Stabilizator de tensiune servo

Stabilizator de tensiune servo

Pentru a servo stabilizator de tensiune este un mecanism de comandă cu buclă închisă care servește la menținerea echilibrată a ieșirii de tensiune trifazată sau monofazată în ciuda fluctuațiilor la intrare din cauza condițiilor dezechilibrate. Majoritatea sarcinilor industriale sunt sarcini cu motor cu inducție trifazată și într-un mediu real din fabrică, tensiunea în 3 faze este rar echilibrată. Spuneți, de exemplu, dacă tensiunile măsurate sunt 420, 430 și 440V, media este de 430V și deviația este de 10V.

Procentul de dezechilibru este dat de

(10V X 100) / 430V = 2,3% Se observă că 1% dezechilibru de tensiune va crește pierderile motorului cu 5%.

Astfel, dezechilibrul de tensiune poate crește pierderile motorului de la 2% la 90% și, prin urmare, temperatura crește, de asemenea, cu o cantitate excesivă, ceea ce duce la pierderi sporite și la o eficiență redusă. Prin urmare, se propune lansarea unui proiect pentru menținerea unei tensiuni de ieșire echilibrate în toate cele 3 faze.

Fază singulară:

Se bazează pe principiul adăugării vectoriale a tensiunii A.C la intrare pentru a obține ieșirea dorită folosind un transformator numit transformator Buck-Boost (T), al cărui secundar este conectat în serie cu tensiunea de intrare. Primarul acestuia este alimentat de la un transformator variabil montat pe motor (R). În funcție de raportul dintre tensiunea primară și cea secundară, tensiunea indusă a secundarului vine fie în fază, fie în fază, pe baza fluctuația tensiunii . Transformatorul variabil este de obicei alimentat de la sursa de intrare la ambele capete în timp ce atingerea la aproximativ 20% din înfășurare este luată ca punct fix pentru primarul transformatorului Buck-Boost. Prin urmare, punctul variabil al autotransformatorului este capabil să livreze 20% din tensiunea de fază, care este utilizată pentru operația de bucking, în timp ce 80% este în fază cu tensiunea de intrare și este utilizată pentru operația de creștere. Mișcarea ștergătorului transformatorului variabil este controlată prin detectarea tensiunii de ieșire la un circuit de control care decide direcția de rotație a motorului sincron alimentat printr-o pereche de TRIAC la înfășurarea sa în fază divizată.

Corecție de intrare echilibrată în 3 faze:

Pentru o funcționare cu capacitate redusă, spuneți aproximativ 10KVA, se vede în prezent că se utilizează o variabilă dublă înfășurată eliminând transformatorul Buck-Boost de pe transformatorul variabil în sine. Acest lucru restricționează mișcarea ștergătorului unei variații la 250 de grade, deoarece echilibrul este utilizat pentru înfășurarea secundară. Deși acest lucru face ca sistemul să fie economic, are dezavantaje serioase în ceea ce privește fiabilitatea sa. Standardul industrial nu acceptă niciodată o astfel de combinație. În zonele cu tensiune de intrare echilibrată în mod rezonabil, corectoarele servo-controlate trifazate sunt de asemenea utilizate pentru ieșirea stabilizată, în timp ce o singură variație trifazată este utilizată montată de un motor sincron și o singură placă de control care detectează tensiunea bifazică din trei. Acest lucru este mult mai economic și mai util dacă fazele de intrare sunt echilibrate în mod rezonabil. Are dezavantajul că, în timp ce are loc un dezechilibru sever, ieșirea este proporțional dezechilibrată.

Corecție intrare dezechilibrată în 3 faze:

Trei transformatoare din serie (T1, T2, T3), fiecare secundă fiind utilizată, una în fiecare fază care fie adaugă, fie scade tensiunea din tensiunea de alimentare de intrare pentru a furniza tensiune constantă în fiecare fază, făcând astfel ieșirea echilibrată din intrarea dezechilibrată. Intrarea în primarul transformatorului de serie este alimentată din fiecare fază de la fiecare autotransformator variabil (Variac) (R1, R2, R3) fiecare al cărui ștergător este cuplat la un motor sincron cu fază divizată în curent alternativ (2 bobine) (M1, M2 M3). Motorul primește sursa de alimentare alternativă pentru fiecare dintre bobinele sale prin comutarea tiristorului pentru rotație fie în sensul acelor de ceasornic, fie în sens invers acelor de ceasornic pentru a permite tensiunea de ieșire dorită de la variația la primarul transformatorului de serie, fie în fază, fie în fază, pentru a efectua adunări sau scăderi după cum este necesar la secundarul transformatorului de serie pentru a menține o tensiune constantă și echilibrată la ieșire. Feedback-ul de la ieșire la circuitul de comandă (C1, C2, C3) este comparat cu o tensiune de referință fixă ​​de către comparatoare de nivel formate din amplificatoare op pentru a declanșa în cele din urmă TRIAC conform nevoii de acționare a motorului.

