Komutační úhel a vyšší harmonické u usměrňovačů

Zpráva

Prochy · #1 Příspěvek od **Prochy** » 21 led 2015, 19:12

Zdravím,

mohl by mi prosím někdo vysvětlit, co znamená u usměrňovačů komutační úhel. Jak bych to mu měl rozumět (viz obrázek pro třífazový šestipulzní usměrňovač)? Druhá otázka na kterou bych se rád zeptal, jak vzniknou u usměrňovačů vyšší harmonické proudu? Myslel jsem si, že to je tím, že obvod neodebírá harmonický průběh proudu(pokud neberu čistě odporovou zátěž) a síť proto vytváří vyšší harmonický, aby se odebral požadovaný průběh proudu (podle rozkladu Fourierovy transformace), ale bojím se, že to je nesmysl. Na komutační úhel jsem se snažil najít nějaké informace, ale bohužel bez úspěchu. O těch vyšší harmonických jsem našel akorát, jaké problém způsoby způsoboují, ale odkud se berou jsem bohužel nezjistil.

Děkuji za jakoukoliv nápovědu

#2 Příspěvek od **PavelFF** » 21 led 2015, 22:37

Než se objeví fundovaná odpověď, vyplním pauzu.

Prochy píše:...Druhá otázka na kterou bych se rád zeptal, jak vzniknou u usměrňovačů vyšší harmonické proudu? Myslel jsem si, že to je tím, že obvod neodebírá harmonický průběh proudu(pokud neberu čistě odporovou zátěž) a síť proto vytváří vyšší harmonický...

S vyššími harmonickými proudu máš pravdu, ale ne s tou větou v závorce o odporové zátěži. I při čistě odporové zátěži bude proud v každé fázi značně nesinusový.

Například při jednocestném usměrnění(jediná dioda) vzniknou kopce proudu se stejně širokou mezerou kdy neteče nic. Průběh je notoricky známý a je logicky neharmonický.
A podobně např. u třífázového uzlového usměrňovače (jen 3 diody) je průběh proudu každou fází podobný jako u jednocestného usměrňovače, jen jsou kopce ještě víc strmě ořezané na bocích a trvají kratší dobu. Prostě každá fáze si jede dlouho naprázdno a pak najednou prsk, skokový krátký odběr proudu. To je neharmonické až hrůza.
U 6 f můstku je průběh proudu složitější, ani nevím jaký, ale rozhodně to není sinusovka. To vše platí i pro odporovou zátěž.

Ke komutačnímu úhlu se gúgl opravdu nějak nezná. Ale komutace diody je jev přechodu z vodivého do nevodivého stavu. Takže by to mohl (nevím, odhaduji) třeba úhel (část z 360st.), po který dioda vede.

#3 Příspěvek od **mtajovsky** » 21 led 2015, 23:05

Doba, po kterou dioda vede, se nazývá úhel otevření.

Teď, co si už jen mlhavě pamatuji - tedy jestli je to ono (bez záruky). Komutační úhel je vyjádření zpoždění v úhlové míře, o kolik je okamžik uzavření diody v usměrňovači zpožděn proti okamžiku, kdy se napětí na vstupu usměrňovače polarizuje tak, že by se měla uzavřít. Jeho velikost je závislá na zátěži a typu usměrňovače. Pro jednoduchý případ můstkového usměrňovače a pro čistě induktivní zátěž bude činit 90 stupňů a dioda povede ještě po úhel 90 stupňů po změně polarity vstupního napětí. Když se bude poměr R/L zvětšuje, tento úhel klesá a pro čistě odporovou zátěž je určen jen dobou zotavení diody. Název tohoto jevu v anglosaské literatuře by se dal přeložit asi jako úhel komutačního překrytí. Stejný pojem se používá při rozboru chování komutátoru v motorech.

#4 Příspěvek od **PavelFF** » 21 led 2015, 23:23

A dá se to napasovat na ten obrázek šesticípé hvězdy s odporem v zátěži?

#5 Příspěvek od **mtajovsky** » 21 led 2015, 23:44

Na ten obrázek jsem zíral asi 10 minut, ale kde je tam vyjádřen okamžik komutace jsem nějak nevyzíral.

Vaseks · #6 Příspěvek od **Vaseks** » 22 led 2015, 06:55

Základní pojmy z výkonové elektroniky - komutační úhel, doba komutace:

http://educon.zcu.cz/view.php?cislomodu ... tví_měniče

Jinak pojem "vyšší harmonické" je slangový nesmysl, každá harmonická je totiž vyšší než základní (kromě první) a je charakteristickým jevem řízených usměrňovačů.

Na obrázku doba komutace není.

