1

Laboratorul nr.4

Circuit de corecţia factorului de putere(PFC), monofazat.

Considerente generale Factorul de putere este definit ca raportul dintre puterea activă P şi puterea aparentă S a sistemului. În regim sinusoidal se poate defini cosinusul unghiului dintre tensiune şi curent. Curentul de linie a maşinilor de curent alternativ , transformatoarelor şi altor dispozitive inductive conţine două componente: - curentul de magnetizare - curentul ce produce putere. Curentul de magnetizare este un curent ce produce fluxul magnetic în maşină. Această componentă a curentului creează o putere reactivă Q, ce este măsurată în kilovolţi–amperi reactivi (kvar). Curentul ce produce puterea este un curent ce interacţionează cu fluxul magnetic pentru a produce cuplu maşinii.

Fig. 0 Diagrama

Tensiunea şi curentul unui consumator rezistiv vor fi în fază, nu vor fi întârzieri intre cele două. Dacă sarcina este capacitivă sau inductivă curentul şi tensiunea vor fi defazate, în funcţie de tipul consumatorului se va observa curentul înaintea tensiunii sau tensiunea înaintea curentului. Prin factor de putere se înţelege valoarea cosinusului unghiului dintre cele două. În funcţie de puterea aparentă S se dimensionează instalaţiile furnizorului de energie electrică (centrale electrice şi liniile de transport). Puterea activă P este puterea pe care receptoarele (sau instalaţiile) de energie electrică o transformă intr-o altă formă de putere utilă: mecanică, luminoasă, chimică şi chiar electrică. Pentru o utilizare cât mai bună a instalaţiilor de furnizare a energiei electrice este bine ca raportul P/S să fie cât mai aproape de unitate. Pentru instalaţiile de furnizare a energiei electrice situaţia cea mai avantajoasă o reprezintă receptoarele rezistive, deoarece cos j=1, deci P=S. Receptoarele inductive au un factor de putere cos j < 1 acestea sunt dezavantajoase pentru instalaţiile de alimentare cu energie electrică, deoarece absorb de la reţea atât putere activă P, cât şi putere reactivă Q de valoare:

� = � ∗ ���

Receptoarele capacitive au de ainstalaţiile de alimentare putere reactivdeoarece trebuie dimensionate la o putere S>P. Pentru instalaţiile de furnizare a energiei electrice este acare îi alimentează să se găseascăcât şi receptoare capacitive (care debiteazconsumatorilor să fie cât mai aprop Creşterea curentului are drept consecin- necesitatea măririi secţiunii conductoarelor ce trebuie transportate de acest curent ;- necesitatea supradimensionării aparatajului de acprotecţie (siguranţe fuzibile, relee termice), parcurse de acest curent. Deci instalafactorul de putere este scăzut sunt neeconomice, cost

Circuit pur rezistiv Se considera circuitul dinfigura 2 pentru

Să considerăm un circuit monofazat de curent alternativ, compus dintrtensiune de 120 V, la frecvenţa de 60 Hz,

Curentul efectiv prin sarcinsarcina este pur rezistivă (fără reactanasemănătoare unui circuit de curent continuu.

2

Receptoarele capacitive au de asemenea un factor de putere cos j < 1 dar debiteaziile de alimentare putere reactivă Q, lucru la fel de dezavantajoase pentru acestea,

deoarece trebuie dimensionate la o putere S>P. iile de furnizare a energiei electrice este avantajos ca în consumatorii pe

ăsească atât receptoarele inductive (care absorb puterea reactivi receptoare capacitive (care debitează putere reactivă), astfel că factorii de putere ai

fie cât mai apropiaţi de unitate. terea curentului are drept consecinţe:

ţiunii conductoarelor ce trebuie transportate de acest curent ;ării aparatajului de acţionare (întreruptoare, contactoare)

e fuzibile, relee termice), parcurse de acest curent. Deci instalaţăzut sunt neeconomice, costă scump.

dinfigura 2 pentru situaţia rezistivă

Fig.1 Circuit pur rezistiv

m un circuit monofazat de curent alternativ, compus dintrţa de 60 Hz, şi o sarcină rezistivă.

