Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
M2B-EPA
07.10.2010
Laborator 1 Sarcini neliniare. Redresorul necomandat Redresare – transformarea curentului alternativ în curent continuu. Redresoare – circuite care realizează această transformare, care pot furniza
la ieşire o tensiune reglabilă (comandate) sau o tensiune fixă (necomandate). Ele pot fi alcătuie din diode redresoare semiconductoare şi/sau tiristoare. a)
Redresorul monofazat monoalternanţă
Redresoarele monofazate pot face redresarea unei singure alternanţe sau a ambelor semialternanţe ale tensiunii alternative de alimentare. Funcţionarea este strâns legată de natura sarcinii conectate la ieşire. În continuare se va studia un astfel de redresor cu sarcină de tip RC.
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Datele folosite pentru simulare sunt următoarele (Simulation Control):
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 2 - tensiunea la bornele sarcinii
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 4 - analiza FFT a curentului absorbit de la reţea în regim stabilizat
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Calculul THDi se face aplicând următoarea formulă: THDi
I 2
=
2
2
+ I 3
+ I 4
2
+
....
I 1
Folosind metoda FFT din PSIM şi aplicând formula de mai sus obţinem: 4.83
THD i
THD i
2
=
=
74.51%
+ 2.03
2
+ 0.57
2
+ 0.48
2
+ 0.40
2
+ 0.17
2
+ 0.21
2
+ 0.13
2
7.13
- dacă calculăm până la armonica a 9 –a
Se vor studia aceleaşi forme de undă dar pentru următoarele date numerice: R s
=
C s
=
U L R
=
=
=
45 Ω 0.01 F
230 V
0.01 H 4.5Ω
Schema PSIM se păstrează, modificându-se doar datele numerice :
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 6 - curentul la bornele sarcinii
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 8 – curentul absorbit de la reţea
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 10 - puterea absorbită de la reţea - valoare efectivă
Calculul THD THD i
THD i
i :
4.24
2
=
=
75 52.%
+1.83
2
+ 0.51
2
+ 0.39
2
+ 0.36
2
+ 0.14
2
+ 0.15
6.20
- dacă calculăm până la armonica a 9 –a
2
+ 0.11
2
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
- pentru redresoarele de mică putere se utilizează de obicei filtre C sau RC care sunt mai simple, au gabarit redus şi sunt mai ieftine, cu toate că au o eficacitate mai mică şi cădere de tensiune mai mari decât filtrele LC.
b) Redresorul monofazat în punte
În continuare se va studia un astfel de redresor cu sarcină de tip RC.
Fig.3 – Schema PSIM a redrosorului monofazat în punte
Datele numerice introduse pentru componenetele din Fig.3 sunt afişate corespunzător în schema PSIM prezentată mai sus. Se vor vizualiza: - curentul şi tensiunea la bornele sarcinii;
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 11 - curentul la nivelul sarcinii
Grafic 12 - tensiunea la nivelul sarcinii
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 13 - curentul absorbit de la reţea
Grafic 14 - analiza FFT a curentului absorbit de la reţea
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 15 - valoarea efectiva a puterii absorbite de la reţea
Calculul THDi se face aplicând următoarea formulă: 2
THDi
=
I 3
+ I 5
2
+ I 7
2
+
....
I 1
Folosind metoda FFT din PSIM şi aplicând formula de mai sus obţinem:
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat. R s
=
C s
=
U L R
=
=
=
45 Ω 0.01 F
230 V
0.01 H 4.5Ω
Schema PSIM se păstrează, modificându-se doar datele numerice :
Fig.4 – Schema PSIM a redrosorului monofazat in punte cu sarcină RC (cu date numerice modificate)
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 17 - tensiunea la nivelul sarcinii
Grafic 18 - curentul absorbit de la reţea
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 19 - analiza FFT a curentului absorbit de la reţea
Grafic 20 - valoarea efectiva a puterii absorbite de la reţea
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Calculul THD THD i
THD i
i :
2.63
2
=
=
38 .31.%
+ 0.36
2
+ 0.35
2
+ 0.15
2
7.00
- dacă calculăm până la armonica a 9 –a
Observaţii la redresorul monofazat în punte:
- prin utilizarea unui filtru capacitiv se urmărește obținerea unor tensiuni continue cu un factor de formă cât mai bun pentru alimentarea sarcinilor de curent continuu sensbile la acest parametru; - THDi la redresorul monofazat în punte este mai redus decât la cel monofazat monoalternanță studiat anterior, deci randamentul său este mai bun; - se poate demonstra matematic că partea (componenta) continuă a curentului de care iese din puntea redresoare circulă prin sarcina de c.c, iar componenta alternativă circulă prin filtrul capacitiv ; - tensiunea medie la ie șirea unui redresor care funcționează în regim de curent întrerupt este dependentă de curentul de sarcină ; - pe măsură ce crește curentul cerut de sarcina de curent continuu am observat că tensiunea continuă măsurată la bornele condensatorului scade; pe de altă parte dacă acest curent scade, tinzând spre zero, tensiunea la
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
În continuare se va studia un astfel de redresor cu sarcină de tip RC.
Fig.5 – Schema PSIM a redrosorului necomandat trifazat cu sarcină RC
Datele numerice introduse pentru componenetele din Fig.3 sunt afişate corespunzător în schema PSIM prezentată mai sus. Se vor vizualiza: - curentul şi tensiunea la bornele sarcinii; - curentul absorbit de la reţea; - analiza FFT a curentului absorbit de la reţea; - puterea absorbită de la reţea.
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 21 - curentul la nivelul sarcinii
Grafic 22 - tensiunea la nivelul sarcinii
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 23 – curentul absorbit de la reţea – cele trei faze
Grafic 25 – analiza FFT pentru curentul absorbit de la reţea
Grafic 24 – curentul absorbit de la reţea – detaliu faza A
Grafic 26 – puterea activă absorbită de la reţea
Calculul THDi se face aplicând următoarea formulă: THDi
=
I 5
2
+ I 7
2
+ I 9
2
+ ...
I 1
Folosind metoda FFT din PSIM şi aplicând formula de mai sus obţinem: THD i
THD i
Grafic 27 – puterea reactivă absorbită de la reţea
=
9.60%
0.8 =
2
+ 0.53
2
10
- dacă calculăm până la armonica a 9 –a
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Se vor studia aceleaşi forme de undă dar pentru următoarele date numerice: R s
=
C s
=
U L R
=
=
=
45 Ω 0.01 F
230 V
0.01 H 4.5Ω
Schema PSIM se păstrează, modificându-se doar datele numerice :
Fig.6 – Schema PSIM a redrosorului necomandat trifazat cu sarcină RC (cu date modificate)
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 29 - tensiunea la nivelul sarcinii
Grafic 30 – curentul absorbit de la reţea – cele trei faze
Tehnici şi echipamente pentru calitatea energiei Lab1 – Sarcini neliniare. Redresorul necomandat.
Grafic 31 – curentul absorbit de la reţea – detaliu faza A
Grafic 33 – puterea activă absorbită de la reţea
Grafic 32 – analiza FFT pentru curentul absorbit de la reţea
Grafic 34 – puterea reactivă absorbită de la reţea
Calculul THDi se face aplicând următoarea formulă: THDi
I 5
=
2
+ I 7
2
+ I 9
2
+ ...
I 1
Folosind metoda FFT din PSIM şi aplicând formula de mai sus obţinem: THD i
