ENERGIEOMZETTING E1 mutator

Semester 6
2008-2009
Mutatoren
1.
E1-mutator
2.
B2-mutator
3.
M3-mutator
4.
B6-mutator
E1-mutator
Definitie
Een mutator is een schakeling tussen een
wisselspanning met een vaste spanning en een
vaste frequentie en een gelijkspanning van
variabele grootte.
Toegepast
Waar energie-uitwisseling mogelijk is tussen
een wisselspanningsnet en gelijkspanningsnet
Uw = vast
Freq = vast
energie
Ug =
variabel
E1-mutator -- Werking
1.
2.
3.
4.
5.
Ohmse belasting
Zuiver inductief belasting
Ohms-inductief belasting
Spoel belasting en tegenspanning
Spoel belasting en meewerkende
spanning
E1-mutator --- R belast
E1-mutator --- R belast
URB(AV) =
URB(RMS) =
UT
Ûn
=
=
α
=
gemiddelde spanning over
de belastingsweerstand
effectieve spanning over
de belastingsweerstand
spanning over de thyristor
maximale waarde van de
net spanning
ontsteekhoek in graden
E1-mutator --- R belast
Een E1-mutator is aangesloten op 220V
wisselspanning. De E1-mutator is belast met
een belastingsweerstand RB van 10 Ω.
Gevraagd:
a. Teken URB = f(t) als de intsteekhoek 90° is
b. Teken UT = f(t)
c. Bereken URB(AV)
d. Bereken URB(RMS)
e. Bereken het ontwikkelde vermogen in de
belastingsweerstand
E1-mutator --- R belast
Gevraagd:
A. Teken URB = f(t) als de intsteekhoek 90°is.
B. Teken UT = f(t)
A.
B.
V
V
Als de thyristor geleidt
Is de spanning over
thyristor 0V. Als de
Thyristor niet geleidt
staat de netspanning
over de thyristor.
UT
URB
t
s
t
s
E1-mutator --- R belast
c. Bereken URB(AV)
C. URB(AV) = Ûn x 1 + cos α
π
2
= 220*1,41 x 1+ cos 90°
π
2
= 49,4 V
d. Bereken URB(RMS)
D. URB(RMS)= ½ x Ûn 1/ π x (π-α + ½ sin2α)
= ½ *(220*1,41) 1/ π*(π-(90/360*2π)+ ½ sin2 90°)
= 110 V
E1-mutator --- R belast
E. Voor het berekenen vam het vermogen in
de belastingsweerstand R moeten we de
effectieve waarde van de spanning
gebruiken.
P = U2RB(RMS) / R
= 1102 / 10
= 1210 W
E1-mutator --- R belast
Een E1-mutator is aangesloten op 230V
wisselspanning. De E1-mutator is belast met
een belastingsweerstand RB van 30 Ω.
Gevraagd:
a. Teken UR = f(t) als de intsteekhoek 45° is
b. Teken UT = f(t)
c. Bereken URB(AV)
d. Bereken URB(RMS)
e. Bereken het ontwikkelde vermogen in de
belastingsweerstand
E1-mutator --- R belast
Een E1-mutator is aangesloten op 127V
wisselspanning. De E1-mutator is belast met
een belastingsweerstand RB van 15 Ω.
Gevraagd:
a. Teken UR = f(t) als de intsteekhoek 60° is
b. Teken UT = f(t)
c. Bereken URB(AV)
d. Bereken URB(RMS)
e. Bereken het ontwikkelde vermogen in de
belastingsweerstand
Wet van Lenz
Iedere stroomverandering wordt
tegengewerkt door een geïnduceerde
elektrische spanning
E=Nx∆i
∆t
E1-mutator --- zuiver L belast
EL = -L x ∆ I
∆t
E heeft hetzelde grootte als Ubron,
maar is tegengesteld aan Ubron
E1-mutator --- zuiver L belast
- EL = Ubron
- Ubron = EL = -L x ∆ I
∆t
Ubron = L x ∆ I
∆t
UL = Ubron = L x ∆ I
∆t
E1-mutator --- zuiver L belast
Stel een thyristor wordt ontstoken bij
een hoek van 45°.