Această schemă constă în principal dintr-un circuit de control, un motor de inducție servo monofazat cuplat la un primar de alimentare variabil al unui transformator de serie pentru fiecare fază.

• Circuitul de control alcătuit dintr-un comparator de fereastră conectat în jurul tranzistoarelor și amplificarea tensiunii de semnal de eroare RMS de către IC 741 este amenajat în Multisim și este simulat pentru diferite condiții de operare de intrare, asigurând declanșarea TRIAC-urilor care ar acționa motorul de inducție în fază condensator este necesară direcția care controlează rotația ștergătorului variabil.
• Pe baza valorilor maxime și minime ale fluctuațiilor de tensiune, transformatoarele de serie și transformatoarele de comandă sunt proiectate folosind formula standard care se potrivește cu dimensiunea miezului de fier disponibil în comerț și a dimensiunii firului de cupru super emailat, înainte de a înfășura aceleași pentru a fi utilizate în proiect.

Tehnologie:

Într-un sistem de alimentare trifazat echilibrat, toate tensiunile și curenții au aceeași amplitudine și sunt defazate cu 120 de grade unul față de celălalt. Cu toate acestea, nu este posibil practic, deoarece tensiunile dezechilibrate pot duce la efecte adverse asupra echipamentelor și a sistemului de distribuție electrică.

În condiții dezechilibrate, sistemul de distribuție va suferi mai multe pierderi și efecte de încălzire și va fi mai puțin stabil. Efectul dezechilibrului de tensiune poate fi, de asemenea, dăunător echipamentelor, cum ar fi motoarele cu inducție, convertoarele electronice de putere și unitățile de viteză reglabile (ASD). Un procent relativ mic de dezechilibru de tensiune cu motor trifazat duce la o creștere semnificativă a pierderilor de motor, ceea ce implică și o scădere a eficienței. Costurile cu energia pot fi reduse la minimum în multe aplicații prin reducerea puterii motorului pierdute din cauza dezechilibrului de tensiune.

Procentaj dezechilibru tensiune este definit de NEMA ca fiind de 100 de ori deviația tensiunii de linie de la tensiunea medie împărțită la tensiunea medie. Dacă tensiunile măsurate sunt 420, 430 și 440V, media este de 430V și deviația este de 10V.

Dezechilibrul procentual este dat de (10V * 100 / 430V) = 2,3%

Astfel, 1% dezechilibru de tensiune va crește pierderile motorului cu 5%.

Prin urmare, dezechilibrul este o problemă gravă de calitate a energiei, care afectează în principal sistemele de distribuție de joasă tensiune și, prin urmare, se propune în proiect menținerea tensiunii echilibrate privind magnitudinea în fiecare fază, menținând astfel tensiunea de linie echilibrată.

INTRODUCERE:

Stabilizatorii de tensiune A.C. sunt destinați obținerii unui a.c. stabilizat. furnizarea de la rețeaua de intrare a fluctuației. Ei găsesc aplicații în fiecare domeniu al industriei electrice, electronice și în multe alte industrii, instituții de cercetare, laboratoare de testare, instituții de învățământ etc.

Ce este dezechilibrul:

Condiția de dezechilibru se referă la situația în care tensiunile și curenții de 3 faze nu au aceeași amplitudine și nici aceeași defazare.

Dacă una sau ambele condiții nu sunt îndeplinite, sistemul se numește dezechilibrat sau asimetric. (În acest text, se presupune implicit că formele de undă sunt sinusoidale și, prin urmare, nu conțin armonici.)

Cauzele dezechilibrului:

Operatorul de sistem încearcă să furnizeze o tensiune de sistem echilibrată la PCC între rețeaua de distribuție și rețeaua internă a clientului.

Tensiunile de ieșire din sistemul trifazat depind de tensiunile de ieșire ale generatoarelor, de impedanța sistemului și de curentul de sarcină.

Cu toate acestea, deoarece se utilizează în general generatoare sincrone, tensiunile generate sunt extrem de simetrice și astfel generatoarele nu pot fi cauza dezechilibrului. Conexiunile la niveluri de tensiune mai mici au de obicei impedanță ridicată care duce la un dezechilibru de tensiune potențial mai mare. Impedanța componentelor sistemului este afectată de configurația liniilor aeriene.

Consecințele dezechilibrului tensiunii:

Sensibilitatea echipamentelor electrice la dezechilibru diferă de la un aparat la altul. O scurtă prezentare generală a celor mai frecvente probleme este prezentată mai jos:

(a) Mașini cu inducție:

Acestea sunt a.c. mașini sincrone cu câmpuri magnetice rotative induse intern, a căror magnitudine este proporțională cu amplitudinea componentelor directe și / sau inverse. Prin urmare, în cazul unei surse neechilibrate, câmpul magnetic rotativ devine eliptic în loc de circular. astfel mașinile cu inducție se confruntă în principal cu trei tipuri de probleme din cauza dezechilibrului de tensiune

1. În primul rând, mașina nu își poate produce cuplul complet, deoarece câmpul magnetic rotativ invers al sistemului de secvențe negative produce un cuplu negativ de frânare care trebuie scăzut din cuplul de bază legat de câmpul magnetic normal rotativ. Următoarea figură prezintă diferitele caracteristici de alunecare a cuplului unei mașini cu inducție sub alimentare dezechilibrată

2. În al doilea rând, rulmenții pot suferi daune mecanice din cauza componentelor cuplului induse la o frecvență dublă a sistemului.

