Servo napetostni stabilizator
Za servo napetostni stabilizator je krmilni mehanizem z zaprto zanko, ki služi za vzdrževanje uravnotežene 3 ali enofazne izhodne napetosti kljub nihanjem na vhodu zaradi neuravnoteženih razmer. Večina industrijskih obremenitev je 3-faznih asinhronskih motornih obremenitev in v resničnem tovarniškem okolju je napetost v treh fazah redko uravnotežena. Recimo na primer, če so izmerjene napetosti 420, 430 in 440V, je povprečje 430V in odstopanje 10V.
Odstotek neravnovesja je podan z
(10V X 100) / 430V = 2,3% Videti je, da bo 1% napetostno neravnovesje povečalo izgube motorja za 5%.
Tako lahko napetostno neravnovesje poveča izgube motorja z 2% na 90%, zato se temperatura tudi poveča za prekomerno količino, kar povzroči nadaljnje povečane izgube in zmanjšano učinkovitost. Zato se predlaga začetek projekta za vzdrževanje uravnotežene izhodne napetosti v vseh treh fazah.
Enofazna:
Temelji na principu vektorskega dodajanja napetosti A.C na vhod, da dobimo želeni izhod s pomočjo transformatorja, imenovanega Buck-Boost transformator (T), katerega sekundar je povezan zaporedno z vhodno napetostjo. Primarni se napaja iz motornega spremenljivega transformatorja (R). Odvisno od razmerja med primarno in sekundarno napetostjo inducirana napetost sekundarne napetosti prihaja bodisi v fazo bodisi iz faze glede na nihanje napetosti . Spremenljivi transformator se navadno napaja iz vhodnega napajanja na obeh koncih, medtem ko se odvzem na približno 20% navitja vzame kot fiksna točka za primarni transformator Buck-Boost. Spremenljiva točka samodejnega transformatorja je torej sposobna oddati 20% fazne napetosti, ki se uporablja za dviganje, medtem ko je 80% v fazi z vhodno napetostjo in se uporablja za pospeševanje. Gibanje brisalca spremenljivega transformatorja nadziramo tako, da zaznamo izhodno napetost v krmilno vezje, ki določa smer vrtenja sinhronega motorja, ki se skozi par TRIAC-jev dovaja v njegovo fazno navitje.
3-fazni uravnotežen vnosni popravek:
Za delovanje z majhno zmogljivostjo, recimo približno 10KVA, je trenutno vidno, da se uporablja variabil z dvojno navitjem, ki odpravlja transformator Buck-Boost na samem spremenljivem transformatorju. To omejuje gibanje brisalca spremenljivke na 250 stopinj, saj se tehtnica uporablja za sekundarno navitje. Čeprav je zaradi tega sistem varčen, ima resne pomanjkljivosti glede zanesljivosti. Industrijski standard takšne kombinacije nikoli ne sprejema. Na območjih z razumno uravnoteženo vhodno napetostjo se za stabiliziran izhod uporabljajo tudi trifazni servo krmiljeni korektorji, medtem ko se uporablja en sam trifazni variac, nameščen z enim sinhronim motorjem in eno krmilno kartico, ki zazna dvofazno napetost od treh. To je veliko bolj ekonomično in koristno, če so vhodne faze primerno uravnotežene. Pomanjkljivost je, da medtem ko pride do resnega neuravnoteženosti, je proizvodnja sorazmerno neuravnotežena.
3-fazna neuravnotežena korekcija vhoda:
Trije serijski transformatorji (T1, T2, T3), od katerih se uporablja vsaka sekunda, po en v vsaki fazi, ki doda ali odšteje napetost od vhodne napajalne napetosti, da odda konstantno napetost v vsaki fazi, s čimer doseže uravnotežen izhod iz neuravnoteženega vhoda. Vhod na primarni del serijskega transformatorja se napaja iz vsake faze iz enega vsakega spremenljivega avtotransformatorja (Variac) (R1, R2, R3), katerega brisalec je povezan s sinhronskim motorjem z izmenično fazo (2 tuljavi) (M1, M2 M3). Motor dobiva izmenični dovod za vsako svojo tuljavo prek tiristorskega preklopa za vrtenje v smeri urnega kazalca ali v nasprotni smeri urnega kazalca, da omogoči želeno izhodno napetost od variac do primarnega serijskega transformatorja, bodisi v fazi ali izven faze, za izvedbo seštevanja ali odštevanja kot je potrebno na sekundarnem serijskem transformatorju za vzdrževanje konstantne in uravnotežene napetosti na izhodu. Povratne informacije z izhoda v krmilno vezje (C1, C2, C3) se primerjajo s fiksno referenčno napetostjo z primerjalniki nivoja, ki so oblikovani iz op-ojačevalnikov, da končno sprožijo TRIAC glede na potrebo po aktiviranju motorja.