Curentul efectiv prin sarcină va fi de 2 A, iar puterea disipată de 240 W. Deoarece ă ă ă reactanţă), curentul este în fază cu tensiunea, iar calculele sunt

toare unui circuit de curent continuu.

semenea un factor de putere cos j < 1 dar debitează în Q, lucru la fel de dezavantajoase pentru acestea,

vantajos ca în consumatorii pe atât receptoarele inductive (care absorb puterea reactivă),

ă factorii de putere ai

iunii conductoarelor ce trebuie transportate de acest curent ; ionare (întreruptoare, contactoare) şi de

e fuzibile, relee termice), parcurse de acest curent. Deci instalaţiile în care

m un circuit monofazat de curent alternativ, compus dintr-o sursă de

ă de 240 W. Deoarece cu tensiunea, iar calculele sunt

Fig. 2

Formele de undă ale tensiunii, curentului Puterea este tot timpul pozitivă în acest caz. Acest lucru înseamndisipată de sarcina rezistivă şi nu este reintrodusreactive. De asemenea, frecvenţa formei de undcurentului. Această diferenţa de frecvencurent alternativ folosind aceeaşi notatensiunii, curentului şi a impedanpresupune o frecvenţă constantă pentru toate formele de und Cea mai bună metodă de calcul a puterii în cfolosind notaţia scalară, iar relaţiile de faz

Circuit pur inductiv

Ca şi comparaţie, să considerăm un

3

Forme de undă, sarcina rezistivă

ă ale tensiunii, curentului şi puterii, sunt cele din figura alăă în acest caz. Acest lucru înseamnă că puterea este tot timpul

ă şi nu este reintrodusă în circuit, aşa cum este cazul sarcinilor

ţa formei de undă a puterii este dublul frecvenţei tensiunii ţa de frecvenţă face imposibilă exprimarea puterii în circuitele de

curent alternativ folosind aceeaşi notaţie complexă, rectangulară sau polară, folositi a impedanţei, deoarece această formă de exprimare matematic

constantă pentru toate formele de undă implicate. ă de calcul a puterii în circuitele de curent alternativ se realizeaz

, iar relaţiile de fază sunt evidenţiate cu ajutorul trigonometriei.

Fig. 3 Circuit inductiv

ăm un circuit simplu cu o sarcină reactivă.

i puterii, sunt cele din figura alăturată. puterea este tot timpul

te cazul sarcinilor

ţei tensiunii şi a exprimarea puterii în circuitele de

ă, folosită în cazul de exprimare matematică

ircuitele de curent alternativ se realizează iate cu ajutorul trigonometriei.

Fig.4 Forme de und

Putem observa defazajul dintre tensiune din figura alăturată. În acest caz, puterea variaznegativă. Acest lucru înseamnă căcircuit. Dacă am considera sursa ca fiind un generator mecanic, practic, energia consumatpentru acţionarea arborelui ar fi zero

Circuit rezistiv-inductiv

Fig

Să considerăm acum un circuit cu sarcin

4

Forme de undă, sarcina inductivă

Putem observa defazajul dintre tensiune şi curent, precum şi forma de undă. În acest caz, puterea variază alternativ între partea pozitiv

. Acest lucru înseamnă că puterea este alternativ absorbită şi eliberată am considera sursa ca fiind un generator mecanic, practic, energia consumat

ionarea arborelui ar fi zero, deoarece sarcina nu consumă deloc putere.

Fig. 5 Circuit rezistiv-inductiv

m acum un circuit cu sarcină rezistiv-inductivă.

i forma de undă a puterii, rnativ între partea pozitivă şi cea

şi eliberată din şi în am considera sursa ca fiind un generator mecanic, practic, energia consumată

deloc putere.

5

Aceasta este valoarea efectivă a curentului (1,41 A) pe care ar arăta-o un ampermetru conectat în serie cu rezistorul şi bobina.