3. În cele din urmă, statorul și, în special, rotorul sunt încălzite excesiv, ducând eventual la o îmbătrânire termică mai rapidă. Această căldură este cauzată de inducerea unor curenți semnificativi de către câmpul magnetic invers rotativ rapid (în sens relativ), așa cum este văzut de rotor. Pentru a putea rezolva această încălzire suplimentară, motorul trebuie să fie depășit, ceea ce poate necesita instalarea unei mașini cu o putere mai mare.

TEHNO-ECONOMIE:

Dezechilibrul de tensiune poate provoca o defecțiune prematură a motorului, care nu numai că duce la oprirea neprogramată a sistemului, ci provoacă și pierderi economice mari.

Efectele tensiunii joase și înalte asupra motoarelor și a modificărilor de performanță aferente care pot fi așteptate atunci când folosim tensiuni diferite de cele notate pe plăcuța de identificare sunt date după cum urmează:

Efectele tensiunii joase:

Atunci când un motor este supus la tensiuni sub valoarea nominală a plăcuței, unele dintre caracteristicile motorului se vor schimba ușor, iar altele se vor schimba dramatic.

Cantitatea de putere extrasă de pe linie trebuie fixată pentru o cantitate fixă ​​de sarcină.

Cantitatea de putere pe care o extrage motorul are o corelație aproximativă cu tensiunea la curent (amperi).

Pentru a păstra aceeași cantitate de energie, dacă tensiunea de alimentare este scăzută, o creștere a curentului acționează ca compensare. Cu toate acestea, este periculos deoarece curentul mai mare determină acumularea mai multă căldură în motor, care în cele din urmă distruge motorul.

Astfel, dezavantajele aplicării tensiunii reduse sunt supraîncălzirea motorului și motorul este deteriorat.

Cuplul de pornire, cuplul de tracțiune și cuplul de tragere al sarcinii majore (motoare cu inducție), pe baza tensiunii aplicate la pătrat.

În general, o reducere de 10% din tensiunea nominală poate duce la un cuplu de pornire scăzut, cuplu ridicat și cuplu cuplat.

Efecte de înaltă tensiune:

Tensiunea înaltă poate provoca saturația magneților, determinând motorul să atragă curent excesiv pentru a magnetiza fierul. Astfel, tensiunea ridicată poate duce și la deteriorarea. De asemenea, tensiunea ridicată reduce factorul de putere, provocând o creștere a pierderilor.

Motoarele vor tolera anumite modificări ale tensiunii peste tensiunea de proiectare. Atunci când extremele de deasupra tensiunii de proiectare vor face ca curentul să crească cu modificările corespunzătoare de încălzire și o scurtare a duratei de viață a motorului.

Sensibilitatea la tensiune afectează nu numai motoarele, ci și alte dispozitive. Solenoizii și bobinele găsite în relee și startere tolerează tensiunea joasă mai bine decât o fac de înaltă tensiune. Alte exemple sunt balasturile în corpurile de iluminat fluorescente, cu mercur și sodiu de înaltă presiune și transformatoare și lămpi cu incandescență.

În general, este mai bine pentru echipamente dacă schimbăm robinetele de pe transformatoarele de intrare pentru a optimiza tensiunea de pe podeaua fabricii la ceva apropiat de clasificarea echipamentelor, care este principalul concept din spatele conceptului propus de stabilizare a tensiunii în proiect.

Reguli pentru a decide tensiunea de alimentare

• Motoarele mici tind să fie mai sensibile la supratensiune și saturație decât motoarele mari.
• Motoarele monofazate tind să fie mai sensibile la supratensiune decât motoarele trifazate.
• Motoarele cu cadru U sunt mai puțin sensibile la supratensiune decât cadrele T.
• Motoarele Super-E cu eficiență premium sunt mai puțin sensibile la supratensiune decât motoarele cu eficiență standard.
• Motoarele cu 2 și 4 poli tind să fie mai puțin afectate de tensiunea înaltă decât modelele cu 6 și 8 poli.
• Supratensiunea poate crește intensitatea și temperatura chiar și la motoarele ușor încărcate
• Eficiența este, de asemenea, afectată, deoarece se reduce cu tensiune scăzută sau înaltă
• Factorul de putere se reduce odată cu tensiunea ridicată.
• Curentul de intrare crește cu o tensiune mai mare.

Obțineți mai multe cunoștințe despre diferite concepte și circuite electronice făcând niște mini proiecte electronice la nivel de inginerie.