Ta shema je v glavnem sestavljena iz krmilnega vezja, enofaznega servoindukcijskega motorja, ki je povezan z variac napajalnim primarom serijskega transformatorja za vsako fazo.
- Krmilno vezje, sestavljeno iz okenskega primerjalnika, ožičenega okoli tranzistorjev, in ojačevalnika napetosti efektivne napetosti s pomočjo IC 741 je v Multisim postavljeno in simulirano za različne vhodne obratovalne pogoje, ki zagotavljajo sprožitev TRIAC-jev, ki bi obratovali s fazno pomaknjenim indukcijskim motorjem. ki nadzoruje vrtenje brisalca variac.
- Na osnovi največjih in najmanjših vrednosti nihanj napetosti so serijski transformatorji in krmilni transformatorji zasnovani po standardni formuli, ki ustreza tržno dostopnemu železnemu jedru in super emajlirani velikosti bakrene žice, preden jo isto navijamo za uporabo v projektu.
Tehnologija:
V uravnoteženem 3-faznem napajalnem sistemu imajo vse napetosti in tokovi enako amplitudo in se med seboj fazno premikajo za 120 stopinj. Vendar to praktično ni mogoče, saj lahko neuravnotežene napetosti povzročijo škodljive učinke na opremo in električni distribucijski sistem.
V neuravnoteženih razmerah bo distribucijski sistem povzročil večje izgube in učinke ogrevanja ter bo manj stabilen. Vpliv neravnovesja napetosti je lahko škodljiv tudi za opremo, kot so asinhronski motorji, pretvorniki moči in pogoni z nastavljivo hitrostjo (ASD). Sorazmerno majhen odstotek napetostnega neravnovesja s trifaznim motorjem povzroči znatno povečanje izgub motorja, kar pomeni tudi zmanjšanje učinkovitosti. Stroške energije je mogoče v mnogih aplikacijah zmanjšati z zmanjšanjem moči motorja, izgubljene zaradi neravnovesja napetosti.
Odstotek napetostnega neravnovesja je NEMA opredelil kot 100-kratno odstopanje linijske napetosti od povprečne napetosti, deljeno s povprečno napetostjo. Če so izmerjene napetosti 420, 430 in 440V, je povprečje 430V, odstopanje pa 10V.
Odstotno neravnovesje je izraženo z (10V * 100 / 430V) = 2,3%
Tako bo 1% napetostno neuravnoteženost povečala izgube motorja za 5%.
Zato je neravnovesje resen problem kakovosti električne energije, ki prizadene predvsem nizkonapetostne distribucijske sisteme, zato je v projektu predlagano, da se v vsaki fazi vzdržuje uravnotežena napetost glede na velikost, s čimer se ohranja uravnotežena napetost v omrežju.
UVOD:
Napetostni stabilizatorji so namenjeni pridobivanju stabiliziranega izmeničnega toka oskrba iz nihajočega dovodnega omrežja. Najdejo aplikacije na vseh področjih elektrotehnike, elektronike in mnogih drugih panog, raziskovalnih ustanov, preskuševalnih laboratorijev, izobraževalnih ustanov itd.
Kaj je neravnovesje:
Pogoj neuravnoteženosti se nanaša na stanje, ko trifazne napetosti in tokovi nimajo enake amplitude niti enakega faznega premika.
Če eden ali oba pogoja nista izpolnjena, sistem imenujemo neuravnotežen ali asimetričen. (V tem besedilu se implicitno domneva, da so valovne oblike sinusne in zato ne vsebujejo harmonikov.)
Vzroki neravnovesja:
Sistemski operater poskuša zagotoviti uravnoteženo napetost sistema na PCC med distribucijskim omrežjem in notranjim omrežjem stranke.
Izhodne napetosti v trifaznem sistemu so odvisne od izhodnih napetosti generatorjev, impedance sistema in toka obremenitve.
Ker pa se večinoma uporabljajo sinhroni generatorji, so ustvarjene napetosti zelo simetrične, zato generatorji ne morejo biti vzrok za neravnovesje. Priključki pri nižjih napetostnih nivojih imajo običajno visoko impedanco, kar vodi do potencialno večjega napetostnega neravnovesja. Na impedanco komponent sistema vpliva konfiguracija nadzemnih vodov.
