Materialy dydaktyczne do cwiczenia nr 5, pako instrukcje

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Przemienniki cz
stotliwo
ci i silniki trójfazowe
Moment obrotowy
M
rozwijany przez silnik asynchroniczny jest proporcjonalny do
~
, gdzie
I
jest prdem wirnika, a
f
jest strumieniem
magnetycznym w szczelinie powietrznej silnika.
Do optymalizacji momentu obrotowego silnika, strumie magnetyczny (
I
i strumienia
f
:
M
f
I
w
f
)
w szczelinie powietrznej silnika musi by utrzymany na stałym poziomie. To znaczy, e
jeli zmieniamy warto czstotliwoci, warto napicia musi by zmieniona
proporcjonalnie, rys. 1.
V
f
Rys. 1. Sterowanie napi
ciem w funkcji cz
stotliwo
ci - charakterystyka
U
=
const
.
f
10-
, wystpuje
duy spadek napicia na rezystancji uzwoje stojana. W szczególnoci dotyczy to
małych silników. W konsekwencji ten spadek napicia prowadzi do wyranego
osłabienia strumienia
f
w szczelinie powietrznej.
Aby utrzyma stały strumie silnika spadek napicia na rezystancji uzwoje
silnika musi by kompensowany, a najprostszymi metodami realizujcymi ten cel s:
• zwikszenie napicia wyjciowego przemiennika czstotliwoci w zakresie małych
prdkoci silnika przez wykorzystanie otwartej ptli sterowania.
• regulacja napicia wyjciowego przemiennika czstotliwoci poprzez wykorzystanie
oddziaływania na warto składowej czynnej prdu wyjciowego przemiennika.
Ta kompensacja nazywana jest: kompensacj
R
Hz
I
´
, podbiciem napicia (ang. boost),
zwikszeniem momentu (ang. torque raising). Taki sposób oddziaływania na warto
napicia wyjciowego przemiennika czstotliwoci ma pewne ograniczenia wynikajce
z wystpujcych zakłóce. Uniemoliwiaj one właciwe przeprowadzenie pomiarów
wartoci skutecznej napicia wyjciowego przemiennika, szczególnie przy szybkich
zmianach obcienia, np. w napdach z wahadłowym obcieniem silnika rezystancja
prdu
Dla cikich rozruchów np. w podnonikach rubowych, konieczna jest
optymalizacja momentu rozruchowego i wymuszenie dodatkowego napicia
pocztkowego
U
. W le dobranych warunkach zasilania silnik po prostu nie ruszy.
Kiedy silnik jest obciony i pracuje w zakresie małych prdkoci -
uzwojenia fazowego waha si w granicach 25% midzy silnikiem ciepłym a zimnym.
Warto napicia kompensacji powinna wtedy przyjmowa róne wartoci. Niewłaciwa
warto tego napicia przy silniku nie obcionym moe prowadzi do jego
przemagnesowania, a gdy silnik jest obciony do zmniejszenia głównego strumienia. W
przypadku przemagnesowania silnika, nastpi przepływ składowej biernej prdu o
nadmiernej wartoci, co prowadzi do przegrzewania silnika. W przypadku docienia
silnika przemagnesowanego bdzie rozwijał on mały moment z powodu osłabionego
strumienia głównego, co moe spowodowa jego zatrzymanie.
Warunki pracy silnika
Kompensacja
W niektórych przypadkach trudno jest właciwie dostroi przemiennik
czstotliwoci do silnika, niektóre z funkcji kompensacyjnych takie jak napicie startu
U
, start, kompensacja polizgu, s trudne do zrozumienia.
Jakkolwiek, obecnie bardziej zaawansowane technicznie przemienniki
czstotliwoci automatycznie kontroluj te parametry kompensacyjne na podstawie
czstotliwoci, napicia i prdu silnika. Zwykle nastawy kompensacyjne mog by take
zmieniane rcznie.
Zale
ne i niezale
ne od obci
enia silnika parametry kompensacji
Parametry kompensacyjne umoliwiaj zapewnienie optymalnego magnesowania
i tym samym maksymalnego momentu, zarówno przy starcie silnika jak i od małych do
maksymalnie dopuszczalnych prdkoci silnika. Napicie przemiennika otrzymuje
odpowiednie napicie dodatkowe, które efektywnie kompensuje wpływ spadku napicia
na rezystancji uzwoje przy niskich czstotliwociach. Zalene od obcienia parametry
wpływajce na warto napicia dodatkowego napicia kompensacji - start
i kompensacja polizgu, zale od dokładnoci pomiaru prdu obcienia - składowej
czynnej tego prdu. Parametr -napicie startu, nie zaley od obcienia i zapewnia
optymaln warto momentu w zakresie małych prdkoci silnika.
Silniki, które s znacznie mniejsze od wymaganych dla danego przemiennika
czstotliwoci potrzebuj rcznego ustawienia napicia startu dla zapewnienia
właciwego magnesowania w zakresie małych prdkoci silnika – niskich czstotliwoci
pracy przemiennika.
Jeli kilka silników jest dołczonych do jednego przemiennika czstotliwoci -
praca równoległa, funkcje kompensacji napicia zalene od obcienia powinny by
wyłczone. W przypadku stosowania przemienników czstotliwoci najnowszych
generacji kompensacja napicia, w typowych zastosowaniach, jest realizowana
automatycznie przez przemiennik czstotliwoci.