Teken UL = f(t) als de intsteekhoek 45°is
Teken IL = f(t) als de intsteekhoek 45° is
E1-mutator --- zuiver L belast
UL = f(t) als de intsteekhoek 45°is
E1-mutator --- zuiver L belast
IL
= f(t) als de intsteekhoek 45°is
E1-mutator --- zuiver L belast
Bij zuiver inductief belast
E1-mutator is de doofhoek:
∟ δ = 360°- ∟ α
E1-mutator - zuiver L belast
Energierichting
Wn = Un+ • IL • t net levert positief
WL = Un+ • IL • t spoel neemt op
E1-mutator werkt als een gelijkrichter
P=+
E1-mutator - zuiver L belast
Energierichting
Wn = Un- • IL • t net neemt op negatief
WL = Un- • IL • t spoel levert negatief
E1-mutator werkt als een wisselrichter
P=-
E1-mutator - ohms inductief belast
Bij een zuivere ohmse belasting
Imax bij 90°
Bij een zuivere inductieve belasting
Imax bij 180°
E1-mutator - ohms inductief belast
Bij een ohms-inductieve belasting
Imax tussen 90°en 180°
Hoe ohmser de belasting
○ Imax dichter bij 90 °
Hoe inductiever de belasting
○ Imax dichter bij 180 °
Een vrijloopdiode wordt toegepast om:
De rimpel op de belastingstroom zal
afnemen
De gemiddelde stroom door de belasting zal
toenemen
E1-mutator --- R/L- belast
Een E1-mutator is aangesloten op 220V,60Hz
wisselspanning. De E1-mutator is ohmsinductief belast. De onsteekhoek is 30 °en de
doofhoek is 210 °.
Gevraagd:
a. Bereken URLB(AV)
b. Bereken URLB(RMS)
E1-mutator --- R belast
a. Bereken URLB(AV)
a. URLB(AV) = Ûn x cos α - cos δ
π
2
220*√2 x cos 30 °- cos 210°
π
2
= 85,77 V
b. Bereken URLB(RMS)
b. URLB(RMS)= ½ * Ûn 1/ π * (δ-α + sin α * cos α - sin δ * cos δ )
= ½ *(220* √2) 1/ π*(1⅓π-⅓π+ sin30°*cos30°- sin210°*cos210°)
= 155.56 V
=
E1-mutator --- R/L- belast
Een E1-mutator is aangesloten op 220V,60Hz
wisselspanning. De E1-mutator is ohmsinductief belast, de weerstand heeft een
waarde van 32Ω en de spoel een waarde van
122 mH. De onsteekhoek is 60 °.
Gevraagd:
a. Bereken de doofhoek δ
E1-mutator --- R/L- belast
XL = 2π*f*L
= 2π*60*0,122
=46Ω
ZRLB= R2+ XL2
= 322 +462
= 56 Ω
Cos φRLB=R/ ZRLB
=32/56
=0,57
E1-mutator --- R/L- belast
Hoek βRLB = 55°
Als hoek βRLB = 55°en de onsteekhoek α=60 °
dan volgt uit tabel dat de doofhoek β = 235,5 °
E1-mutator --- R/L- belast
Een E1-mutator is aangesloten op 127V,60Hz
wisselspanning. De E1-mutator is ohmsinductief belast, de weerstand heeft een
waarde van 75Ω en de spoel een waarde van
200 mH. De onsteekhoek is 45 °.
Gevraagd:
a. Bereken de doofhoek δ
E1-mutator --- R/L- belast
Een E1-mutator is aangesloten op 127V,60Hz
wisselspanning. De E1-mutator is ohmsinductief belast. De onsteekhoek is 60 °en de
doofhoek is 240 °.
Gevraagd:
a. Bereken URLB(AV)
b. Bereken URLB(RMS)
E1-mutator -- L belast en tegenspanning
E1-mutator -- L belast en tegenspanning
Et > Un, dus thyristor in sper
Et = Un, dus thyristor kan onstoken worden
sin ε = Et / Ûn
Et staat over de belasting zolang
de thyristor niet wordt ontstoken
UL + = Un - Et
UL - = Un + Et
E1-mutator -- L belast en tegenspanning
Et > Un, dus thyristor in sper
Et = Un, dus thyristor kan onstoken worden
UL + = Un - Et
UL - = Un + Et
E1-mutator -- L belast en meewerkende spanning
G
+