M I S K O C I E G Y E T E M GÉPÉSZMÉNÖKI ÉS INFOMATIKAI KA EEKTOTECHNIKAI ÉS EEKTONIKAI INTÉZET Összeállította D. KOVÁCS ENŐ DIÓDÁS ÉS TIISZTOOS KAPCSOÁSOK MÉÉSE MECHATONIKAI MÉNÖKI BSc alapszak hallgatóinak MÉÉSI ÚTMUTATÓ 2016.
DIÓDÁS ÉS TIISZTOOS KAPCSOÁSOK MÉÉSE A mérések célja: megismerni az egyés háromfázisú egyenirányító kapcsolásokat valamint a statikus tirisztoros kapcsoló és teljesítményszabályozó működését és tulajdonságait. A mérések elméleti hátterét az előadások anyaga és a kiadott előadás jegyzet (Teljesítményelektronika mechatronikai mérnöki BSc szakos hallgatóknak) tartalmazza. A mérési ismertető csak az elvégzendő mérési feladatok leírására korlátozódik. Mérési helyszín: V. labor, telepített mérés Mérő panel: A méréseket az asztalba (a ferde pultba) épített diódás, tirisztoros és transzformátoros panelek, valamint a terheléseket tartalmazó külön egység segítségével végezzük el. A mérést csak az összeállított mérési kapcsolás gondos ellenőrzése és a mérést vezető tanár engedélye után szabad bekapcsolni. A mérésekről jegyzőkönyvet kell készíteni (mérőcsoportonként), amelynek tartalmaznia kell: a) A mérés helyét és idejét, b) A mérést végzők nevét, NEPTUN azonosítóját c) A mérésben felhasznált mérőeszközök azonosítóit (típus, gyári szám) d) A mérési pontok rövid leírását és a mérés során kapott eredményeket e) A kapott eredmények kiértékelését, összevetését az elméleti eredményekkel, az esetleges eltérések részletes magyarázatát f) A mérési jegyzőkönyvet a mérési csoport tagjai aláírásukkal hitelesítik 1. A MÉÉSI KÖNYEZET Az egyes főbb modulok az ábrán láthatók. Fontos, hogy a méréseket csak feszültségmentes állapotban szabad szétszedni és összeállítani! Dr. Kovács Ernő: Diódás és tirisztoros kapcsolások mérése 2.
2. DIÓDÁS KAPCSOÁSOK MÉÉSE A méréseket a transzformátoros és a diódás modulok és a különálló terhelő elemek panel segítségével végezzük. A) Diódás modul D 1 D 2 D 3 A modul belső összekötéseket tartalmaz, amelyet a kapcsolás összeállításánál figyelembe kell venni! A diódás modul a diódákkal sorba kapcsolva egyegy t is tartalmaz. Ha valamelyik fényesen világít (kismértékű fénykibocsájtás a terheléstől függően lehetséges), akkor a kapcsolást azonnal ki kell kapcsolni és újra bekapcsolni csak a hiba megszüntetése után szabad. D 4 D 5 D 6 B) Diódás terhelés panel A diódás mérések terhelését biztosító modul tartalmaz belső összekötéseket, amelyeket a mérés összeállításánál figyelembe kell venni! Belső összekötések: =1H =680Ω C 1=2x10µF C 2=470µF U o A modulban polarizált kondenzátorok találhatók, amelyek bekötésénél ügyeljünk a polaritásra! Helytelen bekötés elleni védelemre párhuzamosan a kondenzátorokkal dióda került beépítésre. Az U 0 feszültségforráshoz segédfeszültség szükséges, amelyet az asztal alsó csatlakozósáv csatlakozójából nyerünk. Dr. Kovács Ernő: Diódás és tirisztoros kapcsolások mérése 3.
