trošilu (1-3). 2. Izračunajte otpor i snagu trošila pri različitim kutevima upravljanja (vidi tablicu) ako se efektivna vrijednost napona računa prema: Vrms 

α 1  sin 2α 1    π  2π 

Vmax 2

i I rms 

α 1  sin 2α 1    π  2π 

I max 2

te ako vrijedi ( pf ) 

gdje je P radna , S prividna snaga trošila.

P S

R

Napon Kut napajanja upravljanja V, V α, ˚ kut upravljanja

Vrms, V

Irms, A

Vmax

I max

2

pf)

(

2

f)

(p

V I

S, VA

P, W

V·IRMS

VRMS·IRMS

(pf) α 1  sin 2α 1    π  2π 

0˚ 20˚ 30˚ 45˚ 60˚ 80˚ 90˚ 120˚ 150˚ 170˚ 180˚

3. Skicirajte karakteristiku P(α) i S(α). 4. Skicirajte valni oblik okidnog signala tiristora (4-5) i usporedite ga s simuliranim valnim oblicima. Može li priloženi spoj raditi kao izmjenjivač. Obrazložite odgovor.

4. Vježba

Kod ove vježbe je najprije potrebno odrediti o kojem pretvaračkom spoju je riječ. Ponuđene su dvije opcije a) uzlazni pretvarač i b) silazno - uzlazni pretvarač (sl. 5).

Sl. 2. istosnjerni pretvarač a) uzlazni, b) silazno - uzlazno i upravljački krug koji je potrebno dodijeliti jednom od njih

a) Promjenom položaja potenciometra (promjenom intenziteta svjetlosti žaruljice u energetskom krugu) odredite o kojem spoju (sl. 5.a ili 5.b) je riječ. b) Svoj zaključak provjerite mjerenjem polariteta napona na učinskomm otporniku (otpornik u energetskom krugu). Utemeljite odgovor. c) Izmjerite izlazni napon (može i napon na učinskom otporniku) pri faktoru vođenja D = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 te nacrtajte upravljačku karakteristiku promatranog istosmjernog pretvarača. d) Izmjerite frekvenciju pilastog napona na pinu 14. e) Je li prisutano karakteristično zujanje pretvarača? f) Povežite odgovore pod d) i pod e) imajući u vidu da je područje čujnosti 20 kHz te utemeljite odgovor koji ste dali pod e. g) Zašto su referentne točke (mase) energetskog kruga i upravljačkog kruga za slučaj a) na istom potencijalu, a za slučaj b) na različitom? h) U kojem slučaju je moguće izostaviti prilagodni član (UA741), a da se djelovanje sklopa ne promijeni? Utemeljite odgovor.