Fig. 6 Forme de undă, sarcina rezistiv-inductivă

Graficul formelor de undă arată în acest caz, este cel din figura alăturată. Şi în acest caz, puterea alternează între partea negativă şi cea pozitivă, dar valoarea puterii „pozitive” este mai mare decât cea negativă. Cu alte cuvinte, o combinaţie serie rezistor-bobină va consuma mai multă putere decât va introduce înapoi în circuit. Puterea reală (P) :

Puterea reală disipată, sau consumată dintr-un circuit, poartă numele de putere reală, unitatea sa de măsură este Watt-ul, iar simbolul matematic este „P”. Puterea reactivă (Q):

Se ştie că elementele reactive precum bobinele şi condensatoarele nu disipă putere, dar existenţa căderii de tensiune şi a curentului la bornele lor, dă impresia că acestea ar disipa putere. Această „putere nevăzută” poartă numele de putere reactivă, iar unitatea sa de măsură este Volt-Amper-Reactiv (VAR), şi nu Watt-ul. Simbolul matematic pentru puterea reactivă este Q. Puterea aparentă (S):

Combinaţia dintre cele douăaparentă. Unitatea de măsură a puterii aparente este Voltmatematic este „S ,,.

Relaţia dintre cele trei tipuri de putere, realsub formă trigonometrică. Aceastăputerilor”. Unghiul acestui „triunghi al puterilor” reprezintdisipate (sau consumate) şi cantitatea de putere absorbitşi unghiul de fază al impedanţei circuitului, sub formreală şi puterea aparentă poartă numele de factor de putere al circuitului (k). De asemenea, din geometria triunghiului, putem deduce cunghiului de fază. Folosind valorile din circui

- Fiind calculat ca un raport, factorul de putere nu are unitate de m

Circuite pur rezistive.

Pentru circuitele pur rezistive, fareactivă este egală cu zero. În acest caz, triunghlatura opusă (puterea reactivă) va avea lungimea zero.Circuite pur reactive.

Pentru circuitele pur inductive, factorul de putere este zero, datoritputerea reală este zero. În acest caz, triungadiacentă (puterea reală) va avea lungimea zero. Acelapur capacitive, doar că sensul liniei verticale va fi în jos, nu în sus, cum este cazul circuitelor pur inductive.

6

ia dintre cele două puteri, cea reactivă şi cea reală, poartă numele de putere ă ă a puterii aparente este Volt-Amper (VA), iar simbolul

Fig-7 Triunghiul puterilor

ia dintre cele trei tipuri de putere, reală, reactivă şi aparentă, poate fi exprimată. Această exprimare este cunoscută sub numele de „triunghiul

Unghiul acestui „triunghi al puterilor” reprezintă raportul dintre valoarea puterii şi cantitatea de putere absorbită/returnată. De asemenea, reprezint

ţei circuitului, sub formă polară. Acest raport dintre puterea ă poartă numele de factor de putere al circuitului (k). De asemenea,

din geometria triunghiului, putem deduce că factorul de putere este egal şi cu cosinusul . Folosind valorile din circuitul precedent:

Fiind calculat ca un raport, factorul de putere nu are unitate de măsură.

Pentru circuitele pur rezistive, factorul de putere este 1 (ideal), deoarece puterea cu zero. În acest caz, triunghiul puterilor este o linie orizontală

ă) va avea lungimea zero.

Pentru circuitele pur inductive, factorul de putere este zero, datorită este zero. În acest caz, triunghiul puterilor este o linie verticală, deoarece latura

ă) va avea lungimea zero. Acelaşi lucru este valabil şi pentru circuitele sensul liniei verticale va fi în jos, nu în sus, cum este cazul circuitelor

ă numele de putere Amper (VA), iar simbolul

ă, poate fi exprimată sub numele de „triunghiul

raportul dintre valoarea puterii . De asemenea, reprezintă cest raport dintre puterea

numele de factor de putere al circuitului (k). De asemenea, şi cu cosinusul

), deoarece puterea iul puterilor este o linie orizontală, deoarece

Pentru circuitele pur inductive, factorul de putere este zero, datorită faptului că ă, deoarece latura şi pentru circuitele

sensul liniei verticale va fi în jos, nu în sus, cum este cazul circuitelor

7

Importanţa factorului de putere Factorul de putere este un element foarte important în proiectarea circuitelor electrice de curent alternativ, deoarece un factor de putere mai mic decât 1 înseamnă că circuitul respectiv, sau mai bine spus, conductorii circuitului în cauză, trebuie să conducă mai mult curent decât ar fi necesar dacă reactanţa circuitului ar fi zero, caz în care, cu un curent mai mic, puterea reală distribuită pe sarcină ar fi aceeaşi. Un curent mai mare înseamnă secţiuni ale conductorilor mai mari, ceea ce afectează direct costurile realizării instalaţiei electrice. Dacă circuitul considerat ar fi fost pur rezistiv, am fi putut transporta o putere de 169,25 W spre sarcină, cu aceeaşi valoare a curentului de 1,410 A, şi nu doar 119,36 W, valoare ce este disipată în acest moment pe sarcină. Un factor de putere scăzut se traduce printr-un sistem ineficient de distribuţie al energiei.

Corectarea factorului de putere

Cele mai cunoscute consumatoare de energie reactivă sunt motoarele asincrone, acestea având şi un gabarit mare. Sunt folosite în instalaţiile industriale şi consumul este de ordinul zecilor de kW. O dată cu modernizarea fabricilor se vor alege motoare sincrone cu un factor de putere mai bun şi astfel vor scădea pierderile. Un alt consumator important este sursa în comutaţie. Folosită în aplicaţii de la 1W până la KW. Orice laptop, încărcător de telefon, computer conţine o sursă în comutaţie. Se doreşte implementarea de surse mai eficiente cu factor de putere tot mai bun. în uniunea europeana s-a creat un standard prin care toate alimentatoarele cu un consum între 70W şi 200W trebuie să conţină cel puţin un sistem pasiv de corectare a factorului de putere . Sursele peste 200W sunt obligate să aibă un sistem activ de compensare a factorului de putere. Problemele factorului de putere pot fi rezolvate fie local folosind circuite sau sistem de corectare a factorului de putere sau de către distribuitorii de energie. Cel mai utilizat mod de corectare a factorului de putere la nivelul reţelei este folosirea bateriilor de condensatori. Acestea prezintă mai multe avantaje : - au pierderi mici şi constante în timp; - nu au mecanisme în mişcare şi uzura este foarte mică; - se poate monta uşor; - întreţinerea este deosebit de simplă; - se fabrică intr-o gama de puteri deosebit de largă. Dezavantajele notabile sunt : - imposibilitatea realizării unui reglaj fin al factorului de putere. Reglajul se face numai în trepte, în funcţie de modul cum se conectează elementele bateriei. - spaţiul mare pe care îl ocupă în special la puteri mari. Sunt necesare spaţii special destinate montării bateriilor de condensatoare şi deşi se pot monta pe verticala, de multe ori (în special la consumatorii industriali) bateriile de condensatoare ocupa suprafeţe importante din camera tabloului electric. Modul de utilizare este relativ simplu, bateria de condensatoare se montează în paralel cu receptorul (sau instalaţia) ce funcţionează cu un factor de putere scăzut. Condensatoarele vor debita în reţea o putere reactivă pentru a compensa cerinţa de consumatoare inductive. Astfel puterea totală absorbită din reţea va fi aceeaşi, condensatoarele nu consumă energie, realizează un defazaj opus pentru a stabiliza factorul de putere. Cum nu putem avea numai sarcini rezistive se vor folosi circuite speciale pentru corectarea factorului de putere. Acestea trebuie să scadă defazajul dintre tensiune şi curent, să scadă numărul de armonici trimise în reţea şi a zgomotului de comutaţie. Circuitul pasiv presupune o bobină în serie cu sursa în comutaţie. Aceasta are rol de a minimiza curentul de încărcare a condensatorilor pe vârful sinusoidei. Cu cât valoarea

8

inductanţei este mai mare cu atât factorul de putere este mai bun. Având în vedere că puterile sunt de ordinul sutelor de waţi, curenţii sunt de ordinul amperilor deci creşterea inductanţei va cauza o creştere în gabarit. Se face un compromis în această situaţie între putere (curent), inductanţă, mărime şi factorul de corecţie. Sunt destul de folosite şi chiar indicate pentru puteri mici unde mărimea nu are o influenţă prea mare iar puterea reactivă este destul de scăzută. Avantajele acestei metode sunt : - uşor de realizat - pierderi mici - costul relativ redus - robuste O altă soluţie este implementarea unui sistem activ. Cel mai des întâlnit este convertorul BOOST cu funcţie de corectare a factorului de putere PFC (Power Factor Corection). Sursele de puteri mai mari prezintă această abordare având numeroase avantaje faţă de soluţia pasivă. Acest sistem este de mai multe tipuri dar funcţionarea de bază este aceeaşi. Se realizează o tensiune continuă la ieşire de o valoare mai mare decât cea de la reţea, în jur de 380V valoare clasică pentru sistemul monofazat. Se eşantionează tensiunea de la reţea cu o frecvenţă mult mai mare decât cea a reţelei şi cu ajutorul unei reacţii curentul va fi în fază cu tensiunea. Avantajele acestei metode : - factor de putere foarte bun, foarte aproape de 1 - liniaritatea factorului de putere pe intervalul sarcinii şi a tensiunii de reţea - adaptare în funcţie de sarcină şi puterea de la ieşire - gabarit redus în comparaţie cu puterea şi varianta pasivă - obţinerea unei tensiuni stabilizate la ieşire (uşurinţa în realizarea convertorului coborâtor) - filtrarea foarte bună a neliniarităţilor, zgomotelor şi micro-întreruperilor tensiunii de reţea. Principalele dezavantaje a sistemului activ sunt costul, complexitatea şi implicit robusteţea. Deşi prezintă o creştere a complexităţii şi costului surselor moderne, acest sistem este impus având în vedere numărul de consumatori. Oricum avantajele sunt şi de partea utilizatorului, sursa şi implicit consumatorul este mult mai bine protejat de fluctuaţiile tensiunii de reţea. Creşterea în preţ este justificată dacă ne gândim la preţul total al unui televizor cu plasmă sau a sistemelor IT profesionale, cu atât mai mult la dispozitive medicale sau industriale. Aceste surse reuşesc să menţină tensiunea la ieşire stabilă deşi tensiunea reţelei scade până la 80V şi prezintă imunitate la micro-întreruperi. Protejarea echipamentului alimentat.

Circuitul PFC folosit in laborator

Pentru realizarea practică s-au construit două convertoare PFC, unul după specificaţii şi calcule clasice pentru tensiunea de la reţea. Acesta alimentează o sursă rezonantă de 220W pentru a alimenta ulterior un sistem audio HI-FI. Alimentarea controlerului fiind făcuta de convertorul rezonant. Convertorul prezentat este de tip didactic, realizat la o zecime din tensiunea convertorului la reţea. Tensiunea de 38V fiind considerată puţin periculoasă şi putând fi manipulat de către studenţi. Ambele convertoare prezintă acelaşi controler de la "Internaţional Rectifier" IR1152. Se optează pentru o eficienţă peste 0.92 pentru ambele situaţii. Specificaţii convertor: Tensiune de la reţea 10-30 VAC Frecvenţă tensiune reţea 47-63 Hz Tensiune nominală la ieşire 38 V

9

Putere maximă la ieşire 20W W Factor de putere 0,98 24VAC/20W Timp de răspuns la ieşire 25 msec Timp de soft start maxim 60 msec Circuitul integrat IR1152 face parte din familia de circuite IR115x şi este dedicat aplicaţiilor PFC. Acesta prezintă o frecvenţă de operare fixă de 66khz. Circuitul este realizat pentru convertoarele boost în regimul continuu de conducţie având control cu medierea curentului. Circuitul include şi funcţii auxiliare cum ar fi : Soft start programabil, curent de pornire de ordinul micro-amperilor, funcţie de sleep şi curenţi de bias foarte mici pe intrări. Oscilatorul intern asigură o frecvenţă fixă şi stabilă de 66khz cu un jitter foarte mic eliminând astfel zgomote în domeniul audio din componentele magnetice. Adiţional circuitul include un pin de citire a tensiunii de intrare "brown-out" pentru protecţie la supratensiune, realizează şi limitarea "cycle-by-cycle" de limitare a curentului, protecţie la buclă deschisă (OLP) şi închidere automată la scăderea tensiunii sub un anumit prag (UVLO). Toate acestea sunt incluse într-un pachet de 8 pini SO-8.

