sprawko l1.odt

(1097 KB) Pobierz

 

Wydział Inżynierii Produkcji

Laboratorium Energoelektroniki

Rok akademicki 2011/2012

ĆWICZENIE:

 

Ćwiczenie numer 1

Falowniki

DATA WYKONANIA ĆWICZENIA:

09.12.2011

SPRAWOZDANIE TERMIN

DATA ODDANIA:

16.12.2011

TEMAT: Falownik trójfazowy

SKŁAD GRUPY:

Beata Bieńkowska

Karolina Pakulska

Daryna Arefieva

Michał Laszczka

 

GRUPA:
ID-AO-31

 

Zespół 6

OCENA:

 

1.                  Cel ćwiczenia.

Rejestracja stanów nieustalonych w obwodach RL, RC oraz RLC.

 

2.                  Stany nieustalone

Stan nieustalony (stan dynamiczny) w obwodzie ma miejsce wtedy, kiedy podczas przewodzenia

prądu zmianie ulegają parametry obwodu (rezystancja indukcyjności lub pojemności), lub kiedy

obwód zostaje załączony do źródła napięcia (lub prądu) albo wyłączony. Zwykle przyjmuje się, że

zmiana stanu obwodu, zachodzi w chwili t =0.

 

3.                 Teoretyczne wprowadzenie

 

                     Obwód RC

Napięcie na zaciskach szeregowego połączenia elementów R,C (rys.1) wyraża się wzorem :       



                                                                                                                     

przy czym i - natężenie prądu w obwodzie,  u - napięcie zasilania układu,       

uc - napięcie na kondensatorze,  R - rezystancja obwodu.                 

Podstawiając do powyższego wzoru wyrażenie na natężenie prądu w kondensatorze:                                  



otrzymujemy równanie różniczkowe :                     



Równanie różniczkowe uproszczone wyraża się wzorem :    



                    

 

    Rozwiązaniem ogólnym powyższego równania uproszczonego jest równanie      



nazywane wzorem Helmholtza:                                                  

                                        

przy czym A - stała dowolna, a t = RC jest stałą czasową obwodu RC.          

Odwrotność stałej czasowej t, nazywamy stałą tłumienia a= 1/RC.         

 

                     Obwód RL

Napięcie na zaciskach szeregowego połączenia elementów R,L wyraża się     



wzorem :                                                                      

                                                                                                                                      

gdzie i - natężenie prądu w obwodzie,  u - napięcie zasilające obwód,       

R - rezystancja obwodu, zaś uL - napięcie na cewce wyrażone wzorem:



gdzie L - indukcyjność obwodu.                        

Równanie różniczkowe uproszczone dla prądu przejściowego przybiera postać     



gdzie ip - składowa przejściowa natężenia prądu,                              

                                                                                             

    Rozwiązaniem ogólnym powyższego równania uproszczonego jest równanie      

nazywane wzorem Helmholtza:                                                   



przy czym  A - stała dowolna, a t = L/R jest stałą czasową obwodu R,L.         

Odwrotność stałej czasowej t, nazywamy stałą tłumienia a= R/L.  

Stała czasowa charakteryzuje prędkość zmniejszania się prądu ip.

Gdy stała czasowa jest mała (tłumienie duże), wówczas krzywa wykładnicza jest stroma, wobec czego wielkość ip maleje prędko.  

Jeśli natomiast stała czasowa jest duża (tłumienie małe), wówczas krzywa wykładnicza jest płaska, więc wielkość ip maleje stosunkowo powoli.   

Gdy t > 5t, wówczas e - t/t  < 0.01, wskutek czego prąd przejściowy ip staje się nieznaczny,  a prąd całkowity osiąga wartość ustaloną. 

 

                     Obwód RLC

Napięcie na zaciskach szeregowego połączenia elementów R,L,C wyraża się wzorem :                                                                  

                                                                                                                       

przy czym i - natężenie prądu, u - napięcie zasilania, uc - napięcie na       

kondensatorze, zaś R i L - odpowiednio rezystancja i indukcyjność obwodu.     

