Próbne obciążenie zasilacza w celu określenia maksymalnej mocy znamionowej
- Założenia
- Wyznaczyć moc znamionową zasilacza dla obciążenia wyjścia 325VDC oraz 220VAC.
- Wyznaczyć pobór mocy z sieci zasilacza dla obciążenia wyjścia 325VDC oraz 220VAC.
- Przeprowadzić obliczenia na podstawie schematu uproszczonego, porównać z wynikami pomiarów.
Tabela doboru wartości obciążenia | |||||
Parametr | Obciążenie I | Obciążenie II | Obciążenie poł. szeregowo | Obciążenie poł. równolegle | |
Wartość napięcia przyjęta do obliczeń | Rezystancja | 33Ω | 25Ω | 58Ω | 14,2Ω |
230VAC | Moc AC | 1600W | 2100W | 912W | 3720W |
250VDC* | Moc DC | 1893W | 2500W | 1077W | 4395W |
1kW obciążenie o wartości 58Ω |
Uproszczony schemat zasilacza który posłużył za podstawę do obliczeń |
Pomiar temperatury uzwojenia transformatora
Pomiar parametrów sieci zasilającej
Tabela parametrów sieci zasilającej* | |||
L-N | L-PE | Zab. B10 (ZWym<4,6Ω) RCD 0,03A jako ochr. uzupeł. Zwym<7666Ω | |
Rezystancja | 0,77Ω | 0,72Ω | |
Reaktancja indukcyjna | 0,2Ω | 0,2Ω | |
Impedancja | 0,796Ω | 0,75Ω | |
Napięcie | 232,2V | 232,2V |
Mierniki zerowania MZ-3 | Pomiar temperatury odczytywany na sterowniku wentylatorów(52*C) |
Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń
Tabela do porównania wyników obliczeń oraz wyników pomiarów | ||||
Obciążenie po stronie DC | Obciążenie po stronie AC (przed prostownikiem) | |||
Obliczenia | Wartość zmierzona | Obliczenia | Wartość zmierzona | |
Wartość obciążenia | 58Ω(33+25) | 59,8Ω | 58Ω(33+25) | |
Napięcie zasilające | 224,8V | 224,8V | 227,6V | 227,6V |
Pobór prądu z sieci | 6,43A | 6,79A | 3,467A | 3,876A |
Moc czynna pobierana z sieci | 1447,95W | 1220W | 788,7W | 880W |
Moc pozorna pobierana z sieci | 1445,43VA | 1526VA | 789VA | 882VA |
Moc bierna pobierana z sieci | 85,32VAr | 916,7VAr | 24,82VAr | 59,4VAr |
cosφ | 0,998 | 0,8 | 0,09995 | 0,998 |
Napięcie AC strony pierwotnej transformatora | — | 222,2V | — | 226,8V |
Napięcie AC strony pierwotnej transformatora na biegu jałowym | — | 231,7V | — | 231,7V |
Napięcie AC strony wtórnej transformatora pod obciążeniem | — | 213,7V | — | 216,5V |
Napięcie AC strony wtórnej transformatora na biegu jałowym* | — | 228,0V | — | 228,0V |
Napięcie AC zasilające prostownik pod obciążeniem | — | 217,8V | — | 212,6V |
Napięcie AC zasilające prostownik na biegu jałowym | — | 228,3V | — | 228,3V |
Napięcie AC na obciążeniu | — | — | — | 217,8V |
Prąd AC na obciążeniu | — | — | — | 3,708A |
Moc na wyjściu transformatora | — | — | — | 807,6VA |
Napięcie DC pod obciążeniem | 269 | 252,4V | — | — |
Napięcie DC na biegu jałowym | — | 314,1V | — | — |
Impedancja zasilacza w przeliczona na wartość 230VAC | 2,93Ω | 14,8Ω | 2,96 | 2,83Ω |
Długotrwały prąd zwarciowy | 78A | 21,2A | 77A | 80,6A |
Prąd DC na obciążeniu | 4,5A | 4,170A | — | — |
Moc na wyjściu DC | 1210W | 1052,5W | — | — |
Komentarz zestawienia
Porównując wyniki pomiarów i obliczeń można dojść do wniosku, że niektóre wartości bardzo od siebie odbiegają. Pomiary przeprowadzono 12-krotnie w odstępie 5-minutowym następnie przeliczono wartość średnią aby wykluczyć znaczenie błędu przypadkowego. Dobrano odpowiednio mierniki aby zminimalizować wpływ harmonicznych na wynik pomiarów. Mierniki posiadały niepewność pomiarową nie nie większą niż 1,5%(fluke 175 dla pomiaru prądu AC 1,5% +3c, przy pomiarze napięcia 1% +3c). Sprawdzono mierniki względem mierników mniejszej niepewności aby wykluczyć błędy nadmierne.Przyczyny różnicy wyników pomiarów i obliczeń
A. Wartość reaktancji indukcyjnej większości elementów w obwodzie jest zależna od wartości przepływającego przez nich prądu. Przyjęcie stałej wartości reaktancji znacznie upraszcza obliczenia; B. Przebieg prądu jest zniekształcony przez harmoniczne generowane przez transformator oraz prostownik. C. Sposób obliczeń zakłada, że przebieg jest przebiegiem sinusoidalnym i nieodkształconym co jest znacznym uproszczeniem wpływającym na ostateczny wynik.Błąd przyrządu – wyeliminowany na wstępie
Przy pierwszym pomiarze aby sprawdzić poprawność metody przeliczyłem otrzymane wyniki. Przeliczony ze wskazań watomierza oraz amperomierza(KEW snap 2033) i woltomierza cos fi dla zasilania z sieci wyniósł 1,05. Powyższy wynik uznano za błędny, kolejne pomiary wykonano z użyciem fluke 175. Powtórnie przeliczony cos fi wyniósł już 0,8. Wartość pierwszego pomiaru znacząco różnił się od pozostałych. Powodem takiej różnicy był źle dobrany przyrząd pomiarowy który nie mierzył poprawnie wartości skutecznej prądu przebiegów odkształconych(3 i 5 har. z prostownika i transformatora). Ten sam miernik został później sprawdzony przy przebiegu sinusoidalnym mieszcząc się w swojej klasie dokładności.Przebiegi oscyloskopowe prądów i napięć
Aby sprawdzić tezę o przebiegach odkształconych należało wykonać pomiary przebiegów prądów i napięć których zdjęcia umieściłem poniżej.Oscylogram prądu strony wtórnej transformatora po dodaniu równolegle do wyjścia transformatora kondensatora 45uF. Na biegu jałowym |
Przebiegi oscyloskopowe pozostałych odbiorników zakłócających | ||
Oscylogram napięcia zasilającego | Oscylogram prądu zasilacza 24V(impulsowy) | Oscylogram prądu sterownika fazowego wentylatorów |