Schema de principiu :

Fig. 9 Circuitul elecronic al factorului de corecţie.

10

Circuitul Integrat IR 1152

Pentru realizarea funcţiei de PFC şi menţinerea tensiunii la ieşire stabilizată este nevoie de 3 pini : VFB, COMP şi ISNS. VFB - asigură citirea tensiunii de la ieşire realizând stabilizarea. COMP - folosit pentru compensarea buclei în tensiune realizând răspunsul dorit. ISNS - realizează citirea curentului prin bobină, pentru a putea determina factorul de umplere. În esenţă sunt doua bucle de reglare în algoritmul de corectare a factorului de putere. - una lentă, bucla în tensiune ce menţine tensiunea la ieşire stabilă - una rapidă, bucla de curent care determină factorul de umplere instantaneu la fiecare puls comutat Corectarea factorului de putere este realizată în principiu de bucla de curent. Bucla de tensiune este responsabilă numai cu menţinerea tensiunii de la ieşire stabilă. Circuitul de control Sunt două tipuri de limitări în curent : - o limitare de tip "soft" slabă, care limitează factorul de umplere şi permite tensiunii de la ieşire să scadă. - una de tip ciclu după ciclu de limitare a vârfurilor şi închide automat comanda pe tranzistor când s-a depăşit valoarea de vârf Visns,peak. Limitare "soft"

Tensiunea de la pinul COMP este direct proporţională cu valoarea curentului RMS de la intrare. Valoarea tensiunii va atinge maximul când convertorul va lucra la tensiune minimă la intrare şi sarcină maximă la ieşire. Valorile compensării şi al divizorului sunt calculate în aşa fel încât dacă curentul creşte prea mult tensiunea la pinul COMP ajunge la saturaţie astfel permite scăderea tensiunii la ieşire. Trebuie asigurată funcţionarea corectă în orice condiţie normală de sarcină şi alimentare. Reacţia în tensiune.

Tensiunea stabilizată la ieşirea convertorului este setată de un divizor la pinul VFB. Impedanţa pinului trebuie să fie destul de mare pentru o putere disipată cât mai mică. Totuşi trebuie ţinut cont de impedanţa de intrare a amplificatorului de eroare, acesta are un curent de bias mai mic de 0.2uA, astfel impedanţa divizorului poate fi în jurul a 2Mohm. Din datasheet se sugerează folosirea a doi rezistori RFB1 şi RFB2 serie de 1Mohm cu 1% toleranţă. Pentru aplicaţia de laborator având în vedere tensiunea mult mai mică se vor alege doi rezistori de 50kohm. Cel de-al treilea rezistor poate fi calculat din tensiunea de la ieşire impusă în proiectare şi tensiunea de referinţă dată de controler.

Compensarea buclei de tensiune.

Reacţia în tensiune monitorizează tensiunea de la ieşire cu ajutorul pinului VFB. Prin compararea tensiunii date de divizor cu una de referinţă rezultă un semnal de control. Amplificatorul de eroare este de tip transconductanţă şi ieşirea acestuia este conectată la pinul de COMP. Semnalul de control realizează reglarea directă a curentului prin bobină, ce reprezintă curentul de intrare în convertor. In figura 10 este prezentată schema circuitului d ecorecţie al factorului de putere utilizată in laborator.

11

Fig.10 Schema circuitului de corecţie al factorului de putere utilizată în laborator

12

Cele mai importante forme de undă sunt prezentate in figurile următoare. S-a folosit o sarcină activă "Electronic load" la jumătate din capacitatea convertorului şi la capacitate maximă. Sarcina a fost setată pe curent constant şi s-au efectuat doua serii de măsurători, la 200mA (~8W) respectiv 500mA (~20W). Convertorul funcţionează corect până la o putere de 38W. Protecţia de limitare a curentului a fost setată la 40W.