Podstawiając do powyższego wzoru wyrażenia :                                  

                                              ,   oraz                                             

otrzymujemy równanie różniczkowe drugiego rzędu :                             

                                                                                                      

 

 

Równanie różniczkowe uproszczone wyraża się wzorem :                          

                                                                                      

Równanie charakterystyczne powyższego równania różniczkowego ma postać :

                                                                                                             

 

a pierwiastki tego równania są równe :    





                                  

    

a - stała tłumienia               



W obwodach RLC można wyodrębnić trzy przypadki obwodów w zależności od znaku wyróżnika równania charakterystycznego :                                                          

1)                 obwód aperiodyczny - gdy zachodzi relacja

                                                       

wówczas równanie charakterystyczne ma dwa (różne) ujemne pierwiastki



rzeczywiste s1 i s2  (s1<0,  s2<0  i  s1¹ s2);

2)                 obwód aperiodyczny graniczny - gdy spełniony jest warunek                                                                  

              w tym przypadku istnieje jeden ujemny pierwiastek rzeczywisty s1=s2=-a ;



3)                 obwód oscylacyjny - istnieje wówczas, gdy

                                                                             

              W tym przypadku równanie charakterystyczne ma dwa różne pierwiastki

zespolone       oraz   .     

w - pulsacja drgań nietłumionych                     

wo - pulsacja drgań własnych obwodu                 

 

4.                  Przebieg ćwiczenia.

Do rejestracji stanów nieustalonych badanych w ćwiczeniu posłużyliśmy się cyfrowym oscyloskopem

HP54600B z pamięcią. W panelu wyzwalania ustawiliśmy tryb wyzwalania jednokrotnego ("single").

Przebiegi "wolne" (o względnie dużej wartości stałej czasowej) obserwowaliśmy przy włączonej funkcji Roll.

Przygotowaliśmy oscyloskop do rejestracji automatycznej: ustawiliśmy odpowiednią wartość poziomu

wyzwalania, wybraliśmy zbocze sygnału wyzwalającego i włączyliśmy rejestrację (klawisz RUN).

 

                     Ćwiczenie 1 – obwód RC



Dane:

R = 1,6 kΩ

C = 90 μF

wzmocnienie = 1V na centymetr

zbocze – rosnące

poziom wyzwalania 1,5V

podziałka czasu  1 kratka - 200ms

Obliczenia:

τ = R*C = 1.6 kΩ * 90 μF = 0,144 s

t = 5τ = 0,72 s

= - 6,9(4) [Hz]





                     Wnioski

Podczas badania układu RC zauważyliśmy, że podczas zmiany rezystancji i pojemności zmienia się także długość stałej czasowej. Kąt nachylenia charakterystyki staje się coraz mniejszy podczas zwiększania rezystancji i pojemności. Parametry oscyloskopu zostały dobrze dobrane, podstawa czasu jest dość mała, także dość dokładnie możemy określić stałą czasową τ  oraz czas t.

 

                     Ćwiczenie 2 – obwód RL



Dane:

R = 660 Ω

C = 210  μF

wzmocnienie = 50mV na centymetr

zbocze – rosnące

poziom wyzwalania -  1,5V

podziałka czasu  1 kratka - 50ms

Obliczenia:

τ = L/R

L = τ * R = 50ms  * 660 Ω = 3,3 H

= - 200

 



                    

Wnioski

W układzie RL widać, ze podstawa czasu została dobrze dobrana, ponieważ pamięć oscyloskopu włącza się, gdy poziom wyzwalania zostanie po raz pierwszy przekroczony. Może on zostać przekroczony przez, na przykład zakłócenia, co miało miejsce w powyższym przypadku, co ilustruje zdjęcie. Układ działa poprawnie, a widać to na zdjęciu, ponieważ oscyloskop został poprawnie ustawiony (roll, zbocze rosnące, odpowiedni poziom wyzwalania). Jest to układ zgodny z teorią, obliczenia się zgadzają i są sensowne,wykres wygląda tak,jak teoretycznie ma wyglądać wykres przebiegu prądu  obwodu RL w stanie nieustalonym.

 

 

                     Ćwiczenie 3 – Obwód RLC



Dane:

R = 660 Ω

C = 210  μF

wzmocnienie = 50mV na centymetr

zbocze – rosnące

poziom wyzwalania -  1,5V

podziałka czasu  1 kratka – 500ms

L = 3,3 H

Obliczenia:

 

                     = = 250, 7132 Ω  <  R = 660 Ω   obwód aperiodyczny

       ...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin