32
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Tanel Jalakas Raik Jansikene JÕUELEKTROONIKA Laboratoorsete tööde juhendid Tallinn 2008

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Tanel Jalakas

Raik Jansikene

JÕUELEKTROONIKA Laboratoorsete tööde juhendid

Tallinn 2008

Page 2: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

2

Tanel Jalakas, Raik Jansikene. Jõuelektroonika. Laboratoorsete tööde juhendid TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Tallinn, 2008 Käesoleva juhendi koostamist ja kirjastamist on toetanud SA Innove TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Ehitajate tee 5, Tallinn 19086 Telefon 620 3700 Faks 620 3701 http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/ Kaane kujundanud Ann Gornischeff Autoriõigus: Tanel Jalakas, Raik Jansikene; TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut, 2008 ISBN 978-9985-59-787-3

Page 3: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

3

SISUKORD 1. Sissejuhatus......................................................................................................5 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad ...............6

2.1 Ohutustehnika..............................................................................................6 2.2 Laboratoorse töö tegemine ..........................................................................7 2.3 Laboratoorse töö aruande vormistamine .....................................................8 2.4 Aruande esitamine ja tööde arvestamine.....................................................8

3. Dioodalaldite laboristend...................................................................................9 3.1 Stendi elektrilise põhimõtteskeemi kirjeldus.................................................9 3.2 Stendi esipaneel ........................................................................................10 3.3 Stendil töötamise kord ...............................................................................10

4. Laborimõõteriistad ning EPE 10 ja EPE 20 laboristendid ...............................12 4.1 Laborimõõteriistad .....................................................................................12 4.2 EPE 10 ja EPE 20 õppestendide kasutamine ............................................13

5. Laboratoorsed tööd.........................................................................................16 5.1 Töö nr 1. Poolperioodalaldi ........................................................................16 5.2 Töö nr 2. Ühefaasiline sildalaldi .................................................................18 5.3 Töö nr 3. Ühefaasiline keskväljavõttega alaldi ...........................................20 5.4 Töö nr 4. Kolmefaasiline sildalaldi..............................................................22 5.5 Töö nr 5. Juhitavad alaldid .........................................................................24 5.6 Töö nr 6. Pulsilaiusmodulaator...................................................................27

Kirjandus.............................................................................................................29 Lisad ...................................................................................................................30

Page 4: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

4

Page 5: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

5

1. Sissejuhatus Käesolev juhend on mõeldud kasutamiseks põhimaterjalina laboratoorsete tööde tegemisel õppeaines AAV0020 „Jõuelektroonika“. Jõuelektroonika laboratoorium asub Mustamäel Energeetikamajas aadressil Ehitajate tee 5, ruumis VII-101. Jõuelektroonika kursus peab andma vajalikud teoreetilised teadmised elektri-energia parameetrite muundamise ja juhtimise kohta elektrooniliste seadmete abil. Tänapäeva jõuelektroonika hõlmab elektrienergia muundamist, lülitamist, juhtimist ja reguleerimist jõupooljuhtseadistel põhinevate muundurite abil. Laboratoorsete tööde juhendi koostamisel on eeldatud, et üliõpilased tunnevad vastavat teoreetilist osa loengumaterjalide ja õpikute põhjal. Antud juhendis sisaldub neli laboratoorset tööd erinevat tüüpi dioodalaldite (poolperioodalaldi, ühefaasiline sildalaldi jt) kohta, üks laboratoorne töö võrguga sünkroniseeritud juhitavate türistoralaldite ning üks laboratoorne töö pulsilaiusmuunduri põhi-parameetrite ja tunnusjoonte määramiseks. Kuna juhendis pole toodud ühtegi katseskeemi, on eeldatud, et üliõpilased tunnevad vajalikke muundurite skeeme loengumaterjalide või õpikute põhjal ja valivad iseseisvalt vajalikud mõõteriistad ning katselülituse koostamiseks vajalikud lisaseadmed. Juhendi kolmandas peatükis on toodud katsestendi dioodalaldid elektrilise põhimõtteskeemi ja esipaneeli ehk katselülituse koostevälja kirjeldus ning stendi põhilised tehnilised andmed. Töövõtted ja täiendavad ohutusnõuded katselülituse koostamiseks on toodud alajaotuses 3.3. Jõuelektroonika kursuse praktiline osa loetakse sooritatuks, kui üliõpilane on teinud nõutavad katsed iga töö kohta, vormistanud nõuetekohaselt aruanded (nõuded on toodud alajaotuses 2.3) ning need kaitsnud.

Page 6: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

6

2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad

2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba juurdepääs toitekilbile, katsestendile, ohulülititele, toitelülititele ja katseseadmetele, mida töö käigus reguleeritakse. Mõõteriistad ja seadmed peavad olema õiges asendis ning skaalad hästi nähtavad. Tuleb vältida pikki ripnevaid juhtmeid, millesse takerdumine võib põhjustada pinge alla sattumist, seadmete nihutamist või töölaualt maha-tõmbamist. Keelatud on ühendusjuhtmeid omavoliliselt jätkata. Mõõteriistadel, mille kere on mõõdetava ahelaga elektriliselt ühendatud (ostsillo-skoobid, elektronvoltmeetrid jt), tuleb kere ühendada toitevõrgu maandatud klemmiga. Ostsillogrammide ülesvõtmisel vahelduvvooluahelates peab tingimata olema tagatud galvaaniline eraldatus eraldustrafo või ostsilloskoobi juurde kuuluva diferentsiaalotsiku abil. Lülitust võib pingestada ainult õppejõu loal, hoiatades eelnevalt töörühma liik-meid. Muudatusi tohib skeemis teha ainult siis, kui toitepinge on välja lülitatud. Pinge all on lubatud muuta mõõteriista mõõtepiirkonda ja ümber paigutada voltmeetri ning ostsilloskoobi mõõtejuhtmeid. Seejuures tuleb ohtlike pingetega töötamisel (üle 50 V) olla eriti ettevaatlik. Elektrimasinatega töötamisel tuleb jälgida, et pöörlevad masinad ei haaraks kaasa riideid, juukseid ega rippuvaid ühendusjuhtmeid. Enne masina käivitamist tuleb töörühma liikmeid alati hoiatada. Kui seade töötab ebanormaalselt (kuumeneb üle, eritab tuntavat kõrbelõhna, sädeleb, kontaktide vahel tekib elektrikaar), tuleb pinge kohe välja lülitada. Õnnetusjuhtumi korral tuleb kannatanu viivitamatult pinge alt vabastada, kasutades selleks ohulülitit, mis paikneb iga töölaua juures. Järgnevalt teatada päästeteenistusse ja anda kannatanule esmaabi kuni kiirabi saabumiseni. Keelatud on

• puudutada pingestatud isoleerimata osi

• ühendada juhtmeid pingestatud skeemis

• lülitada koormuse all olevaid elektriahelaid lahtise ehitusviisiga lülititega

• lülitada peakilbi lüliteid ilma juhendaja korralduseta

• toetuda ja istuda elektriseadmetele ning asetada neile kõrvalisi esemeid

• lahkuda laboratooriumist pikemaks ajaks juhendaja loata

• puutuda muid seadmeid, mis pole antud tööks vajalikud

• sooritada katseid üksinda

• süüa, juua ja suitsetada laboratooriumi ruumis.

Page 7: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

7

2.2 Laboratoorse töö tegemine Õppeprotsess koosneb laboratoorse töö ettevalmistamisest, nõutavate katsete sooritamisest, aruande vormistamisest ja selle kaitsmisest. Töörühma võib kuulu-da minimaalselt kaks ja maksimaalselt neli üliõpilast. Üliõpilased tegelevad jõuelektroonika laboratooriumis õppimisega ning kõik õppi-mist segavad tegevused on seal keelatud. Laboratoorsele tööle lubatakse üliõpilane, kes

• tunneb käesolevaid ohutustehnika- ja sisekorra eeskirju ning on kinnitanud seda allkirjaga kontroll-lehel

• on tuttav laboratooriumi toitevõrgu skeemiga

• on tööks ette valmistunud, s.t on põhjalikult läbi lugenud laboratoorse töö kirjelduse, joonistanud nõutava katseskeemi, arvutanud vajalikud suurused, ette valmistanud mõõtetulemuste tabelid ja oskab vastata kontrollküsimustele töö kohta

• on esitanud eelmiste tööde aruanded. Töö algab vajaliku lülituse koostamisega. Lülituse koostamist alustatakse mõõte-riistade ja seadmete otstarbeka paigutamisega. Mõõteriistad tuleb asetada lauale nii, et skaalad oleksid hästi nähtavad. Skeemielemendid asetsegu võimaluse kor-ral samas järjestuses nagu elektrilisel põhimõtteskeemil. Ahela toitepinget regu-leeriv seade ja mõõtev voltmeeter asetsegu kõrvuti, et pinget reguleerides oleks hõlbus jälgida voltmeetri näitu. Lülituse koostamisel ühendatakse esmajärjekorras vooluahelad, mis on skeemi-del kujutatud jämeda joonega. Seejärel ühendatakse skeemidel peene joonega kujutatud pinge- ja juhtahelad. Lülitusskeemi on alati võimalik koostada nii, et ühe klemmi all või ühes pesas poleks üle kahe-kolme juhtmeotsa. Enne pinges-tamist kontrollitakse, kas mõõteriistade osutid on nullis ja mõõtepiirkonnad vastavad mõõdetava suuruse oodatavale väärtusele. Vajadusel seatakse näidud korrektori abil õigeks ja valitakse õige piirkond. Lülitust tohib pingestada esimese katse alguses ainult juhendaja loal. Katsete lõpetamisel peavad üliõpilased

• esitama juhendajale laboratoorsete tööde vihiku katsetulemuste kontrolli-miseks

• pärast juhendaja luba võtma lülituse lahti, paigutama seadmed, mõõte-riistad ja ühendusjuhtmed selleks ettenähtud kohtadesse ning korrastama töökoha.

Katsed loetakse lõppenuks, kui õppejõud on tulemused kontrollinud ning andnud nõusoleku laboratoorse töö lõpetamiseks.

Page 8: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

8

2.3 Laboratoorse töö aruande vormistamine Aruanne koosneb tiitellehest, seletuskirjast, tabelitest ja graafilisest osast. Aruande tiitellehe ülaosas paikneb vormikohane päiseosa (joonis 1), mille alla joonestatakse lülitusskeem. Kui lülitusskeeme on mitu, siis võib need joonestada järgmisele lehele ning varustada vastavate pealkirjadega. Aruande seletuskirja, valemite, tabelite ja graafikute vormistamisnõuded leiate juhendist Üliõpilaste lõputööde vormistamine, mis asub Internetis aadressil http://wwww.ene.ttu.ee/elektriajamid/ (seejärel õppetöö ja lõpetamine).

Tallinna Tehnikaülikool

Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Üliõpilane: Õpperühm: Töö tehtud (kuupäev):

Aruanne esitatud (kuupäev):

AAV0020 Jõuelektroonika Töö nr. (töö nimetus)

Katseobjektid: Kasutatud seadised:

Joonis 1. Tiitellehe päiseosa

Laboratoorse töö aruanne peab lõppema kokkuvõttega, mis sisaldab töö-tulemuste kriitilist analüüsi ja hinnangut. Selleks võrreldakse tulemuste vastavust teoreetiliste seisukohtadega, katseobjekti andmetega ja kehtivate normidega ning hinnatakse mõõtmismeetodite ja mõõteriistade sobivust. Erilist tähelepanu tuleb pöörata katse- ja teoreetiliste tulemuste lahknemisele, katsevigadele, ekslikele mõõtetulemustele ning nende põhjustele. Kasulik on läbi mõelda töö lõpus toodud küsimused, sest see aitab teid kaitsmisel.

2.4 Aruande esitamine ja tööde arvestamine Üliõpilane koostab töö kohta aruande, mis on vormistatud juhendi nõuete koha-selt. Aruanne esitatakse enne järgmist tööd. Selle esitamata jätmisel või puudulikult vormistatud aruande korral on juhendajal õigus keelata üliõpilasel järgmist laboratoorset tööd tegema asuda. Arvestus iga laboratoorse töö kohta toimub küsitluse teel, võttes arvesse üli-õpilase laboratoorseks tööks ettevalmistumist, laboratooriumis ülesnäidatud praktilisi oskusi ja aktiivsust tekkinud probleemide lahendamisel ning aruande sisulist ja vormilist taset.

