Kolmivaiheisen tyristorisuuntaajan testaus ja ohjeistus opetuskäyttöön

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli testata Tampereen ammattikorkeakoulun sähkölaboratorioon opetuskäyttöön tilattujen uusien suuntaajalaitteiden soveltuvuus korvaamaan vanhat suuntaajalaitteet. Tarkoitus oli selvittää, voidaanko vanhoille suuntaajille suunnitellut laboratoriotyöt toteuttaa uusilla suuntaajilla. Testauksen perusteella oli tarkoitus tehdä uusiin laitteisiin ja laboratoriotöihin tarvittavat muutokset, jotta uusia suuntaajia voitaisiin käyttää jatkossa laboratoriotöiden suorittamiseen. Lisäksi työn oli tarkoitus toimia ohjeena uusittujen laboratoriotöiden ohjaajalle.

Erilaiset suuntaajat voivat rakenteestaan riippuen toimia sekä tasa- että vaihtosuuntaajina. Suuntaajien sovelluskohteita on elektroniikassa, säädettävissä moottorikäytöissä ja sähkövoimansiirrossa. Kolmivaiheisilla tyristorisuuntaajilla voidaan tasasuuntauksessa muodostuvan tasajännitteen suurutta säätää viivästyttämällä tyristorien johtavuutta ohjauskulman avulla. Ohjauskulmaa kasvattamalla saadaan tasasuuntaaja muutettua vaihtosuuntaajaksi. Kahdella tyristorisuuntaajalla saadaan muodostettua tasasähkönsiirtolinkki kahden eri vaihtosähköverkon välille.

Uusien tyristorisuuntaajien soveltuvuutta vanhojen suuntaajien korvaajiksi tutkittiin suorittamalla vanhoille suuntaajille suunnitellut laboratoriotyöt uusilla suuntaajilla. Tätä varten piti uusiin suuntaajiin tehdä hieman rakenteellisia muutoksia. Myös laboratoriotöihin jouduttiin tekemään pieniä muutoksia, jotka dokumentoitiin uusiin työohjeisiin. Muutoksia tehtiin lähinnä jännitetasoihin, jotta töiden suorittaminen olisi opiskelijoiden kannalta turvallisempaa. Uusilla suuntajilla suoritetuista töistä raportoitiin mittaustulokset ja niistä tehtävät päätelmät, joita verrattiin vanhoilla suuntaajilla tehtyihin mittauksiin.

Tehdyt tutkimukset osoittivat, että vanhat laboratoriotyöt voidaan pienillä muutoksilla suorittaa uusilla suuntaajilla, mikä olikin työn päätavoitteena. Kehitettävää jäi vielä ohjauskulman säätöratkaisuun ja suojauksen toteuttamiseen. Kuitenkin työtä voidaan siis pitää pääosin onnistuneena.

The purpose of this thesis was to test the suitability of new rectifiers to replace the old ones in the electrical laboratory of Tampere University of Applied Sciences. The aim was to find out whether the old laboratory works designed for the old rectifiers could be performed with the new rectifiers. The necessary changes in the new devices and laboratory works were to be made on the basis of the testing so that the new rectifier could be used in performing the works in the future. In addition, the report of this study was intended to serve as a guide to the instructor of the upgraded laboratory works.

Different types of rectifiers can work as rectifiers or inverters depending on their structure. Rectifiers are used in electronics, adjustable motor drives and in electronic power transmission. With three-phase thyristor rectifiers the level of the formed DC voltage can be regulated by delaying the conductivity of the thyristors by adjusting the firing angle. By increasing the firing angle the rectifier can also be used as an inverter. By using two thyristor rectifiers it is possible to create a DC power transmission link between two different AC power grids.

The suitability of the new rectifiers as substitutes for the old rectifiers were examined by performing the laboratory works designed for the old rectifiers with the new rectifiers. For this purpose some structural changes had to be made to the new rectifiers. Some small changes had to be made in the laboratory works as well. The changes were documented in the new working instructions. The changes were mainly made in the voltage levels of the works so that they would be safer for students to perform. The measurements and conclusions of the works made with the new rectifiers were reported and compared to the measurements made with the old rectifiers.

The testing showed that the old laboratory works can be performed with the new rectifiers with a few adjustments, which was the main objective of this study. There was still room for improvement left in the control solution of the firing angle and in protection of the devices. However, this study can mostly be seen as successful.