0
Kompensacja po
lizgu
Polizg w silnikach asynchronicznych jest zaleny od obcienia i wynosi około 5%
prdkoci nominalnej silnika. Std, dla dwubiegunowego silnika polizg bdzie wynosi
150 obr./min. Przy sterowaniu silnika przemiennikiem czstotliwoci polizg moe
wynosi ok. 50% w zakresie małych obrotów np. 300 obr./min. (tj. 10% wartoci
nominalnej).Jeli przemiennik czstotliwoci steruje prac silnika w zakresie 5%
wartoci nominalnej prdkoci obrotowej przy pełnym obcieniu, to silnik moe nie
ruszy. Polizg nie jest zjawiskiem korzystnym, lecz moe by w pełni skompensowany
przez przemiennik czstotliwoci poprzez efektywny pomiar składowej czynnej prdu na
wyjciach fazowych - fazowych prdów silnika.
Kompensacja polizgu jest realizowana przez odpowiednie zwikszenie czstotliwoci
napicia wyjciowego przemiennika czstotliwoci. Ta metoda jest nazywana czynn
kompensacj polizgu (ang. active slip compensation).
Charakterystyki momentu silnika
Ograniczenie pr
dowe
Jeli przemiennik czstotliwoci byłby zdolny do przesłania prdów wielokrotnie
wikszych od prdów znamionowych silnika, charakterystyki momentu mogłyby
przebiega jak przedstawione na rysunku 2.
Rys. 2. Charakterystyki momentu silnika zasilanego z przemiennika cz
stotliwo
ci mog
by
zawarte w zakresach zaznaczonych prostok
tami.
Tak due prdy, które mogłyby uszkodzi silnik lub elementy energoelektroniczne
przemiennika czstotliwoci, nie s wymagane dla zapewnienia normalnej pracy silnika.
W konsekwencji przemiennik ogranicza prd silnika przez zmniejszanie napicia
i czstotliwoci wyjciowej. Poziom ograniczenia prdowego jest regulowany
i gwarantuje, e silnik nie bdzie pobierał zbyt duego prdu przez dłuszy czas, co
mogłoby doprowadzi do jego uszkodzenia. Poniewa przemiennik czstotliwoci
steruje prdkoci silnika niezalenie od obcienia moliwe jest zadanie rónych
wartoci poziomu ogranicze prdowych (prdów granicznych) dla rónych przedziałów
prdkoci obrotowych silnika.
Charakterystyki momentu silnika zawieraj si w obszarze prdów znamionowych
przemiennika czstotliwoci. Jednake przewag przemiennika czstotliwoci jest
moliwo zwikszenia momentu silnika ponad jego moment znamionowy,
np. uzyskanie 160% wartoci momentu znamionowego przez dłuszy lub krótszy okres
czasu. Jest take moliwe dla przemiennika czstotliwoci sterowanie prac silnika przy
prdkociach wikszych od jego prdkoci synchronicznej. Silnik moe pracowa przy
prdkociach nadsynchronicznych w zakresie ok. 200% nominalnych obrotów.
Przemiennik nie jest w stanie dostarczy wyszego napicia ni napicie sieci,
z której jest zasilany, co prowadzi do zmniejszania si stosunku napicia zasilania
silnika do czstotliwoci przy przekraczaniu prdkoci znamionowych. Wówczas pole
magnetyczne słabnie i moment wytwarzany na wale silnika zmniejsza si w stosunku
1
.
Rys. 3. Moment silnika w I i II strefie regulacji (I - obszar pr
dko
ci podsynchronicznych,
II – obszar pr
dko
ci nadsynchronicznych).
Maksymalny prd na wyjciu przemiennika czstotliwoci pozostaje niezmieniony
I
s
=
). To prowadzi do utrzymania stałej mocy silnika w przedziale prdkoci od
nominalnej do ok. 200% ponad prdko nominaln.
const
Rys. 4. Przebieg mocy czynnej silnika w funkcji pr
dko
ci obrotowej.
Szybko silnika moe by wyraona na trzema ronymi sposobami:
• w obrotach na minut - rpm,
• w hercach - Hz,
•
w procentach nominalnej prdkoci silnika - %.
(
Punktem odniesienia jest zawsze prdko nominalna przy nominalnej
czstotliwoci.
Rys. 5. Przedstawienie opisu pr
dko
ci silnika (tutaj dla silnika dwubiegunowego).
Zmiana stosunku napicia do czstotliwoci ma wpływ na przebieg
charakterystyk momentu obrotowego silnika. Na rysunkach poniej pokazany jest
przebieg charakterystyk momentu w zalenoci od stosunku
U
, zmniejszenie
stosunku z wartoci
8
0
Hz
na
6
.
7
Hz
powoduje zmniejszenie wartoci momentu.
Rys. 6. Przebieg momentu przy ró
nych stosunkach U/f.
Wymagania stawiane zaawansowanym cyfrowym przemiennikom
cz
stotliwo
ci
Rozwój energoelektroniki, technologii mikroprocesorowej oraz układów scalonych
odegrały ogromn rol w rozwoju nowoczesnych przemienników czstotliwoci,
a w szczególnoci opartych na układach cyfrowych, które cechuj si wiksz
szybkoci i dokładnoci przetwarzania danych.
Dodatkowymi atutami cyfrowych urzdze stosowanych w napdach s:
• polepszenie powtarzalnoci i stabilno parametrów sterowania,
• łatwiejsze sterowanie układami pomiarowymi,
• elastyczno urzdze w zastosowaniach do nietypowych aplikacji,
• precyzyjniejsze sterowanie, take z wikszych odległoci np.: łcza modemowe
RS485, itp.
f
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • mement.xlx.pl

    • Tematy