Stabilizátor napätia serva
Na servo stabilizátor napätia je regulačný mechanizmus s uzavretou slučkou, ktorý slúži na udržanie vyváženého 3 alebo jednofázového výstupného napätia napriek výkyvom na vstupe v dôsledku nevyvážených podmienok. Väčšina priemyselných záťaží sú záťaže trojfázových indukčných motorov a v skutočnom prostredí továrne je napätie v 3 fázach zriedka vyvážené. Povedzme napríklad, že ak sú namerané napätia 420, 430 a 440V, priemer je 430V a odchýlka 10V.
Percento nevyváženosti je dané
(10 V x 100) / 430 V = 2,3% Je zrejmé, že 1% nevyváženosť napätia zvýši straty motora o 5%.
Nevyváženosť napätia tak môže zvýšiť straty motora z 2% na 90%, a tým sa tiež zvýši teplota o nadmerné množstvo, čo má za následok ďalšie zvýšenie strát a zníženie účinnosti. Preto sa navrhuje zahájiť projekt na udržanie vyváženého výstupného napätia vo všetkých 3 fázach.
Jednofázový:
Je založený na princípe vektorového pridávania striedavého napätia na vstup, aby sa získal požadovaný výstup pomocou transformátora s názvom Buck-Boost transformátor (T), ktorého sekundárny je zapojený do série so vstupným napätím. Primárne z nich je napájané z variabilného transformátora (R) namontovaného na motore. V závislosti od pomeru primárneho k sekundárnemu napätiu indukované napätie sekundárneho zdroja vychádza buď z fázy, alebo z fázy na základe kolísanie napätia . Variabilný transformátor je zvyčajne napájaný zo vstupného zdroja na obidvoch koncoch, zatiaľ čo odbočenie okolo 20% vinutia sa považuje za pevný bod pre primárny transformátor Buck-Boost. Variabilný bod autotransformátora je preto schopný dodávať 20% z fázového napätia, ktoré sa používa na tlmenie, zatiaľ čo 80% je vo fáze so vstupným napätím a používa sa na zosilnenie prevádzky. Pohyb stierača variabilného transformátora je riadený snímaním výstupného napätia do riadiaceho obvodu, ktorý určuje smer otáčania synchrónneho motora privádzaného cez dvojicu TRIAC do jeho vinutia s rozdelenou fázou.
3 fázová vyvážená korekcia vstupu:
Pre prevádzku s nízkou kapacitou, povedzme asi 10 kVA, je v súčasnosti zrejmé, že sa používa variak s dvojitým vinutím, ktorý eliminuje transformátor Buck-Boost na samotnom variabilnom transformátore. To obmedzuje pohyb variátora na 250 stupňov, pretože sa váha používa pre sekundárne vinutie. Aj keď to robí tento systém ekonomickým, má vážne nevýhody, pokiaľ ide o jeho spoľahlivosť. Priemyselný štandard takúto kombináciu nikdy neprijíma. V oblastiach primerane vyváženého vstupného napätia sa na stabilizovaný výstup používajú aj trojfázové servo riadené korektory, zatiaľ čo sa používa jeden trojfázový variak namontovaný jedným synchrónnym motorom a jednou riadiacou kartou snímajúcou dvojfázové napätie z troch. To je oveľa ekonomickejšie a užitočnejšie, ak sú vstupné fázy primerane vyvážené. Má nevýhodu, že aj keď dôjde k výraznému nevyváženiu, výstup je proporcionálne nevyvážený.
Trojfázová nevyvážená korekcia vstupu:
Tri sériové transformátory (T1, T2, T3), z ktorých sa používa každá sekunda, jeden v každej fáze, ktorý buď pridáva alebo odčíta napätie od vstupného napájacieho napätia, aby dodával konštantné napätie v každej fáze, čím vytvára vyvážený výstup z nevyváženého vstupu. Vstup do primárneho obvodu sériového transformátora je napájaný z každej fázy z jedného variabilného autotransformátora (Variac) (R1, R2, R3), z ktorých každý je stierač pripojený k synchrónnemu motoru (M1, M2, striedavá fáza s dvoma cievkami) M3). Motor prijíma napájanie striedavým prúdom pre každú zo svojich cievok prostredníctvom tyristorového prepínania buď v smere hodinových ručičiek alebo proti smeru hodinových ručičiek, aby umožnil požadovanému výstupnému napätiu z variaka na primárnu časť sériového transformátora, či už vo fáze alebo mimo fázy, vykonávať sčítanie alebo odčítanie podľa potreby na sekundárnom konci sériového transformátora na udržanie konštantného a vyváženého napätia na výstupe. Spätná väzba z výstupu do riadiaceho obvodu (C1, C2, C3) sa porovnáva s pevným referenčným napätím pomocou porovnávačov úrovní vytvorených z operačných zosilňovačov, aby sa nakoniec spustil TRIAC podľa potreby uvedenia motora do činnosti.
