FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

ZAVOD ZA ELEKTROSTROJARSTVOI AUTOMATIZACIJU 2010.

RJEŠAVANJE ZADATAKA+ ODABRANI PRIMJERI

UČINSKA ELEKTRONIKA

Ak. god. 2010/2011 Zagreb,

U prvom dijelu predavanja objasnit ćemo načela rješavanja zadataka.U nastavku predavanja slijedi rješavanje nekoliko karakterističnih primjera.

2

Rješavanje zadatakaPrimjer rješavanja zadatka

Zadatak

2.1. Odredite struju naponskog izvora vac na slici 2.1.a). Koliku srednju snagu daje ovaj izvor?

a) Shema i referentni polariteti napona i smjerovi struja

iac

b) Analiza naponsko-strujnih odnosa (potrebno je još ucrtati struju izmjeničnog izvora)

, iac

c) Simulacija naponsko-strujnih odnosa

Primjetite upravljačke funkcije sklopki i blok za izračunavanje snage izmjeničnog izvora. Ukolik u zadatku nisu zadane konkretne vrijednosti elemenata, zadajemo ih sami, inače simulacija nije moguća.

Vac

P1

N1

N2

P2

R

UPR_P UPR_N

EQU

Pac

Pac:=Vac.EMF*Vac.I

c) Simulacija naponsko-strujnih odnosa (Vac, Iac, Pac, Vd)

c) Simulacija naponsko-strujnih odnosa (Vac, Iac, Pac, Vd)

Srednju vrijednost snage za konkretne podatke koje si sami zadamo izračunamo pomoću DAY-a

d) Analitički proračun

Struja naponskog izvora

Srednja snaga naponskog izvora

tR

V

R

vi s sinac

ac

R

V

R

Vtt

R

V

ttR

Vtvi

Tp

s

st

t

s

sT

2

2

12sin

4

1

2

1

dsind2

2

2

0

2

/

0

222/

0acacac

Upotrebom definicije srednje snage, integriranjem po vremenu, slijedi:

Upotrebom definicije srednje snage, integriranjem po kutu, slijedi:

R

V

R

Vtt

R

V

ttR

Vtvip

s

ss

s

2

π2

1

π)(2sin

4

1)(

2

1

π

)(d)(sinπ

1)(d

π

1

2

2π

0

2

π

0

22π

0acacac

Objašnjenje: Vremenski tijek snage djelatnog trošila priključenog na sinusni napon jednak je vremenskom tijeku snage djelatnog trošila priključenog na napon sastavljen od niza sinusnih poluvalova.

R

Vp s

2

2

ac

Upotrebom formule za snagu djelatnog trošila priključenog na sinusni napon slijedi:

e) Rasprava rezultata

f) Potrebna predznanja

axa

xxax 2sin4

1

2

1dsin 2

R

VP M

2

2

Z2 Snaga djelatnog trošila R priključenog na sinusni napon izražena pomoću vršne vrijednosti VM sinusnog napona:

Z1

T

xxfT

0

d)(1

T aT

uaxxaxfT

axaxf

T0

/

0

:jasupstitucid)(d)(1

TT

uufT

ua

ufT

a

00

d)(1

d1

)(

Z3 Srednja vrijednost periodičke funkcije

se ne mijenja ako se varijabla x pomnoži sa nekim faktorom a:

13

Jednofazni mosni spoj fazno upravljivog ispravljača, PRIMJER

14

USMJERIVAČI – primjer korištenja sunčevih ćelija

Da bi ćelije predavale snagu od 1000 W, srednja vrijednost struje ćelija mora iznositi

Srednja vrijednost izlaznog napona usmjerivača mora biti jednaka zbroju napona istosmjernog izvora i pada napona na djelatnom trošilu.

Sada se jednostavno može izračunati potrebni kut upravljanja tiristora usmjerivača.

Snaga koju istosmjerni sustav (sunčeve ćelije) predaje izmjeničnom sustavu (napojnoj mreži) umanjena je za snagu potrošenu na djelatnom dijelu trošila (otpor R).

Primjer: Jednofazni usmjerivački most u izmjenjivačkom načinu rada

Istosmjerni izvor u shemi predstavlja polje sunčevih ćelija napona Vdc = 110 V. Sunčeve ćelije mogu proizvesti snagu od Pdc = 1000 W. Efektivna vrijednost napona izmjeničnog izvora iznosi 120 V, djelatni otpor trošila Rd = 0,5 Ω, a induktivitet L je dovoljno velik da se može pretpostaviti nevalovita istosmjerna struja. Izračunajte kut upravljanja α potreban da se osigura da sunčeve ćelije predaju snagu Pdc ! Izračunajte snagu predanu izmjeničnoj mreži Pac i gubitke na djelatnom otporu PR ! Pretpostavite idealne tiristore.

AV

PI

dc

dcO 09,9

110

1000

15

USMJERIVAČI – primjer korištenja sunčevih ćelija

Gubici na djelatnom otporu R jednostavno se mogu izračunati pomoću izraza (uočite da je efektivna vrijednost istosmjerne nevalovite struje jednaka njenoj amplitudi)

Pri rješavanju ovog zadatka pretpostavili smo da su tiristori idealni, tj. pad napona na njima u stanju vođenja jednak je 0 V. U ovom slučaju to možda i nije bilo opravdano, jer su vrijednost istosmjernog napona i izlaznog napona usmjerivača vrlo bliske. Izračunajmo glavne rezultate uz pretpostavku da je pad napona na tiristoru u stanju vođenja jednak 1 V.

Budući da istovremeno vode 2 tiristora, izlazni napon usmjerivača se zbog toga smanjuje za 2 V.

Struja trošila tada iznosi

što je znatno smanjenje u odnosu na idealan slučaj. Zaključujemo da je sklop osjetljiv na promjene parametara (kut upravljanja, padovi napona).

Pokušajte izračunati koju snagu sada daju sunčeve ćelije !

16

USMJERIVAČI –

Pitanja: Koliki je kut upravljanja α, ako je struja magneta 400 A? Kako brzo se može struja magneta od te vrijednosti dovesti do nule?

17

USMJERIVAČI –

Izraz za srednju vrijednost napona usmjerivača (upravljačka karakteristika) je

Već znamo da srednju vrijednost struje trošila određuje djelatni otpor trošila R

Usmjerivač radi u ispravljačkom načinu rada. Da bi najbrže smanjili struju na nulu, moramo prevesti u izmjenjivački način rada.

18

USMJERIVAČI –

Ideja proračuna vremena demagnetizacije

A5092,5

1273

V1273cos20002

dv

19

USMJERIVAČI –