Page 9: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

9

3. Dioodalaldite laboristend

3.1 Stendi elektrilise põhimõtteskeemi kirjeldus

Antud stend on paigutatud elektrikilpi, mille uksel asuv esipaneel kujutab endast lülituse koostevälja. Laboristendi Dioodalaldid elektriline põhimõtteskeem on toodud käesoleva juhendi lisas 1. Samuti asub skeem kilbi vasakul siseküljel paiknevas taskus. Kokku on jõuelektroonika laboratooriumis selliseid stende neli. Stendi toidetakse toitekaabli ja pistiku X1 abil kolmefaasilisest võrgust pingega 400 V. Pinge alandamiseks kasutatakse kolmefaasilist Y0/Y0 ühenduses trafot T1 ja ühefaasilist keskväljavõttega trafot T2. Trafo T1 põhilised tehnilised andmed:

1. Näivvõimsus: S = 400 VA 2. Primaarpinge: U1 = 400 V 3. Sekundaarpinge: U2 = 24 V 4. Primaarvool: I1 = 0,6 A 5. Sekundaarvool: I2 = 10 A 6. Faaside arv: 3 7. Ühendusviis: Y0/Y0

Trafo T2 põhilised tehnilised andmed: 1. Näivvõimsus: S = 120 VA 2. Primaarpinge: U1 = 230 V 3. Sekundaarpinge: U2 = 24 V 4. Primaarvool: I1 = 0,5 A 5. Sekundaarvool: I2 = 5 A 6. Faaside arv: 1

Lähtudes trafode tehnilistest andmetest, on laboritöödes kasutatavad nii kolme-kui ühefaasiline pingesüsteem pingetega: Ul = 24 V (liinipinge väljaviikude X3 ja X4; X4 ja X5; X5 ja X3 vahel või ühefaasilise keskväljavõttega trafo sekundaarpinge väljaviikude X7 ja X8 või X8 ja X9 vahel), Uf = 14 V (faasipinge väljaviikude X5 ja X6; X4 ja X6; X3 ja X6 vahel) ja U7-9 = 48 V (ühefaasilise keskväljavõttega trafo sekundaarpinge väljaviikude X7 ja X9 vahel). Stendi võrku lülitamisel süttib roheline signaaltuli H1(230 V). Pärast stendi võrku lülitamist ei pingestu laboritööks koostatud lülitus. Stend pingestatakse lülitiga S1(pealüliti) ning siis süttib teine roheline signaaltuli H2(230 V Stend pinges-tatud). Stendi pingestamine pingestab ka laboritööks koostatud lülituse.

Page 10: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

10

Esipaneelil paikneb punane ohulüliti surunupp (S2 avariilüliti). Avariiolukorra tekkimisel tuleb vajutada seda lülitit ning magnetkäiviti K1 lülitab stendi kilbist pinge välja ja süttib punane signaaltuli H3 (avarii). Pärast avarii likvideerimist tuleb pinge ennistamiseks ohulüliti surunupp välja tõmmata (mõnel stendil tuleb nuppu pöörata näidatud suunas). Trafode T1 ja T2 primaarahelaid kaitseb lühise ja ülekoormuse eest automaat-kaitselüliti F1 (In = 4 A). Trafo T1 sekundaarahelat kaitseb automaatkaitselüliti F2 (In = 10 A) ning trafo T2 sekundaarahelat automaatkaitselüliti F2 (In = 5 A). Kaitselülitid paiknevad kilbi sees. Vältimaks primaarahelate kaitse F1 raken-dumist trafode pingestamisel tekkivate võimsate vooluimpulsside tõttu, on trafo T2 primaarahelasse jadamisi lülitatud NTC-termistor (posistor) R1. Laboristendi Dioodalaldid skeemis on kuus 25F60-tüüpi jõudioodi (D1-D6) luba-tava pärivooluga IF = 25 A ja maksimaalse vastupingega UR = 600 V, seetõttu on stendil võimalik koostada kõik erinavad dioodalaldite lülitused. Dioodidel on nii anoodi kui katoodi väljaviigul 3 ühenduspesa (X11-X22), kuhu ühendatakse koostatava lülituse ühendusjuhtmed. Peale selle on skeemis 8 ühenduspesa „+” polaarsusega juhtmete ühendamiseks X23, X24 (neli pesa on omavahel jadaühenduses) ning 8 ühenduspesa „–” polaarsusega juhtmete ühendamiseks X25 (kõik pesad on omavahel jadaühenduses). Samuti on välja toodud 3 pesa võrgu neutraaljuhi ühendamiseks X10.

3.2 Stendi esipaneel

Laboristendi Dioodalaldid esipaneeli joonis on toodud käesoleva juhendi lisas 2. Esipaneelil paiknevad pealüliti S1, roheline signaaltuli (230 V Stend pingestatud), ohulüliti surunupp (Avarii), punane avariituli ja kollane indikaatortuli (230 V), samuti kolmefaasilise trafo (Trafo 1) sekundaarahela väljaviigud (pesad), keskväljavõttega trafo (Trafo 2) sekundaarahela väljaviigud ja kuue dioodi väljaviigud: kolm anoodilt ja kolm katoodilt. Esipaneelil on välja toodud ka võrguneutraal N (kolm sinist pesa). Negatiivse polaarsusega või vahelduvpinge pesad on mustad ja positiivse polaarsusega pesad on punased. Stendi komplekti kuuluvad erineva pikkuse ja värvusega spetsiaalsed ohutud ühendusjuhtmed. Musti juhtmeid pikkusega 0,5 m on stendil kuus, siniseid pikkusega 0,5 m kolm, punaseid pikkusega 0,5 m neli, musti pikkusega 2 m neli ja punaseid pikkusega 2 m neli. Esipaneelile on joonistatud trafode, lülitite ja dioodide tingmärgid, mille juures paiknevad vastavad ühenduspesad. Laboristend pingestub, kui see lülitatakse kolmefaasilisse võrku pingega 400 V. Katselülitus pingestatakse pealüliti S1 pööramisega asendisse 1.

3.3 Stendil töötamise kord Enne laboristendi pingestamist tuleb põhjalikult tutvuda stendi elektrilise põhimõtteskeemiga ja esipaneelil oleva ühendusskeemiga. Seejuures tuleb eriti hoolikalt uurida, kus paiknevad pingestamis- ja ohulülitid. Pärast skeemidega

Page 11: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

11

tutvumist vastata õppejõu kontrollküsimustele. Erakordselt tähtis on tunda trafode ja dioodide tehnilisi andmeid, et mitte põhjustada katselülituse koostamisel ülekoormusi ega lühiseid. Katselülituse pingestamiseks tuleb kasutada ainult pealülitit, mitte ohulülitit. Enne katselülituse koostamist pingestatakse stend ja kontrollitakse, kas kõik kasutatavad pinged vastavad normidele. Positiivse polaarsusega pesades kasu-tatakse ainult punaseid, negatiivse polaarsusega pesades või vahelduvpinge pesades ainult musti ühendusjuhtmeid. Võrguneutraali ühendamiseks kasu-tatakse ainult siniseid juhtmeid. Esipaneelil asuva katselülituse osa koostamiseks on soovitatav kasutada juht-meid pikkusega 0,5 m, et vältida pikematesse juhtmetesse takerdumist ja mõõte-riistade ning seadmete mahatõmbamist töölaualt. Pärast katsete lõpetamist tuleb stend välja lülitada, võtta välja võrgupistik, skeem lahti võtta ning asetada juhtmed stendi tagaküljel paiknevasse nagisse. Kontrollida, kas stendi nagis on sama arv juhtmeid, nagu on kirjeldatud alajaotuses 3.2. Keelatud on

• avada kilbi ust ilma õppejõu loata

• paigutada katsestendi peale mõõteriistu ja seadmeid

• kasutada lülituse koostamiseks selleks mittesobivaid ühendusjuhtmeid

• kasutada mõõteriistu ja seadmeid, mis ei sobi ühendamiseks katsestendi komplektis olevate ühendusjuhtmetega

• teha omavoliliselt ühendusi kilbi sees

• kasutada katselülituse pingestamiseks ohulülitit.

Page 12: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

12

4. Laborimõõteriistad ning EPE 10 ja EPE 20 laboristendid

4.1 Laborimõõteriistad Laboratoorsetes töödes kasutatakse järgmisi elektroonilisi alalisvoolu voltmeet-reid, ampermeetreid ja vahelduvvoolu voltmeetreid:

• Lutron DV-101 alalisvoolu voltmeeter

• Lutron DA-137 alalisvoolu ampermeeter

• Lutron AV-102 vahelduvvoolu voltmeeter Elektrooniliste laborimõõteriistade kasutamisel toimige järgnevalt:

• Veendu, et laborijuhtmed on mõõteriistal õigetes, mõõtepiirkonnale vastavates pesades ning ühendatud õige polaarsusega (joonis 2, pistikud 3–5)

• Valige vastavalt mõõdetava signaali amplituudile lülitiga 6 mõõtepiirkond

• Lülitage mõõteriist sisse lülitiga 2 ning viige läbi vajalikud mõõtmised.

Joonis 2. Õppeotstarbeline alalisvooluampermeeter A) ning voltmeeter B)

Joonisel 2 on näidatud digitaalsete õppeotstarbeliste laborimõõteriistade järgmised ühendus- ja kontrolldetailid:

• 1 – LCD-ekraan, mõõdetava suurusega

Page 13: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

13

• 2 – Toitelüliti

• 3 – Ampermeetritel kuni 250-milliamprise signaali mõõtmiseks mõeldud pistik ja voltmeetritel mõõdetava signaali plussjuhe

• 4 – Mõõdetava signaali mass

• 5 – Ampermeetritel kuni 5-amprise signaali mõõtmiseks mõeldud pistik

• 6 – Mõõtepiirkonna valiku lüliti. Ampermeetritel (2 mA–5 A) ja voltmeetritel (200 mV–200 V).

Maksimaalsed lubatud pinged ja voolud antud mõõteriistadele on järgmised:

• Alalisvoolu voltmeetri maksimaalne sisendpinge – 250 V

• Vahelduvvoolu voltmeetri maksimaalne sisendpinge – 600 V

• Alalisvoolu ampermeetrit läbiv maksimaalne lubatud voolutugevus – 5 A (NB! ettevaatust voolu reguleerimisel laborireostaadiga).

Kõigi kasutatavate elektrooniliste mõõteriistade täpsusklass on 1,5%.

4.2 EPE 10 ja EPE 20 õppestendide kasutamine EPE 10 ja EPE 20 on firma Lucas Nylle poolt toodetud modulaarsed õppestendid jõuelektroonika-alaste laboritööde läbiviimiseks. EPE 10 stendil on katsetata-vateks elementideks dioodid ning türistorid. Antud stendiga on võimalik koostada mitmesuguste juhitavate ning mittejuhitavate alaldite skeeme. EPE 20 stendis on katsetatavate elementide moodulis IGBT-transistorid, mille abil on võimalik koos-tada mitmesuguseid pulsilaiusmodulaatoreid ning 1- kuni 3-faasilisi vaheldeid. Õppestend koosneb järgmistest moodulitest:

• Diferentsiaalne mõõtevõimendi • Juhtsüsteemi toiteplokk • Juhtsüsteem • Plokk katsetatavate elementidega (dioodid, türistorid või transistorid) • Jõuosa toiteplokk • Koormusplokk (R, L, C) • Universaalne mõõteriist (vool, pinge, võimsus, võimsustegur).

Pärast laboritööde lõppu palun lülitada mõõteriist välja, kasutades lülitit 2

Page 14: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

14

Universaalne mõõteriist

Mõõtevõimendi

Juhtsüsteemi toiteplokk

Juhtsüsteem

Türistoride ja dioodide või transistoride plokk

Õppestendi jõuosa toiteplokk

Koormused (R,L,C)

Run

Stop

I

O

AC

DC

Pealüliti

Juhtsüsteemitoitelüliti

JuhtprogrammTöötab/seisab

Töörežiimi valik

Toitelüliti Mõõterežiimi valik

Kuvatava näidu valik

Joonis 3. Seadmete paigutus EPE 10 ja EPE 20 stendidel

Õppestendi juurde kuulub personaalarvuti koos spetsiaalse tarkvaraga, mille abil on võimalik stendi juhtida ning mõõdetud infot erinevate graafikute ja näitudena ekraanil kuvada ja salvestada mitmesugustesse erinevatesse failiformaatidesse. Samas on antud stende võimalik kasutada ka ilma arvutita. Juhtseade võimaldab töötamist piiratud arvu režiimidel eraldiseisva seadmena. Diferentsiaalsesse mõõtevõimendisse tulevaid signaale võib jälgida välise ostsilloskoobi abiga. Skeemide koostamise hõlbustamiseks kasutatakse vahetatavaid mnemo-skeemidega maske katsetatavate elementide moodulil. EPE 10 ja EPE 20 laboristendide kasutamisel toimige alltoodud juhiste järgi:

• Tutvuge nõutava materjaliga

• Tehke vajalikud ühendused skeemis

• Veenduge, et laborijuhtmed on ühendatud õigetesse pesadesse

• Kontrollige üle diferentsiaalsel mõõtevõimendil paiknevate mõõteskaala lülitite asukohad

• Lülitage sisse juhtsüsteemi toide

• Lülitage sisse stendi jõuosa toide

• Käivitage arvutis nõutav juhtprogramm

• Viige programmis sisse nõutavad seadistused

Page 15: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

15

• Kalibreerige mõõtesüsteem, kasutades väliseid mõõteriistu

• Lülitage tumblerlüliti Run/Stop asendisse Run

• Teostage soovitud mõõtmised

• Lülitage seade välja

• Eemaldage laborijuhtmed ja ühendussillad.