Posledice neravnovesja napetosti:
Občutljivost električne opreme na neuravnoteženost se razlikuje od ene do druge naprave. Kratek pregled najpogostejših težav je spodaj:
(a) Indukcijski stroji:
To so a.c. sinhroni stroji z notranje induciranimi vrtljivimi magnetnimi polji, katerih velikost je sorazmerna z amplitudo neposrednih in / ali inverznih komponent. V primeru neuravnotežene oskrbe postane vrteče se magnetno polje eliptično namesto krožno. tako se indukcijski stroji v glavnem soočajo s tremi vrstami težav zaradi napetostnega neravnovesja
1. Prvič, stroj ne more ustvariti celotnega navora, saj obratno vrteče se magnetno polje sistema negativnega zaporedja ustvari negativni zavorni navor, ki ga je treba odšteti od osnovnega navora, povezanega z običajnim vrtljivim magnetnim poljem. Naslednja slika prikazuje različne značilnosti zdrsa navora indukcijskega stroja z neuravnoteženo oskrbo
2. Drugič, ležaji lahko utrpijo mehanske poškodbe zaradi sestavnih delov navora pri dvojni sistemski frekvenci.
3. Nazadnje se stator in še posebej rotor prekomerno segrejeta, kar lahko vodi do hitrejšega toplotnega staranja. To toploto povzroča indukcija pomembnih tokov s hitro vrtljivim (v relativnem smislu) obratnim magnetnim poljem, kot ga vidi rotor. Da bi se lahko spopadli s tem dodatnim ogrevanjem, mora biti motor razvrednoten, kar lahko zahteva namestitev stroja večje moči.
TEHNIČNO-EKONOMSKA:
Napetostno neravnovesje lahko povzroči prezgodnjo okvaro motorja, kar ne samo povzroči nenačrtovano zaustavitev sistema, temveč tudi veliko gospodarsko izgubo.
Učinki nizke in visoke napetosti na motorje in s tem povezane spremembe zmogljivosti, ki jih lahko pričakujemo, če uporabljamo druge napetosti, kot so navedene na tipski ploščici, so navedeni na naslednji način:
Učinki nizke napetosti:
Ko je motor pod napetostjo pod nazivno ploščo, se nekatere značilnosti motorja nekoliko spremenijo, druge pa močno spremenijo.
Količino moči, ki jo črpa vod, je treba določiti za določeno količino obremenitve.
Količina moči, ki jo porabi motor, ima grobo korelacijo z napetostjo na tok (amperi).
Če je napajalna napetost nizka, ostane enaka količina moči povečanje toka kot kompenzacija. Vendar je nevarno, saj večji tok povzroči, da se v motorju nabere več toplote, ki sčasoma uniči motor.
Slabe strani uporabe nizke napetosti so pregrevanje motorja in motor je poškodovan.
Začetni navor, vlečni navor in izvlečni navor večje obremenitve (asinhronski motorji) na podlagi uporabljene napetosti na kvadrat.
Na splošno lahko 10-odstotno zmanjšanje napetosti privede do nizkega zagonskega navora, navora in izvleka navora.
Učinki visoke napetosti:
Visoka napetost lahko povzroči nasičenje magnetov, zaradi česar motor vleče prekomerni tok za magnetiranje železa. Tako lahko visoka napetost povzroči tudi škodo. Visoka napetost tudi zmanjša faktor moči, kar povzroči povečanje izgub.
Motorji bodo dopuščali določene spremembe napetosti nad konstrukcijsko napetostjo. Ko bodo skrajne vrednosti nad konstrukcijsko napetostjo povzroči dvig toka z ustreznimi spremembami v ogrevanju in skrajšanjem življenjske dobe motorja.
Napetostna občutljivost ne vpliva samo na motorje, temveč tudi na druge naprave. Solenoidi in tuljave v relejih in zaganjalnikih prenašajo nizko napetost bolje kot visoko napetost. Drugi primeri so predstikalne naprave v fluorescentnih, živosrebrnih in visokotlačnih natrijevih svetilkah in transformatorjih ter žarnicah.
Na splošno je za opremo bolje, če spremenimo pipe na dohodnih transformatorjih, da napetost na tleh naprave optimiziramo na nekaj, kar je blizu oceni opreme, kar je glavni koncept predlaganega koncepta stabilizacije napetosti v projektu.
Pravila za odločanje o napajalni napetosti
- Majhni motorji so ponavadi bolj občutljivi na prenapetost in nasičenost kot veliki motorji.
- Enofazni motorji so ponavadi bolj občutljivi na prenapetost kot trifazni motorji.
- U-okvirni motorji so manj občutljivi na prenapetost kot T-okvirji.
- Vrhunski motorji Super-E so manj občutljivi na prenapetost kot standardni motorji.
- Na 2 in 4-polne motorje ponavadi vpliva visoka napetost kot na 6- in 8-polne izvedbe.
- Prenapetost lahko poveča moč in temperaturo tudi na rahlo obremenjenih motorjih
- Prav tako vpliva na učinkovitost, saj se zmanjša z nizko ali visoko napetostjo
- Faktor moči se zmanjša z visoko napetostjo.
- Vklopni tok narašča z višjo napetostjo.
Pridobite nekaj mini o več elektronskih konceptov in vezij elektronski projekti na inženirski ravni.