Prochy · #7 Příspěvek od **Prochy** » 22 led 2015, 10:55

PavelFF:

Děkuji za ujasnění těch harmonických. Samozřejmě, že s tím máš pravdu, byla blbost, co jsem napsal v tý závorce, ale pro jednofázový dvoucestný usměrňovač by to platit mělo, tam už je skutečně ten proud harmonicky odebíraný (Nebo by měl být).

Taky děkuji za ty odkazy k tý komutaci, mrknu na ty pojmy.

TubeGuru · #8 Příspěvek od **TubeGuru** » 22 led 2015, 17:58

Jen poznámka k Vaseks(ovu) tvrzení, že výraz "vyšší harmonické" je slangový nesmysl. I mě připadá, že adjektivum "vyšší" je zbytečné, úplně by stačily výrazy harmonické (pro celočíselné násobky základní frekvence) a subharmonické (pro celočíselné podíly zákl. frekv.) Jenže "vyšší harmonické" jsou natolik zaužívaný termín, že asi naše pochyby přežije.

Charos · #9 Příspěvek od **Charos** » 22 led 2015, 18:05

Představ si to na svém obrázku jako rotující vektor. Když ho rozvineš do lineáru, tak vznikne sinusovka , resp 3 sinusovky posunuté o 120st pro 3 fáze. Doba komutace (=sepnutí, komutace znamená česky usměrnění, myšleno sepnutí usm. diody) je v lineáru čas a v tom kroužku (hvězdě) odpovídá úhlu, jedna otočka je doba periody signálu (jakoby sinusovky).

#10 Příspěvek od **PavelFF** » 22 led 2015, 19:21

Charos píše:.... komutace znamená česky usměrnění, myšleno sepnutí usm. diody)....

To ne. Naopak. Komutace u diody je přechod do nevodivého stavu. To jen tak pro pořádek.

#11 Příspěvek od **PavelFF** » 22 led 2015, 19:40

Vaseks píše:....Jinak pojem "vyšší harmonické" je slangový nesmysl, každá harmonická je totiž vyšší než základní (kromě první)...

Je ta věta v pořádku? Existuje základní harmonická? Existuje první harmonická?

Kolik Hz je první harmonická obdélníkového průběhu s kmitočtem 1kHz?

#12 Příspěvek od **Bernard** » 22 led 2015, 21:37

Tak třeba kosínový tvar Fourierovy řady je

f(t) = C₀/2 + C₁*cos(1·ω₁·t + φ₁) + C₂*cos(2·ω₁·t + φ₂) + C₃*cos(3·ω₁·t + φ₃) + ...

Index 0 se týká stejnosměrné složky, index 1 základní frekvence (ω₁=2π/T), index 2 druhé harmonické, index 3 třetí atd. Myslím, že nazvat základní frekvenci termínem první harmonická není žádným prohřeškem, když už má ten index 1. Vždyť i o kyvadlu se normálně říká, že vykonává harmonický pohyb, i když tam žádné další harmonické nejsou.

Tedy, kolik Hz je první harmonická obdélníkového průběhu s kmitočtem 1kHz? 1000 Hz.

#13 Příspěvek od **mtajovsky** » 22 led 2015, 21:39

Pojem základní harmonická a vyšší harmonické je naprosto v pořádku. Co je to ta harmonická? Je to složka signálu s harmonickým průběhem.

Co je však harmonický průběh? Jako harmonický (obecný)pohyb se označuje takový pohyb, kde vratná síla, která se snaží soustavu dostat do rovnovážného bodu je přímo úměrná výchylce. Představme si hmotný bod s hmotností m, který se může pohybovat po ose x. Přitom síla, která se jej snaží vrátit do nulové polohy je přímo úměrná jeho vzdálenosti na ose x od počátku (jakoby pružina):

F = x . k

kde k je konstanta pružnosti. Podle pohybového zákona je síla rovna součinu hmotnosti a zrychlení. Zrychlení je druhá derivace výchylky podle času. Dostáváme dif. rovnici:

m . d2x/dt^2 = x . k

která se řeší předpokladem. Nebudu tu popisovat řešení, je cekem triviální. Řešení je ve tvaru:

x = A . sin ωt

kde ω = sqrt(k/m)

Takže jako harmonický průběh je každý sinusový průběh a proto existuje základní harmonická a vyšší harmonické.

#14 Příspěvek od **PavelFF** » 22 led 2015, 22:18

Takže vyšší bychom měli uznánu, žádný slangový nesmysl.

Co takhle nižší harmonická? Míněna sub. To je dobře?

#15 Příspěvek od **mtajovsky** » 22 led 2015, 22:31

To si myslím, že už je jen konvence, kterou harmonickou vezmeme jako základ. Většinou je to ta s nejnižším kmitočtem, ovšem může nastat situace, že dominantní harmonická je některá vyšší a ta se bere jako základní. Pak ty pod ní se mohou nazvat jako subharmonické.