-15V

0V

+15V

+5V

-15V 0V +15V +5V

Mõõtevõimendi

-15V 0V +15V

Juhtsüsteem

Toiteplokk

RS232Mõõdetavad signaalid

REF. OUT

ANALOG IN

Joonis 4. EPE 10 ja EPE 20 õppestendide juhtsüsteemi ja mõõtevõimendi ühendamine toiteplokiga. Keelatud on

• paigutada katsestendi moodulite peale riideesemeid, pabereid

• kasutada lülituse koostamiseks selleks mittesobivaid ühendusjuhtmeid

• kasutada mõõteriistu ja seadmeid, mis ei sobi ühendamiseks katsestendi komplektis olevate ühendusjuhtmetega

• kasutada katselülituse pingestamiseks ohulülitit. Tarkvara Õppeotstarbeliste katsestendide juhtimiseks ning mõõdetud andmete töötle-miseks tuleb kasutada järgmisi programme:

• Phacon tarkvara (stendil EPE 10 türistoride kontrollimiseks)

• PWM tarkvara (stendil EPE 20 transistoride kontrollimiseks).

Page 16: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

16

5. Laboratoorsed tööd

5.1 Töö nr 1. Poolperioodalaldi

Töö eesmärk Poolperioodalaldi tunnussuuruste määramine, väljundpinge kuju uurimine, pinge-voolu tunnusjoone ülesvõtmine ja tutvumine alaldi kasutusvõimalustega.

Katseseadmed 1. Katsestend jõudioodidega 25F60. 2. Vahelduvvoolu voltmeeter V3. 3. Alalisvoolu voltmeetrid V1, V2. 4. Alalisvoolu ampermeeter A. 5. Potentsiomeeter Rk. 6. Induktiivsus L. 7. Ostsilloskoop OS. 8. Ühendusjuhtmed.

Ettevalmistav osa Otsida kataloogist (võib leida ka Internetist) jõudioodi 25F60 tehnilised andmed ja tunnusjooned. Tutvuda katsestendi elektriskeemiga. Joonistada katseskeemid nr 1 (aktiivkoormus) ja nr 2 (aktiiv-induktiivkoormus) ning selgitada nende töö-põhimõtet. Arvutada poolperioodalaldi väljundpinge alaliskomponent Ud ja väljundpinge keskväärtus Ur, kui trafo sekundaarpinge Us = 24 V.

Töö käik 1. Tutvuge katseseadmetega, kirjutage üles mõõteriistade andmed (tüüp,

täpsusklass jne). 2. Valige potentsiomeetrid, takistid, induktiivsus ja mõõteriistad vastavalt

dioodide parameetritele. 3. Koostage katselülitus nr 1. 4. Ühendage mõõteriistad vastavalt alaldi elektriskeemile: ampermeeter A,

alalisvoolu voltmeetrid V1 ja V2, vahelduvvoolu voltmeeter V3 ning ostsilloskoop.

5. Potentsiomeetri Rk takistus reguleerige maksimaalseks. 6. Pinge-voolu tunnusjoone Ud = f(Id) ülesvõtmiseks muutke potentsiomeet-

riga Rk alaldatud voolu Id suurust maksimaalsest minimaalseni (5–6 mõõtmist), kusjuures maksimaalne vool ei tohi ületada 4 A. Kandke

Page 17: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

17

tabelisse pinge ja voolu alaliskomponendid, dioodi pingelangud UF ja pinge vahelduvkomponendid (pulsatsioonipinge) Ua.

7. Alalispinge pulsatsiooni määramiseks mõõdetakse vahelduvvoolu volt-meetriga V3 pulsatsioonipinget Ua, s.o alaldatud pinge vahelduvkom-ponenti. Kui voltmeeter mõõdab efektiivväärtust, siis eeldusel, et pinge vahelduvkomponent on siinuseline, arvutatakse pulsatsioonitegur Kp valemiga:

%,1002⋅=

d

ap U

UK

8. Katseandmete põhjal joonistage alaldi pinge-voolu tunnusjoon Ud = f(Id) ja arvutage pulsatsioonitegurid kõikide koormuste korral ning võtke ostsilloskoobi ekraanilt üles vahelduvpinge alaldatud pinge ja dioodil oleva pinge kujud ning varustage need aja- ja pingemastaapidega.

9. Koostage katselülitus nr 2. 10. Võtke üles pinge-voolu tunnusjoon, nagu on kirjeldatud punktis 5. 11. Mõõtke pulsatsioonitegur aktiiv-induktiivkoormuse korral ja arvutage

induktiivsuse L silumistegur:

.vдlj

sis

KKq =

12. Pinge pulsatsiooniteguri Ksis väärtus on kõigil ühesugune, mille te mää-rasite seitsmendas katses.

13. Võtke ostsilloskoobi ekraanilt üles vahelduvpinge alaldatud pinge ja dioodil oleva pinge kujud ning varustage need aja- ja pingemastaapidega.

14. Kuidas seletada induktiivsuse siluvat mõju alaldatud pingele? 15. Järeldused.

Küsimusi 1. Mida kasulikku see töö andis? 2. Milliseid alaldi skeeme kasutatakse? 3. Kuidas valida dioodi parameetreid antud alaldisse? 4. Kuidas induktiivsuse parameetrid avaldavad mõju väljundpinge kujule? 5. Miks on poolperioodalaldi kasutamine väga piiratud?

Page 18: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

18

5.2 Töö nr 2. Ühefaasiline sildalaldi

Töö eesmärk Poolperioodalaldi tunnussuuruste määramine, väljundpinge kuju uurimine, pinge-voolu tunnusjoone ülesvõtmine ja tutvumine alaldi kasutusvõimalustega.

Katseseadmed 1. Katsestend jõudioodidega 25F60. 2. Vahelduvvoolu voltmeeter V1. 3. Alalisvoolu voltmeeter V2. 4. Alalisvoolu ampermeeter A. 5. Potentsiomeeter Rk. 6. Induktiivsus L. 7. Polaarne elektrolüütkondensaator C. 8. Ostsilloskoop OS. 9. Ühendusjuhtmed.

Ettevalmistav osa Joonistada katseskeemid ühefaasilise sildalaldi ja koormusega nr 1 (filtrita), nr 2 (C-filtriga) ning nr 3 (Г-kujulise LC-filtriga). Arvutada ühefaasilise sildalaldi väl-jundpinge alaliskomponent Ud, kui trafo sekundaarpinge Us = 24 V.

