Servo napon stabilizator
Na servo stabilizator napona je upravljački mehanizam zatvorene petlje koji služi za održavanje uravnoteženog 3 ili jednofaznog izlaznog napona usprkos fluktuacijama na ulazu zbog neuravnoteženih uvjeta. Većina industrijskih opterećenja su trofazni indukcijski motori, au stvarnom tvorničkom okruženju napon u 3 faze rijetko je uravnotežen. Recimo na primjer ako su izmjereni naponi 420, 430 i 440V, prosjek je 430V, a odstupanje 10V.
Postotak neravnoteže dat je s
(10V X 100) / 430V = 2,3% Vidljivo je da će 1% -tna neravnoteža napona povećati gubitke motora za 5%.
Stoga neravnoteža napona može povećati gubitke motora s 2% na 90%, a time i temperatura povisuje se prekomjerno, što rezultira daljnjim povećanim gubicima i smanjenom učinkovitosti. Stoga se predlaže započeti projekt održavanja uravnoteženog izlaznog napona u sve 3 faze.
Jednofazna:
Temelji se na principu vektorskog dodavanja napona A.C na ulaz kako bi se dobio željeni izlaz pomoću transformatora nazvanog Buck-Boost transformator (T), čiji je sekundar sekundarno povezan s ulaznim naponom. Primarni dio istog napaja se iz motornog varijabilnog transformatora (R). Ovisno o omjeru primarnog i sekundarnog napona, inducirani napon sekundarnog napona dolazi ili u fazi ili izvan faze na temelju kolebanje napona . Varijabilni transformator obično se napaja iz ulaznog napajanja na oba kraja, dok se odvajanje na oko 20% namota uzima kao fiksna točka za primarni dio Buck-Boost transformatora. Stoga je varijabilna točka auto-transformatora sposobna isporučiti 20% faznog napona koji se koristi za usporavanje, dok je 80% u fazi s ulaznim naponom i koristi se za pojačani rad. Kretanje brisača promjenjivog transformatora kontrolira se osjetom izlaznog napona na upravljački krug koji odlučuje smjer vrtnje sinkronog motora napajanog kroz par TRIAC-a do njegovog namota s podijeljenom fazom.
3-fazna uravnotežena korekcija ulaza:
Za rad s malim kapacitetom, recimo oko 10KVA, trenutno se vidi da se koristi varijabil s dvostrukom namotavanjem eliminirajući Buck-Boost transformator na samom varijabilnom transformatoru. To ograničava kretanje brisača varijable na 250 stupnjeva jer se vaga koristi za sekundarni namot. Iako ovo sustav čini ekonomičnim, on ima ozbiljne nedostatke u pogledu njegove pouzdanosti. Industrijski standard nikada ne prihvaća takvu kombinaciju. U područjima razumno uravnoteženog ulaznog napona, trofazni servo-kontrolirani korektori također se koriste za stabilizirani izlaz, dok se koristi jedan trofazni varijac postavljen jednim sinkronim motorom i jednom upravljačkom karticom koja prepoznaje dvofazni napon od tri. To je puno ekonomičnije i korisnije ako su ulazne faze razumno uravnotežene. Ima nedostatak što je dok je ozbiljna neuravnoteženost izlaz proporcionalno neuravnotežen.
3-fazna neujednačena korekcija ulaza:
Tri serijska transformatora (T1, T2, T3), od kojih se koristi svaka sekunda, po jedan u svakoj fazi koji dodaje ili oduzima napon od ulaznog opskrbnog napona za isporuku konstantnog napona u svakoj fazi, čime se postiže uravnoteženi izlaz iz neuravnoteženog ulaza. Ulaz na primar serijskog transformatora napaja se iz svake faze iz jednog pojedinog varijabilnog autotransformatora (Variac) (R1, R2, R3) čiji je brisač povezan sa sinkronim motorom izmjenične faze (2 zavojnice) (M1, M2 M3). Motor prima napajanje izmjeničnom strujom za svaku svoju zavojnicu putem tiristorskog prebacivanja za okretanje u smjeru kazaljke na satu ili u smjeru suprotnom od kazaljke na satu kako bi omogućio željeni izlazni napon od varijacca do primarnog dijela serijskog transformatora, bilo u fazi ili izvan faze, radi izvođenja zbrajanja ili oduzimanja prema potrebi na sekundaru serijskog transformatora za održavanje konstantnog i uravnoteženog napona na izlazu. Povratne informacije s izlaza u upravljački krug (C1, C2, C3) uspoređuju se s fiksnim referentnim naponom pomoću usporednika razine formiranih od op-pojačala da bi u konačnici pokrenuo TRIAC prema potrebi za pokretanjem motora.