Fig.11 Armonici ale curentului de intrare

Curentul de intrare în convertor trebuie să îndeplinească standardul impus. În softul osciloscopului sunt incluse aceste standarde pentru o verificare rapida. S-a ales clasa A, acesta fiind dedicată aparaturii electronice de mică şi medie putere, fără motor şi acţionari electromecanice, de tip monofazat. Se face o scanare în banda de frecvenţă pentru măsurarea fiecărei armonici. Se măsoară amplitudinea şi banda de frecvenţă şi se compară cu standardul ales. Se poate identifica în figură banda permisă pentru fiecare armonică (culoare albastru închis) şi banda măsurată. Se poate observa de asemenea că statusul pentru fiecare bandă este OK.

13

Fig.12 Armonici ale curentului de intrare

Din imagine se poate observa neliniaritatea curentului la trecerea prin 0. Când

tensiunea scade factorul de umplere a convertorului creşte. Când tensiunea ajunge la valoarea

minimă din proiectare, factorul de umplere atinge valoarea maximă admisă. Sub această

valoare convertorul nu mai comută pentru a evita un factor de 1, conducţia continuă a

tranzistorului. Prin comparaţie cu redresarea simplă a tensiunii alternative, se observă

folosirea aproape completă a sinusoidei. Curenţii de vârf sunt mult mai mici pentru că puterea

consumată se distribuie pe toată sinusoida.

Alte informaţii utile generate de osciloscop sunt:

• Factorul de putere

14

In proiectare s-a impus valoarea de 0,98 se poate vedea că s-a îndeplinit această cerinţă,

factorul măsurat fiind de 0,99.

Eficienţa convertorului poate fi determinată din măsurători :

=�

��=38� ∗ 0.2�

9.42�=7.6�

9.42�= 0.8

• Curentul şi tensiunea rms

• Puterea reală

• Puterea aparentă

Fig.13 Factorul de putere

15

În această figură se pot observa :

• Tensiunea de la intrarea convertorului şi curentul absorbit. Cea mai importantă

informaţie este defazajul între cele două. Un factor de putere bun înseamnă defazaj

aproximativ 0.

• Puterea consumată de convertor, aceasta urmăreşte formele de undă a tensiunii şi

curentului. La trecerea prin 0 a tensiunii nu se face transfer de putere aceasta având valoare 0.

Aceleaşi măsurători au fost realizate şi la sarcină maximă. Se pot observa mici

diferenţe în valorile măsurate.

Se va recalcula eficienţa :

=�

��=38� ∗ 0.5�

22.77�=

19�

22.77�= 0.83

Fig.14 Factorul de putere

16

Fig.15 Factor de putere sarcină maximă

Fig. 16 Factor de putere sarcină maxim

17

Desfăşurarea lucrării de laborator:

- Se vor identifica pe schemă blocurile componente prezente in figura 10. - Cu ajutorul osciloscopului se vor vizualiza următoarele forme de undă: tensiunea de

alimentare , tensiunea pe tranzistorul cu rol de comutator, tensiunea pe rezistenţa de sarcină. - Se va conecta drept sarcină o rezistenţă variabilă şi se va oscilografia si masura

tensiunea pe sarcină pentru trei valor distincte ale acesteia.. - Se va conecta o sarcină ce prezintă un caracter inductive şi se va relua procedura

discutată anterior. - Se va calcula THD% al curentului absorbit,funcţie de natura sarcinii (3 valori distincte

rezistiv respective inductiv) - Se va calula factorul de putere PF, cu valorile obţinute anterior dupa formula:

( )1

2

1cos cos

%1

100

rms

i i iS

IPF

ITHD

ϕ ϕ= =

+

şi se va trasa diagrama PF funcţie de valoarea şi natura sarcinii

2 2 22 3

1 21

..., , ... , cos .nV V V

THD V fundamentala V armonici defazaj tensiune curentV

ϕ+ + +

= − − −

- Se va determina şi trasa caracteristica randamentul de conversie al circuitului în funcţie

de valoarea şi natura sarcinii.