2.1. 1F1U1Ü diódás egyenirányító kapcsolás mérése /S/T 24VAC 0 a b c d A) Állítsa össze a kapcsolást az a terhelés () beiktatásával! Tápfeszültségként a 3x42/24V szekunder feszültségű transzformátor fázis feszültségét használja! Bármelyik fázis kimeneti pontot ( vagy S vagy T) választhatja. A/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a dióda áramát a diódával sorba kötött n eső feszültség B) Állítsa össze a kapcsolást az b terhelés (soros ) beiktatásával! B/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a dióda áramát az ellenálláson eső feszültség Határozza meg azt az α szöget, amellyel a dióda tovább vezet az A pontban mért áramvezetéshez képest! C) Állítsa össze a kapcsolást az c terhelés (párhuzamos C) beiktatásával! A méréseket mindkét kondenzátor esetén végezzük el és az eredményeket hasonlítsuk össze! C/1 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a kimeneti feszültség alakját! C/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a dióda áramát a diódával sorba kötött n eső feszültség Határozza meg, hogy hány fokig vezet a dióda! D) Állítsa össze a kapcsolást az d terhelés (soros U o) beiktatásával! Állítson be U o 15 V feszültséget! Az U o feszültségforrás feszültségét a potenciométerrel tudja állítani. Ügyeljen a helyes polaritásra! D/1 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a kimeneti feszültség alakját! Változtassa az U o feszültség értékét és figyelje meg, hogy hogyan változik a kimeneti feszültség! D/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a dióda áramát az ellenálláson eső feszültség Mérje meg a dióda áramvezetésének szögét két tetszőlegesen választott U o feszültség esetén! 2.2. 1F2U2Ü diódás egyenirányító kapcsolás mérése U o C /S/T 24VAC 0 D 1 D 3 D 4 D 2 U o C a b c d A) Állítsa össze a kapcsolást az a terhelés () beiktatásával! Tápfeszültségként a 3x42/24V szekunder feszültségű transzformátor fázis feszültségét használja! Bármelyik fázis kimeneti pontot választhatja. A/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével egy dióda áramát a diódával sorba kötött n eső feszültség B) Állítsa össze a kapcsolást a b terhelés (soros ) beiktatásával! B/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a terhelés áramát az ellenálláson eső feszültség C) Állítsa össze a kapcsolást a c terhelés (párhuzamos C) beiktatásával! A mérést mindkét kondenzátor segítségével végezzük el! Hasonlítsa össze az eredményeket! C/1 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a kimeneti feszültség alakját! C/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével egy dióda áramát a diódával sorba kötött n eső feszültség Határozza meg, hogy hány fokig vezet a dióda! Dr. Kovács Ernő: Diódás és tirisztoros kapcsolások mérése 4.
D) Állítsa össze a kapcsolást a d terhelés (soros U o) beiktatásával! Az U o feszültségforrás feszültségét a potenciométerrel tudja állítani. Állítson be kb. 15 V feszültséget! Ügyeljen a helyes polaritásra! D/1 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a kimeneti feszültség alakját! Változtassa az U o feszültség értékét és figyelje meg, hogy hogyan változik a kimeneti feszültség! D/2 Mérje meg egy dióda áramát a diódával sorba kötött n eső feszültség Állítsa addig az U o feszültséget, ameddig a dióda árama egy pillanatig nulla nem lesz. Határozza meg, hogy ez milyen U o feszültség esetén következik be! Növelje az U o feszültségét és figyelje meg az áram változását! D/3 Mérje meg a terhelés áramát az ellenálláson eső feszültség 2.3 3F1U3Ü kapcsolás mérése 42/24 VAC u u S u T D 1 D 2 D 3 0 a b A) Állítsa össze a kapcsolást az a terhelés () beiktatásával! Tápfeszültségként a 3x42/24V szekunder feszültségű transzformátor fázis feszültségeit használja! A/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével egy dióda áramát a diódával sorba kötött n eső feszültség Határozza meg méréssel, hogy egy dióda hány fokig vezet. B) Állítsa össze a kapcsolást a b terhelés (soros ) beiktatásával! B/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a terhelés áramát az ellenálláson eső feszültség 2.4 3F2U6Ü kapcsolás mérése 3x42/24 VAC D 1 D 2 D 3 S T D 4 D 5 D 6 a A) Állítsa össze a kapcsolást az a terhelés () beiktatásával! Tápfeszültségként a 3x42/24V szekunder feszültségű transzformátor vonali feszültségeit használja! A/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével egy dióda áramát a diódával sorba kötött n eső feszültség Határozza meg méréssel, hogy egy dióda hány fokig vezet. B) Állítsa össze a kapcsolást a b terhelés (soros ) beiktatásával! B/2 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével a terhelés áramát az ellenálláson eső feszültség B/3 Mérje meg oszcilloszkóp segítségével egy dióda áramát a diódával sorba kötött n eső feszültség b Dr. Kovács Ernő: Diódás és tirisztoros kapcsolások mérése 5.