Töö käik 1. Tutvuge katseseadmetega, kirjutage üles mõõteriistade andmed (tüüp,

täpsusklass jne). 2. Valige potentsiomeetrid, takistid, induktiivsus, kondensaator ja mõõte-

riistad vastavalt dioodide parameetritele. 3. Koostage katselülitus nr 1. 4. Ühendage mõõteriistad vastavalt alaldi elektriskeemile: ampermeeter A,

alalisvoolu voltmeeter V2, vahelduvvoolu voltmeeter V1 ja ostsilloskoop. 5. Potentsiomeetri Rk takistus reguleerige maksimaalseks. 6. Pinge-voolu tunnusjoone Ud = f(Id) ülesvõtmiseks muutke potentsiomeet-

riga Rk alaldatud voolu Id suurust maksimaalsest minimaalseni (5–6 mõõtmist), kusjuures maksimaalne vool ei tohi ületada 4 A. Kandke tabelisse pinge ja voolu alaliskomponendid ja pinge vahelduvkompo-nendid (pulsatsioonipinge) Ua.

7. Pulsatsioonitegur arvutada valemiga, mis on toodud töös nr 1.

Page 19: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

19

8. Koostage katselülitus nr 2. Selleks ühendage alaldi väljundfiltri sisendiga alalisvoolu voltmeeter, ja vahelduvvoolu voltmeeter ühendage filtri väljun-disse.

9. Arvutage C-filtri pulsatsioonitegur ning silumistegur. 10. Pinge pulsatsiooniteguri Ksis väärtus on kõigil ühesugune, mille te mää-

rasite seitsmendas katses. 11. Võtke ostsilloskoobi ekraanilt üles vahelduvpinge alaldatud pinge ja

dioodil oleva pinge kujud ning varustage need aja- ja pingemastaapidega. 12. Koostage katselülitus nr 3. 13. Tehke samad mõõtmised ja arvutused kui katselülituse nr 2 korral. 14. Võrrelge erinevate filtrite siluvaid omadusi. 15. Järeldused.

Küsimusi 1. Mida kasulikku see töö andis? 2. Milline on parim filter? 3. Kuidas mõjutab filtri siluvaid omadusi kondensaatori mahtuvus? 4. Miks on vaja alaldatud pinget siluda? 5. Kuidas seletada filtri siluvat mõju alaldatud pingele? 6. Milleks kasutatakse veel filtreid?

Page 20: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

20

5.3 Töö nr 3. Ühefaasiline keskväljavõttega alaldi

Töö eesmärk Ühefaasilise keskväljavõttega alaldi tunnussuuruste määramine, väljundpinge kuju uurimine, pinge-voolu tunnusjoone ülesvõtmine ja tutvumine alaldi kasutus-võimalustega.

Katseseadmed 1. Katsestend jõudioodidega 25F60. 2. Vahelduvvoolu voltmeeter V1. 3. Alalisvoolu voltmeeter V2. 4. Alalisvoolu ampermeeter A. 5. Potentsiomeeter Rk. 6. Induktiivsus L. 7. Polaarne elektrolüütkondensaator C. 8. Ostsilloskoop OS. 9. Ühendusjuhtmed. 10. Madalapingeline alalisvoolumootor.

Ettevalmistav osa Joonistada katseskeemid ühefaasilise keskväljavõttega alaldiga ja koormusega nr 1 (aktiivkoormus), nr 2 (C-filtriga aktiivkoormus) ning nr 3 (aktiiv-induktiivkoor-mus). Kõik katseskeemid on ühisanoodiga lülituses. Arvutada ühefaasilise kesk-väljavõttega alaldi väljundpinge alaliskomponent Ud, kui trafo sekundaarpinge Us = 24 V.

Töö käik 1. Tutvuge katseseadmetega, kirjutage üles mõõteriistade andmed (tüüp,

täpsusklass jne). 2. Valige potentsiomeetrid, takistid, induktiivsus, kondensaator ja mõõte-

riistad vastavalt dioodide parameetritele. 3. Koostage katselülitus nr 1. 4. Ühendage mõõteriistad vastavalt alaldi elektriskeemile: ampermeeter A,

voltmeeter V2, voltmeeter V1 ja ostsilloskoop. 5. Potentsiomeetri Rk takistus reguleerige maksimaalseks. 6. Pinge-voolu tunnusjoone Ud = f(Id) ülesvõtmiseks muutke potentsiomeet-

riga Rk alaldatud voolu Id suurust maksimaalsest minimaalseni (5–6 mõõtmist), kusjuures maksimaalne vool ei tohi ületada 4 A. Kandke

Page 21: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

21

tabelisse pinge ja voolu alaliskomponendid ja pinge vahelduvkom-ponendid (pulsatsioonipinge) Ua.

7. Pulsatsioonitegur arvutada valemiga, mis on toodud töös nr 1. 8. Koostage katselülitus nr 2. Selleks ühendage alaldi väljundfiltri sisendis-

se, alalisvoolu voltmeeter ja vahelduvvoolu voltmeeter ühendage filtri väljundisse. Arvutage C-filtri pulsatsioonitegur ning silumistegur.

9. Pinge pulsatsiooniteguri Ksis väärtus on kõigil ühesugune, mille te mää-rasite seitsmendas katses.

10. Võtke ostsilloskoobi ekraanilt üles vahelduvpinge alaldatud pinge ja dioodil oleva pinge kujud ning varustage need aja- ja pingemastaapidega.

11. Tehke samad mõõtmised ja arvutused kui katselülituse nr 2 korral. 12. Võrrelge saadud tulemusi. 13. Ühendage lahti reostaat Rk, induktiivsus L ja lülitage alaldi väljundisse

madalapingeline väikese võimsusega alalisvoolumootor ning võtke ost-silloskoobi ekraanilt üles dioodil oleva pinge kuju ning mootori klemmidel oleva pinge ja voolu kujud (ampermeetrilt).

14. Selgitage, milles seisneb erinevus eelnevate katsetulemustega võrreldes. 15. Järeldused.

Küsimusi 1. Mida kasulikku see töö andis? 2. Millised on ühefaasilise keskväljavõttega alaldi eelised ja puudused? 3. Kuidas mõjutab alaldi tööd induktiivsuse suurus? 4. Võrrelge tulemusi töö nr 2 tulemustega. Milles seisnevad erinevused? 5. Millist filtrit kasutatakse tavaliselt ühefaasilise keskväljavõttega alaldi

väljundis? 6. Milliste võimsuste juures kasutatakse ühefaasilist keskväljavõttega alaldit

ja miks?

Page 22: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

22

5.4 Töö nr 4. Kolmefaasiline sildalaldi Töö eesmärk Kolmefaasilise sildalaldi tunnussuuruste määramine, väljundpinge kuju uurimine, pinge-voolu tunnusjoone ülesvõtmine ja tutvumine alaldi kasutusvõimalustega.

Katseseadmed 1. Katsestend jõudioodidega 25F60. 2. Vahelduvvoolu voltmeeter V1. 3. Alalisvoolu voltmeeter V2. 4. Alalisvoolu ampermeeter A. 5. Potentsiomeeter Rk. 6. Induktiivsus L. 7. Polaarne elektrolüütkondensaator C. 8. Ostsilloskoop OS. 9. Ühendusjuhtmed.