Ova se shema uglavnom sastoji od upravljačkog kruga, jednofaznog servo-indukcijskog motora spojenog na varijacno napajanje primarnog serijskog transformatora za svaku fazu.
- Upravljački krug koji se sastoji od komparatora prozora ožičenog oko tranzistora i pojačanja efektivnog napona RMS signala IC 741 namješten je u Multisim i simuliran je za različite radne uvjete ulaza osiguravajući da je pucanje TRIAC-a koji bi upravljali fazno pomaknutim indukcijskim motorom potreban smjer koji kontrolira rotaciju brisača variac.
- Na temelju maksimalnih i minimalnih vrijednosti fluktuacija napona, serijski transformatori i upravljački transformatori konstruiraju se pomoću standardne formule koja se podudara s komercijalno dostupnom željeznom jezgrom i super emajliranom veličinom bakrene žice prije namotavanja iste za upotrebu u projektu.
Tehnologija:
U uravnoteženom trofaznom elektroenergetskom sustavu svi naponi i struje imaju jednaku amplitudu i fazno su pomaknuti za 120 stupnjeva jedan od drugog. Međutim, to praktički nije moguće jer neuravnoteženi naponi mogu rezultirati štetnim učincima na opremu i električni distribucijski sustav.
U neuravnoteženim uvjetima, distribucijski sustav će imati veće gubitke i učinke grijanja, a bit će i manje stabilan. Učinak neravnoteže napona također može biti štetan za opremu kao što su indukcijski motori, pretvarači snage i pogoni s podesivom brzinom (ASD). Relativno mali postotak neravnoteže napona s trofaznim motorom rezultira značajnim povećanjem gubitaka motora, što za sobom povlači i smanjenje učinkovitosti. U mnogim se primjenama troškovi energije mogu minimizirati smanjenjem snage motora izgubljene uslijed neravnoteže napona.
Postotna neravnoteža napona definira NEMA kao 100 puta veće odstupanje linijskog napona od prosječnog napona podijeljeno sa prosječnim naponom. Ako su izmjereni naponi 420, 430 i 440V, prosjek je 430V, a odstupanje 10V.
Procenat neravnoteže daje (10V * 100 / 430V) = 2,3%
Tako će 1% -tna neravnoteža napona povećati gubitke motora za 5%.
Stoga je neravnoteža ozbiljan problem kvalitete električne energije, koji uglavnom utječe na niskonaponske distribucijske sustave, pa se stoga u projektu predlaže održavanje uravnoteženog napona s obzirom na veličinu u svakoj fazi, čime se održava uravnoteženi mrežni napon.
UVOD:
A.C. Stabilizatori napona namijenjeni su dobivanju stabiliziranih izmjeničnih vrijednosti opskrba iz fluktuirajuće dolazne mreže. Pronalaze primjenu u svim područjima elektrotehnike, elektronike i mnogim drugim industrijama, istraživačkim institucijama, ispitnim laboratorijima, obrazovnim institucijama itd.
Što je neravnoteža:
Stanje neravnoteže odnosi se na stanje kada trofazni naponi i struje nemaju jednaku amplitudu niti isti fazni pomak.
Ako jedan ili oba navedena uvjeta nisu zadovoljeni, sustav se naziva neuravnoteženim ili asimetričnim. (U ovom se tekstu implicitno pretpostavlja da su valni oblici sinusni i da stoga ne sadrže harmonike.)
Uzroci neravnoteže:
Operater sustava pokušava osigurati uravnoteženi napon sustava na PCC između distribucijske mreže i unutarnje mreže kupca.
Izlazni naponi u trofaznom sustavu ovise o izlaznim naponima generatora, impedanciji sustava i struji opterećenja.
Međutim, budući da se koriste uglavnom sinkroni generatori, generirani naponi su vrlo simetrični, pa generatori ne mogu biti uzrok neravnoteže. Priključci na nižim naponskim razinama obično imaju visoku impedansu što dovodi do potencijalno veće neravnoteže napona. Na impedanciju komponenata sustava utječe konfiguracija nadzemnih vodova.