Táto schéma sa skladá hlavne z riadiaceho obvodu, jednofázového servoindukčného motora pripojeného k primárnemu napájaniu variakumu sériového transformátora pre každú fázu.
- Riadiaci obvod pozostávajúci z okenného komparátora zapojeného okolo tranzistorov a zosilnenia napätia chybného signálu RMS pomocou IC 741 je upravený v programe Multisim a je simulovaný pre rôzne vstupné prevádzkové podmienky zabezpečujúce spustenie TRIAC, ktoré by fungovali vo fázovo posunutom indukčnom motore kondenzátora, je požadovaný smer ktorý riadi otáčanie variátora.
- Na základe maximálnych a minimálnych hodnôt kolísania napätia sú sériové transformátory a riadiace transformátory navrhnuté pomocou štandardného vzorca zodpovedajúceho komerčne dostupnému železnému jadru a veľkosti super smaltovaného medeného drôtu pred navinutím na použitie v projekte.
Technológia:
Vo vyváženom 3fázovom napájacom systéme majú všetky napätia a prúdy rovnakú amplitúdu a sú navzájom posunuté o 120 stupňov. Nie je to však možné prakticky, pretože nevyvážené napätie môže mať nepriaznivé účinky na zariadenie a elektrický rozvod.
Za nevyvážených podmienok bude mať distribučná sústava väčšie straty a tepelné následky a bude menej stabilná. Účinok napäťovej nevyváženosti môže byť tiež nepriaznivý pre zariadenia, ako sú indukčné motory, výkonové elektronické meniče a pohony s nastaviteľnou rýchlosťou (ASD). Relatívne malé percento nerovnováhy napätia s trojfázovým motorom vedie k výraznému zvýšeniu strát motora, čo má za následok tiež zníženie účinnosti. Náklady na energiu možno v mnohých aplikáciách minimalizovať znížením stratového príkonu motora v dôsledku nevyváženosti napätia.
Percento nevyváženosti napätia je definované NEMA ako 100-násobok odchýlky sieťového napätia od priemerného napätia vydelený priemerným napätím. Ak sú namerané napätia 420, 430 a 440V, priemer je 430V a odchýlka 10V.
Percentuálna nevyváženosť je daná (10 V * 100/430 V) = 2,3%
1% nevyváženosť napätia teda zvýši straty motora o 5%.
Preto je nevyváženosť vážnym problémom kvality energie, ktorý ovplyvňuje hlavne distribučné sústavy nízkeho napätia, a preto sa v projekte navrhuje udržiavať vyvážené napätie týkajúce sa veľkosti v každej fáze, čím sa udržuje vyvážené sieťové napätie.
ÚVOD:
A.C. Stabilizátory napätia sú určené na získanie stabilizovaného a. napájanie z kolísania prichádzajúcej siete. Nachádzajú uplatnenie v každej oblasti elektrotechniky, elektroniky a mnohých ďalších priemyselných odvetviach, výskumných inštitúciách, skúšobných laboratóriách, vzdelávacích inštitúciách atď.
Čo je nevyváženosť:
Podmienkou nevyváženosti sa rozumie stav, keď 3 fázové napätia a prúdy nemajú rovnakú amplitúdu ani rovnaký fázový posun.
Ak nie je splnená jedna alebo obidve tieto podmienky, systém sa nazýva nevyvážený alebo asymetrický. (V tomto texte sa implicitne predpokladá, že krivky sú sínusové a teda neobsahujú harmonické.)
Príčiny nerovnováhy:
Prevádzkovateľ systému sa snaží zabezpečiť vyvážené systémové napätie na PCC medzi distribučnou sieťou a internou sieťou zákazníka.
Výstupné napätia v trojfázovom systéme závisia od výstupných napätí generátorov, impedancie systému a zaťažovacieho prúdu.
Pretože sa však používajú väčšinou synchrónne generátory, sú generované napätia vysoko symetrické, takže generátory nemôžu byť príčinou nevyváženosti. Pripojenia pri nižších úrovniach napätia majú zvyčajne vysokú impedanciu, čo vedie k potenciálne väčšej nerovnováhe napätia. Impedancia komponentov systému je ovplyvnená konfiguráciou nadzemného vedenia.
Dôsledky nerovnováhy napätia:
Citlivosť elektrického zariadenia na nevyváženie sa u jednotlivých spotrebičov líši. Krátky prehľad najbežnejších problémov je uvedený nižšie:
a) Indukčné stroje:
Jedná sa o a.c. synchrónne stroje s vnútorne indukovaným rotujúcim magnetickým poľom, ktorých veľkosť je úmerná amplitúde priamych a / alebo inverzných zložiek. Preto v prípade nevyváženého napájania sa rotujúce magnetické pole stáva eliptickým namiesto kruhového. indukčné stroje teda čelia hlavne trom druhom problémov v dôsledku nevyváženosti napätia
1. Po prvé, stroj nemôže produkovať svoj plný krútiaci moment, pretože inverzne rotujúce magnetické pole systému so zápornou sekvenciou vytvára negatívny brzdný moment, ktorý sa musí odpočítať od základného krútiaceho momentu spojeného s normálnym rotujúcim magnetickým poľom. Nasledujúci obrázok zobrazuje rôzne charakteristiky sklzu krútiaceho momentu indukčného stroja pri nevyváženom napájaní
2. Po druhé, ložiská môžu byť mechanicky poškodené v dôsledku komponentov indukovaného krútiaceho momentu pri dvojnásobnej frekvencii systému.