Ettevalmistav osa Joonistada katseskeemid kolmefaasilise sildalaldiga ja koormusega nr 1 (ilma filtrita), nr 2 (C-filtriga) ning nr 3 (Г-kujulise LC-filtriga). Arvutada kolmefaasilise sildalaldi väljundpinge alaliskomponent Ud, kui trafo sekundaarpinge Us = 24 V.

Töö käik 1. Tutvuge katseseadmetega, kirjutage üles mõõteriistade andmed (tüüp,

täpsusklass jne). 2. Valige potentsiomeetrid, takistid, induktiivsus, kondensaator ja mõõte-

riistad vastavalt dioodide parameetritele. 3. Koostage katselülitus nr 1. 4. Ühendage mõõteriistad vastavalt alaldi elektriskeemile: ampermeeter A,

voltmeeter V2, vahelduvvoolu voltmeeter V1 ja ostsilloskoop. 5. Potentsiomeetri Rk takistus reguleerige maksimaalseks. 6. Pinge-voolu tunnusjoone Ud = f(Id) ülesvõtmiseks muutke potentsiomeet-

riga Rk alaldatud voolu Id suurust maksimaalsest minimaalseni (5–6 mõõtmist), kusjuures maksimaalne vool ei tohi ületada 4 A. Kandke tabelisse pinge ja voolu alaliskomponendid ning pinge vahelduvkompo-nendid (pulsatsioonipinge) Ua.

7. Pulsatsioonitegur arvutada valemiga, mis on toodud töös nr 1.

Page 23: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

23

8. Koostage katselülitus nr 2. Selleks ühendage alaldi väljundfiltri sisen-disse, alalisvoolu voltmeeter ja vahelduvvoolu voltmeeter ühendage filtri väljundisse.

9. Arvutage C-filtri pulsatsioonitegur ning silumistegur. 10. Pinge pulsatsiooniteguri Ksis väärtus on kõigil ühesugune, mille te mää-

rasite seitsmendas katses. 11. Võtke ostsilloskoobi ekraanilt üles vahelduvpinge alaldatud pinge ja

dioodil oleva pinge kujud ning varustage need aja- ja pingemastaa-pidega.

12. Koostage katselülitus nr 3. 13. Tehke samad mõõtmised ja arvutused kui katselülituse nr 2 korral. 14. Võrrelge erinevate filtrite siluvaid omadusi. 15. Järeldused.

Küsimusi 1. Mida kasulikku see töö andis? 2. Millega on määratud alaldi väljundpinge Ud? 3. Võrrelda kolmefaasilise sildalaldi väljundpinge pulsatsiooni (filtrita)

kõikide teiste alalditüüpidega. 4. Kas on tarvis kolmefaasilise sildalaldi väljundpinget siluda? 5. Kui suur on kolmefaasilise sildalaldi võimsustegur? 6. Millistel võimsustel kasutatakse kolmefaasilist sildalaldit?

Page 24: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

24

5.5 Töö nr 5. Juhitavad alaldid

Töö eesmärk Tutvuda juhitavate kahepulsiliste sildalalditega, väljundpinge ja voolu kujude uurimine, antud seadme kontrollkarakteristikute määramine, võimsuse erinevate komponentide arvutamine ning kujutamine vektordiagrammidel (aktiivvõimsus, näivvõimsus, reaktiivvõimsus, põhiharmoonilise reaktiivvõimsus).

Katseseadmed 1. LUCAS NÜLLE EPE 10 katsestend. 2. Personaalarvuti

a. programm PHACON. 3. Ühendussillad. 4. Ühendusjuhtmed.

Ettevalmistav osa 1. Tutvuge katseseadmetega, kirjutage üles mõõteriistade andmed (tüüp,

täpsusklass jne). 2. Tutvuge laboritööd kirjeldava skeemiga. 3. Koostage katselülitus vastavalt joonisele 5, kasutades stendi juures

olevaid ühendussildasid ja laborijuhtmeid, koormuseks valida 270-oomine takistus.

Töö käik 1. Keerake katsestendi digitaalse juhtploki töörežiimi valikunupp asendisse

Mode 1 PHASE CONTROL. 2. Lülitage katsestendi digitaalse juhtploki kontroll RS232 peale. 3. Lülitage sisse katsestendi digitaalne juhtplokk. 4. Lülitage sisse katsestendi toide. 5. Lülitage sisse universaalne mõõteseade. 6. Käivitage personaalarvutis programm PHACON (Start-menüü, Power

electronics’i alammenüü). 7. Programmiga PHACON valige: Settings-rippmenüü, alammenüü Settings,

sellest omakorda alammenüü Mode ning töörežiim 1 phase control (multipulse).

8. Mõõtevõimendi plokil lülitage tumbler-tüüpi lülitid järgmistesse asendi-tesse:

Page 25: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

25

9. Lülitage juhtseadmel lüliti Run/Stop asendisse Run ning käivitage seade PHACON-programmist, vajutades selleks kolmnurgakujulisele nupule tööriistaribal.

10. Joonistage3 sisendpinge, väljundpinge ning sisendvoolu kujud kahe peri-oodi ulatuses, aktiivkoormusega (kontrollnurk α = 900, R = 270 Ω).

11. Joonistage ekraanilt sisendpinge, väljundpinge ning väljundvoolu kujud kahe perioodi ulatuses, aktiiv-induktiivkoormusega (kontrollnurk α = 900, L = 1,2 mH, R = 270 Ω).

12. Vastake järgmistele küsimustele:

• Mis mõju avaldavad juhitava alaldi väljundpingele aktiiv- ja induktiiv-koormus, kuidas muutuvad pinge ja voolu kuju

• Missuguses režiimis on seade võimeline töötama, kui väljund-alalispinge on negatiivse väärtusega.

13. Salvestage ning kandke graafikule juhitava alaldi kontrollkarakteristik (kontrollnurk α = 900, R = 270 Ω).

14. Salvestage ning kandke graafikule juhitava alaldi kontrollkarakteristik (kontrollnurk α = 900, L = 1,2 mH, R = 270 Ω).

15. Analüüsige mõlemat kontrollkarakteristikut. Mis on erinevused ja millest on need tingitud?

16. Arvutage järgmised võimsuskomponendid: näivvõimsus, tegelik võimsus, reaktiivvõimsus ja esimese harmoonilise reaktiivvõimsus.

17. Kasutage PHACON tarkvara ning joonistage üles ekraanil nähtav võimsuste vektrodiagramm takistusliku koormusega katse kohta (kontrollnurk α = 900, R = 270 Ω).