Posljedice neravnoteže napona:
Osjetljivost električne opreme na neuravnoteženost razlikuje se od jednog uređaja do drugog. Kratki pregled najčešćih problema dan je u nastavku:
(a) Indukcijski strojevi:
To su a.c. sinkroni strojevi s interno induciranim rotirajućim magnetskim poljima, čija je veličina proporcionalna amplitudi izravnih i / ili inverznih komponenata. Stoga u slučaju neuravnotežene opskrbe, rotirajuće magnetsko polje postaje eliptično umjesto kružno. Stoga se indukcijski strojevi uglavnom suočavaju s tri vrste problema zbog neravnoteže napona
1. Prvo, stroj ne može proizvesti svoj puni zakretni moment jer inverzno okretno magnetsko polje sustava negativnog niza stvara negativni kočni moment koji se mora oduzeti od osnovnog momenta povezanog s normalnim rotirajućim magnetskim poljem. Sljedeća slika prikazuje različite karakteristike klizanja okretnog momenta indukcijskog stroja pod neuravnoteženom opskrbom
2. Drugo, ležajevi mogu pretrpjeti mehanička oštećenja zbog komponenata induciranog momenta na dvostrukoj frekvenciji sustava.
3. Napokon, stator i, posebno, rotor se pretjerano zagrijavaju, što može dovesti do bržeg toplinskog starenja. Ta je toplina uzrokovana indukcijom značajnih struja brzim rotacijskim (u relativnom smislu) inverznim magnetskim poljem, kakvo vidi rotor. Da bi se mogao nositi s ovim dodatnim grijanjem, motor mora biti de-nominiran, što može zahtijevati ugradnju stroja veće snage.
TEHNIČKO-EKONOMSKA:
Neravnoteža napona može uzrokovati prijevremeni kvar motora, što ne samo da dovodi do nepredviđenog isključivanja sustava, već uzrokuje i velike ekonomske gubitke.
Učinci niskog i visokog napona na motore i s tim povezane promjene u performansama koje se mogu očekivati kada koristimo napone koji nisu zabilježeni na pločici s podacima navedeni su na sljedeći način:
Učinci niskog napona:
Kad je motor izložen naponima ispod nazivne pločice, neke karakteristike motora malo će se promijeniti, a druge dramatično.
Količina energije koja se crpi iz linije mora biti fiksna za fiksnu količinu tereta.
Količina snage koju motor crpi ima grubu korelaciju s naponom na struju (pojačala).
Da bi se zadržala ista količina energije, ako je opskrbni napon nizak, povećanje struje djeluje kao kompenzacija. Međutim, opasno je jer veća struja uzrokuje nakupljanje više topline u motoru, što na kraju uništava motor.
Stoga su nedostaci primjene niskog napona pregrijavanje motora i motor je oštećen.
Početni moment, zatezni moment i izvlačni moment većeg opterećenja (indukcijski motori), na temelju primijenjenog napona u kvadratu.
Općenito, smanjenje od 10% od napona može dovesti do malog momenta pokretanja, momenta povlačenja i izvlačenja.
Učinci visokog napona:
Visoki napon može dovesti do zasićenja magneta, zbog čega motor povlači prekomjernu struju za magnetiziranje željeza. Stoga visoki napon također može dovesti do oštećenja. Visoki napon također smanjuje faktor snage, uzrokujući povećanje gubitaka.
Motori će tolerirati određene promjene napona iznad projektnog napona. Kada će ekstremi iznad projektnog napona povećati struju s odgovarajućim promjenama u grijanju i skraćivanjem vijeka trajanja motora.
Osjetljivost na napon utječe ne samo na motore već i na ostale uređaje. Solenoidi i zavojnice koji se nalaze u relejima i starterima toleriraju niski napon bolje od visokog napona. Ostali primjeri su prigušnice u fluorescentnim, živinim i visokotlačnim natrijevim rasvjetnim tijelima i transformatorima te žaruljama sa žarnom niti.
Sve u svemu, za opremu je bolje ako promijenimo slavine na dolaznim transformatorima kako bismo napon na podu postrojenja optimizirali na nešto blizu ocjene opreme, što je glavni koncept predloženog koncepta stabilizacije napona u projektu.
Pravila za određivanje napona napajanja
- Mali motori imaju tendenciju da budu osjetljiviji na prenaponski napon i zasićenje od velikih motora.
- Jednofazni motori imaju tendenciju da budu osjetljiviji na prenapon od 3-faznih motora.
- U-okvirni motori manje su osjetljivi na prenapon nego T-okviri.
- Vrhunski motori Super-E motori manje su osjetljivi na prenapon nego standardni motori.
- 2 i 4-polni motori imaju tendenciju manjeg utjecaja visokog napona od 6-i i 8-polnih izvedbi.
- Prenapon može povećati struju i temperaturu čak i na slabo opterećenim motorima
- Učinkovitost je također pogođena jer se smanjuje niskim ili visokim naponom
- Faktor snage smanjuje se s visokim naponom.
- Udarna struja raste s višim naponom.
Nabavite više minijaturnih znanja o različitim elektroničkim konceptima i sklopovima elektronički projekti na inženjerskom nivou.