3. Nakoniec sa stator a najmä rotor nadmerne zahrejú, čo môže viesť k rýchlejšiemu tepelnému starnutiu. Toto teplo je spôsobené indukciou významných prúdov rýchlo sa otáčajúcim (v relatívnom zmysle) inverzným magnetickým poľom, ako to vidí rotor. Aby bolo možné zvládnuť toto extra kúrenie, musí byť motor zbavený výkonu, čo si môže vyžadovať inštaláciu stroja s väčším výkonom.
TECHNO-EKONOMIKA:
Napäťová nerovnováha môže spôsobiť predčasné zlyhanie motora, čo vedie nielen k neplánovanému odstaveniu systému, ale aj k veľkým ekonomickým stratám.
Účinky nízkeho a vysokého napätia na motory a súvisiace zmeny výkonu, ktoré je možné očakávať, keď použijeme iné napätie, ako je uvedené na štítku, sú uvedené nasledovne:
Účinky nízkeho napätia:
Ak je motor vystavený napätiu pod typovým štítkom, niektoré jeho charakteristiky sa mierne zmenia a iné dramaticky.
Množstvo energie odobratej z vedenia musí byť stanovené pre pevné množstvo záťaže.
Množstvo energie, ktoré motor odoberá, má hrubú koreláciu s napätím na prúd (ampéry).
Ak chcete zachovať rovnaké množstvo energie, ak je napájacie napätie nízke, zvýšenie prúdu slúži ako kompenzácia. Je to však nebezpečné, pretože vyšší prúd spôsobuje, že sa v motore hromadí viac tepla, ktoré ho nakoniec zničí.
Nevýhody použitia nízkeho napätia sú teda prehriatie motora a jeho poškodenie.
Počiatočný krútiaci moment, uťahovací krútiaci moment a krútiaci moment pri vytiahnutí hlavného zaťaženia (indukčné motory), na základe druhého aplikovaného napätia.
Všeobecne platí, že zníženie o 10% z menovitého napätia môže viesť k nízkemu počiatočnému krútiacemu momentu, k jeho vyťahovaniu a vyťahovaniu.
Účinky vysokého napätia:
Vysoké napätie môže spôsobiť nasýtenie magnetov, čo spôsobí nadmerný prúd motora, ktorý magnetizuje železo. Vysoké napätie tak môže viesť aj k poškodeniu. Vysoké napätie tiež znižuje účinník, čo vedie k zvyšovaniu strát.
Motory budú tolerovať určité úpravy napätia nad návrhovým napätím. Keď extrémy nad návrhovým napätím spôsobia zvýšenie prúdu so zodpovedajúcimi zmenami zahrievania a skrátením životnosti motora.
Citlivosť napätia ovplyvňuje nielen motory, ale aj ďalšie zariadenia. Solenoidy a cievky nájdené v relé a štartéroch tolerujú nízke napätie lepšie ako vysoké napätie. Ďalším príkladom sú predradníky vo žiarivkách, ortuťových a vysokotlakových sodíkových svetelných zdrojoch a transformátoroch a žiarovkách.
Celkovo je pre zariadenie lepšie, keď zmeníme odbočky na vstupných transformátoroch, aby sme optimalizovali napätie na podlahe elektrárne na niečo podobné hodnotám zariadenia, čo je hlavný koncept navrhovanej koncepcie stabilizácie napätia v projekte.
Pravidlá pre rozhodovanie o napájacom napätí
- Malé motory majú tendenciu byť citlivejšie na prepätie a saturáciu ako veľké motory.
- Jednofázové motory majú tendenciu byť citlivejšie na prepätie ako trojfázové motory.
- Motory U-rámu sú menej citlivé na prepätie ako T-rámy.
- Motory Super-E s najvyššou účinnosťou sú menej citlivé na prepätie ako motory so štandardnou účinnosťou.
- 2 a 4-pólové motory majú tendenciu byť ovplyvňované vysokým napätím menej ako 6- a 8-pólové konštrukcie.
- Prepätie môže zvýšiť prúdovú teplotu a teplotu aj pri mierne zaťažených motoroch
- Účinnosť je tiež ovplyvnená znížením pri nízkom alebo vysokom napätí
- Účinník klesá s vysokým napätím.
- Nábehový prúd stúpa s vyšším napätím.
Získajte viac poznatkov o rôznych elektronických konceptoch a obvodoch vykonaním niekoľkých mini projekty elektroniky na inžinierskej úrovni.