18. Koosta vektordiagrammid nii induktiivsusega kui ka ilma induktiivsuseta katsete jaoks, kus oleks antud võimsuse erinevate komponentide suhted aktiivvõimsusesse.

19. Võrrelge ning analüüsige graafikuid omavahel.

Küsimusi 1. Mida kasulikku see töö andis? 2. Selgitage, miks tekib takistuslik-induktiivse koormuse korral reaktiiv-

võimsus? 3. Milline oleks väljundpinge lõputult suure väljundinduktiivsuse korral?

Lüliti positsioon Mõõdetav suurus Lüliti vajalik asend (mõõtepiirkond) A väljundpinge 150 V B sisendpinge 150 V C sisendvool 2,5 V D väljundvool 2,5 V

Page 26: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

26

Joonis 5. EPE 10 õppestendi ühendamine

Page 27: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

27

5.6 Töö nr 6. Pulsilaiusmodulaator

Töö eesmärk Tutvuda alalisvoolu pulsilaiusmodulaatori tööpõhimõttega. Õppida tundma pulsilaiusmodulaatori tööd erinevat liiki koormustega (R, RL). Arvutada pinge- ja voolu keskväärtust ning reguleerida sujuvalt väljundpinget. Jälgida induktiivsuse mõju väljundvoolule.

Katseseadmed 1. LUCAS NÜLLE EPE 20 katsestend. 2. Personaalarvuti

a. PWM-programm. 3. Ühendussillad. 4. Ühendusjuhtmed.

Ettevalmistav osa 1. Tutvuge katseseadmetega, kirjutage üles mõõteriistade andmed (tüüp,

täpsusklass jne). 2. Tutvuge laboritööd kirjeldava skeemiga. 3. Koostage katselülitus vastavalt joonisele 6, kasutades stendi juures

olevaid ühendussildasid ja laborijuhtmeid, koormuseks valida 810 oomi.

Töö käik 1. Lülitage katsestendi digitaalse juhtploki kontroll RS232 peale. 2. Lülitage sisse katsestendi digitaalne juhtplokk. 3. Lülitage sisse katsestendi toide. 4. Käivitage personaalarvutis programm PWM (Start-menüü, Power

electronics-alammenüü). 5. Lülitage sisse universaalne mõõteseade. 6. Programmiga PWM valige seadetest Low Frequency 112 Hz. 7. Mõõtevõimendi plokil lülitage tumbler-tüüpi lülitid järgmistesse asen-

ditesse: Lüliti positsioon Mõõdetav suurus Lüliti vajalik asend (mõõtepiirkond) A väljundpinge 400 V B ei kasutata ei kasutata C ei kasutata ei kasutata D väljundvool 2.5 V

Page 28: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

28

8. Lülitage juhtseadmel lüliti Run/Stop-asendisse Run ning käivitage seade PWM programmist, vajutades selleks kolmnurgakujulisele nupule tööriistaribal.

9. Joonistage väljundpinge ning väljundvoolu kujud signaali täitetegurite 25, 50 ja 75% juures.

10. Analüüsige signaali täiteteguri mõju väljundpingele ja voolule. 11. Arvutage väljundpinge keskväärus kõigi kolme täiteteguri jaoks ning

kandke graafikutele. 12. Arvutage väljundvoolu keskväärus kõigi kolme täiteteguri jaoks ning

kandke graafikutele. 13. Joonistage väljundpinge ning väljundvoolu kujud signaali täiteteguri 50%,

koormusele lisatud 1,2 H induktiivsuse ning lülitussageduse 112 Hz juures.

14. Joonistage väljundpinge ning väljundvoolu kujud signaali täiteteguri 50%, koormusele lisatud 1,2 H induktiivsuse ning lülitussageduse 1800 Hz juures.

15. Analüüsi ülesvõetud pinge- ja voolukujusid. 16. Arvuta väljundpinge keskväärtus ning võrdle seda eespool arvutatud

suurustega. 17. Arvuta väljundvoolu keskväärtus ning võrdle seda eespool arvutatud

suurustega.

Küsimusi 1. Mida kasulikku see töö andis? 2. Milleks kasutatakse pulsilaiusmodulatsiooni? 3. Selgitage, mis mõju avaldab voolu ja pinge kujule induktiivne koormus. 4. Milline mõju on pinge ja voolu kujule lülitussageduse muutmisel?

Page 29: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

29

Joonis 6. EPE 20 õppestendi ühendamine

Kirjandus 1. Vodovozov, V., Jansikene, R. Power Electronic Converters. TUT, Dept. of

Electrical Drives and Power Electronics. Tallinn, 2006. ISBN 9985-69-038-9. 2. Joller, J. Jõuelektroonika. TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut.

Tallinn, 1996. 3. http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/oppeinfo/AAR3320/AAR3320_

elektroonika.pdf. 4. Abo, L. Elektroonikakomponendid. Tallinn, 1997. ISBN 9985-60-358-3. 5. Hiiob, L. Elektroonika ja raadiotehnika VII (elektriseadmete montaaž ja

valmistamine). Tallinn: Eesti õppekirjanduse keskus, 1991. 6. Issakov, I jt. Tööstuselektroonika alused. Tallinn: Valgus, 1982. 7. Руденко В. С. и др. Основы преобразовательной техники: Учебник

для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшaя. школа, 1980.

Page 30: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

30

Lisad

Page 31: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

31

Lisa 1. Dioodalaldite stendi põhimõtteskeem

Page 32: TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja ......6 2. Jõuelektroonika laboratooriumi sisekorra ja ohutustehnika eeskirjad 2.1 Ohutustehnika Lülitus tuleb koostada nii, et oleks vaba

32

Lisa 2. Dioodalaldite stendi esipaneel

JOONESTAS: T.JALAKAS

KUUPÄEV: 03.01.2008

TTÜ ELEKTRIAJAMITE JA JÕUELEKTROONIKA INSTITUUT

DIOODALALDITE LABORISTENDI ESIPANEEL

Suurus MUUDETUD JOONISE NR. REV

A4 03010801

MÕÕTKAVA LK. 1 / 1

L1

A

K

A

K

A

K

A

K

A

K

A

K

+

-

N

AVARII230VSTEND PINGESTATUD

1A

L2 L3 N

230V

TRAFO 1 TRAFO 2

3 X 24V ~ 3 faasi

Neutraal

2 X 24V ~

Pealüliti Signaallamp„pingestatud”

Signaallamp„töötab”

Signaallamp„avarii”

Dioodi katood

Dioodi anood

Ühendussiinid erinevate

alalduslülituste koostamiseks

Avariilüliti

Dioodid25F60