Versuch: Dreiphasiger netzgeführter Stromrichter (B6C)

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1 Praktikum Leistungselektronik (Im Rahmen des Komplexpraktikums Elektrotechnik) Versuch: Dreiphasiger netzgeführter Stromrichter (B6C) 1 Versuchsziel Kennenlernen der Funktionsweise konventioneller leistungselektronischer Bauelemente (Dioden, Thyristoren). Kennenlernen der Funktionsweise und des Betriebsverhaltens eines vollgesteuerten Sechspuls-Gleichrichters in Brückenschaltung (B6C) bei Anschluss unterschiedlicher Verbraucher. Ermittlung und Beurteilung von Leistungs- und Oberschwingungsverhältnissen am Netzanschlusspunkt. 2 Voraussetzungen Unter Bezugnahme auf die Vorlesungen und Übungen der Lehrveranstaltung Leistungselektronik I werden folgende Kenntnisse vorausgesetzt: Statisches und dynamisches Verhalten sowie Kenn- und Grenzwerte von Leistungsdioden und -thyristoren Strom- und Spannungsbeanspruchungen leistungselektronischer Bauelemente in ein- und dreiphasigen netzgeführten Stromrichterschaltungen Steuergesetze/-kennlinien für charakteristische Schaltungsstrukturen und Lastbedingungen Belastungskennlinien und Einflussgrößen Ermittlung/Berechnung der im Verbraucher umsetzbaren Wirkleistung bei unterschiedlichen Last- und Steuerverhältnissen Strom-, Spannungs-, Leistungs- und Oberschwingungsverhältnisse am Netzanschlusspunkt Das Praktikum setzt die umfassende Kenntnis aller einphasigen und dreiphasigen netzgeführten Gleichrichterschaltungen voraus. 1

2 3 Versuchsdurchführung ACHTUNG ALLE UMBAUTEN DER VERSUCHSANLAGE SIND IM SPANNUNGSLOSEN ZUSTAND DURCHZUFÜHREN! 3.1 Messen Sie bei ohmscher Last 3.2 Messen Sie bei ohmsch-induktiver Last 3.3 Messen Sie bei ohmsch-induktiver Last mit Freilaufdiode Freilaufdiodenspannung und -strom Messen Sie bei ohmsch-induktiver Last mit Zusatzspannung bei dem charakteristischen Steuerwinkel = 110 auf! 1 Oszilloskop-Einstellung B6C_Netz+Gleich.set laden 2 Oszilloskop-Einstellung B6C_Netz+Thyr.set laden 3 Oszilloskop-Einstellung B6C_Netz+Freilauf.set laden 2

3 3.5 Messen Sie für den ohmsch-induktiven Lastfall netzseitig die/den Scheinleistung S Scheinleistung der Grundschwingung S 1 Wirkleistung P Blindleistung Q Blindleistung der Grundschwingung Q 1 Verzerrungsblindleistung D Leistungsfaktor (mit Faktor 1000) als Funktion des Steuerwinkels! Messen Sie gleichzeitig den Mittelwert der Gleichspannung U da den Effektivwert des Gleichstroms I d 3.6 Messen Sie für den ohmsch-induktiven Lastfall mit Freilaufdiode netzseitig die/den Scheinleistung S Scheinleistung der Grundschwingung S 1 Wirkleistung P Blindleistung Q Blindleistung der Grundschwingung Q 1 Verzerrungsblindleistung D Leistungsfaktor (mit Faktor 1000) als Funktion des Steuerwinkels! Messen Sie gleichzeitig den Mittelwert der Gleichspannung U da den Effektivwert des Gleichstroms I d 3.7 Erstellen Sie für einen Steuerwinkel = 70 das Zeigerdiagramm der Leistungen für den ohmsch-induktiven Lastfall! 3.8 Erstellen Sie für einen Steuerwinkel = 70 das Zeigerdiagramm der Leistungen für den ohmsch-induktiven Lastfall mit Freilaufdiode! 3.9 Messen Sie für den ohmsch-induktiven Lastfall den arithmetischen Mittelwert von Gleichspannung und Gleichstrom in Abhängigkeit vom Lastwiderstand bei jeweils einem Steuerwinkel von = 0 und = 45! 4 Versuchsauswertung 4.1 Stellen Sie die unter 3.1 gemessene Steuerkennlinie U da/u d0 = f( ) in einem Diagramm 3

4 4.2 Stellen Sie die unter 3.2 gemessene Steuerkennlinie U da/u d0 = f( ) in einem Diagramm 4.3 Stellen Sie die unter 3.3 gemessene Steuerkennlinie U da/u d0 = f( ) in einem Diagramm 4.4 Stellen Sie die unter 3.4 gemessene Steuerkennlinie U da/u d0 = f( ) in einem Diagramm 4.5 Konstruieren Sie den zeitlichen Verlauf der Gleichspannung, der Thyristorspannung, eines Thyristorstromes sowie des ventilseitigen Netzstromes über eine Periode für einen Steuerwinkel = 60, wenn ideale Glättung des Gleichstroms vorausgesetzt wird! Vergleichen Sie mit den unter 3.1 bis 3.4 gemessenen Verläufen! 4.6 Stellen Sie die unter 3.5 gemessenen Leistungskennlinien in einem Diagramm dar! 4.7 Stellen Sie die unter 3.6 gemessenen Leistungskennlinien in einem Diagramm dar! 4.8 Erstellen Sie mit den unter 3.5 aufgenommenen Messdaten die Ortskurve Q 1 /(U d0 I d) = f(u d /U d0) des Gleichrichters! 4.9 Erstellen Sie mit den unter 3.6 aufgenommenen Messdaten die Ortskurve Q 1 /(U d0 I d) = f(u d /U d0) des Gleichrichters! 4.10 Erstellen Sie mit den unter 3.9 aufgenommenen Messdaten die Belastungskennlinien des Gleichrichters bei = 0 und = 45! 4

5 5 Aufgaben zur Selbstkontrolle Erläutern Sie die Wirkungsweise der zu untersuchenden Schaltungen anhand der zeitlichen Verläufe von Strömen und Spannungen! Berechnen Sie Mittel- und Effektivwerte charakteristischer Spannungen und Ströme bei ein- und dreiphasigen Gleichrichterschaltungen! Diskutieren Sie den Einfluss verschiedener Lastfälle auf das Betriebsverhalten! 6 Hinweise zum Protokollinhalt Zeichnen Sie für jede zu untersuchende Schaltung das vollständige Schaltbild einschließlich der Zählpfeile der zu messenden Größen! Achten Sie bei der Darstellung zeitlicher Verläufe auf die Angabe der dazugehörigen Null-Linie und kennzeichnen Sie die einzelnen Verläufe durch eine entsprechende Legende! Interpretieren Sie alle Messergebnisse! Erklären Sie Abweichungen zur Theorie qualitativ und quantitativ! Vergleichen Sie die Messergebnisse mit den berechneten Größen! Versuchsanleitung_B6C_1.10.doc, Fröde,