3. Tirisztoros kapcsolások mérése T 1 T 2 K 1 A tirisztoros modul bekötése. A tirisztoros modul két ellenpárhuzamos tirisztort tartalmaz, amelyek egyik végükön a dobozon belül összekötésre kerültek, a másik végük azonban szabadon konfigurálható. Összekötni csak statikus teljesítményszabályozó üzemmódban szabad (ellenpárhuzamos TIACüzem). K 1 G 1 A méréshez a kapcsolósávban található /3A csatlakozó feszültségét kell a modul os csatlakozójához kapcsolni. Ez a segédfeszültség a tirisztor vezérlőáramkörének szolgáltatja a tápfeszültséget. A mérések során ügyelni kell arra, hogy a tirisztorok gyújtóimpulzusai szinkronban/fázisban legyenek a kapcsolásra kapcsolt feszültséggel! 3.1 1F1U1Ü vezérelt egyenirányító kapcsolás mérése T 1 T 2 K 1 K 1 G 1 fojtó a) b) A) Állítsa össze a kapcsolást az ábra alapján az a) terheléssel ()! Amennyiben az nem világít, akkor fordítsa meg a vezetékeket a tirisztor modul bemeneti pontjain! (szinkronizálás) A/1 Vizsgálja meg oszcilloszkóppal a gyújtóimpulzus alakját! Ehhez csatlakoztassa az oszcilloszkópot a K 1 és G 1 pontokra. A/2 Oszcilloszkóp segítségével állítson be kb. α=60⁰ gyújtási szöget! ajzolja le a feszültség alakját! Mérje meg a kimeneti egyenfeszültséget! A/3 Mérje meg 10⁰ α 170⁰ tartományban 10 különböző gyújtásszögnél a kimeneti áram értékét műszerrel! Ábrázolja az I(α) görbét! B) Állítsa össze a kapcsolást az ábra alapján a b) terheléssel (fojtó)! Állítsa a gyújtásszög szabályzót közepes állásba! Amennyiben az nem világít, akkor fordítsa meg a vezetékeket a tirisztor modul bemeneti pontjain! B/1 Oszcilloszkóp segítségével állítson be kb. α=60⁰ gyújtási szöget! ajzolja le a feszültség és az áram alakját! Mérje meg a kimeneti egyenfeszültséget és áramot! Határozza meg, hogy a tirisztor hány fokig vezet. A/3 Mérje meg 10⁰ α 170⁰ tartományban 10 különböző gyújtásszögnél a kimeneti áram értékét műszerrel! Ábrázolja az I(α) görbét! 3.2 Ellenpárhuzamos tirisztoros kapcsolás mérése (statikus kapcsoló) T 1 K 1 T 2 fojtó K 1 G 1 a) b) Dr. Kovács Ernő: Diódás és tirisztoros kapcsolások mérése 6.
A) Állítsa össze a kapcsolást az ábra alapján az a) terheléssel ()! Amennyiben az nem világít, akkor fordítsa meg a vezetékeket a tirisztor modul bemeneti pontjain! (szinkronizálás) A/1 Oszcilloszkóp segítségével állítson be kb. α=60⁰ gyújtási szöget! ajzolja le a feszültség alakját! Mérje meg a kimeneti feszültség effektív értékét! A/2 Mérje meg 10⁰ α 170⁰ tartományban 10 különböző gyújtásszögnél a kimeneti áram és feszültség effektív értékét műszerrel! Ábrázolja az P(α) kimeneti teljesítmény görbét! B) Állítsa össze a kapcsolást az ábra alapján a b) terheléssel (fojtó)! Állítsa a gyújtásszög szabályzót közepes állásba! Amennyiben az nem világít, akkor fordítsa meg a vezetékeket a tirisztor modul bemeneti pontjain! B/1 Oszcilloszkóp segítségével állítson be kb. α=60⁰ gyújtási szöget! ajzolja le a feszültség és az áram alakját! Mérje meg a kimeneti feszültség és áram effektív értékét! A/3 Mérje meg 10⁰ α 170⁰ tartományban 5 különböző gyújtásszögnél a kimeneti áram effektív értékét műszerrel! Ábrázolja az I(α) görbét! 4. Irodalom 4.1 Kötelező irodalom Dr. Kovács Ernő: Teljesítményelektronika 4.2. A felkészüléshez ajánlott irodalom Magyar nyelven: [1] TietzeSchenk: Analóg és digitális áramkörök, Műszaki Könyvkiadó, 1990. [2] Herpy: Analóg integrált áramkörök, Műszaki Könyvkiadó, 1973 Idegen nyelven [1] Millmann: Microelectronics, McGrawHill, 1992 [2] Winzer: inear Integrated Circuits, Saunders College Publishing, 1992 [3] SavantodenCarpenter: Electronic Design, Benjamin/Cummings Publishing, 1991. Dr. Kovács Ernő: Diódás és tirisztoros kapcsolások mérése 7.