Διπλωματική Εργασία. Της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Μπαρμπατζά Αλεξάνδρα

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Διπλωματική Εργασία. Της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Μπαρμπατζά Αλεξάνδρα"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Διπλωματική Εργασία Της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών Μπαρμπατζά Αλεξάνδρα Α.Μ «Μελέτη σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη για λειτουργία ως ανεμογεννήτρια με τη χρήση μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων» Νο /2013 Επιβλέπουσα: Δρ. Μηχ. Τζόγια Καππάτου, Επικ. Καθηγήτρια Πάτρα, Οκτώβριος 2013 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥΠΟΛΗ ΠΑΤΡΑΣ ΡΙΟΝ ΠΑΤΡΑ Τηλ: Fax:

2

3

4 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Διπλωματική Εργασία Της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών Μπαρμπατζά Αλεξάνδρα Α.Μ «Μελέτη σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη για λειτουργία ως ανεμογεννήτρια με τη χρήση μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων» Επιβλέπουσα: Δρ. Μηχ. Τζόγια Καππάτου, Επικ. Καθηγήτρια ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ /2013 Πάτρα, Οκτώβριος 2013 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥΠΟΛΗ ΠΑΤΡΑΣ ΡΙΟΝ ΠΑΤΡΑ Τηλ: Fax:

5

6 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η διπλωματική εργασία με θέμα: «ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΜΟΝΙΜΟΥ ΜΑΓΝΗΤΗ ΓΙΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΩΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΩΝ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ» της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Μπαρμπατζά Αλεξάνδρας του Χαραλάμπου (Α.Μ. 7065) παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών την 22/10/2013. Η Επιβλέπουσα Ο Διευθυντής του Τομέα Επικ. Καθηγήτρια, Δρ.-Μηχ. Tζ. Καππάτου Καθηγητής Α. Αλεξανδρίδης

7

8 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: /2013 TITΛΟΣ: «Μελέτη Σύγχρονης Μηχανής Μόνιμου Μαγνήτη Για Λειτουργία Ως Ανεμογεννήτρια Με Τη Χρήση Μεθόδου Πεπερασμένων Στοιχείων» ΦΟΙΤΗΤΡΙΑ: Μπαρμπατζά Αλεξάνδρα ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ: Δρ.-Μηχ. Τζόγια Καππάτου, Επικ. Καθηγήτρια

9

10 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και προσομοίωση ενός τμήματος μιας ανεμογεννήτριας η οποία μελλοντικά θα συνδεθεί στο τριφασικό δίκτυο. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Συγκεκριμένα μελετήθηκε και προσομοιώθηκε μια σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη, η οποία θα αποτελέσει τη γεννήτρια της διάταξης, η οποία συνδέεται στην έξοδο με έναν τριφασικό μετατροπέα. Σκοπός του μετατροπέα είναι η μετατροπή της εναλλασσόμενης τάσης που δέχεται στην είσοδο του, και προέρχεται από την τάση εξ επαγωγής στο στάτη της μηχανής, σε μια συνεχή τάση στην έξοδο του μετατροπέα. Δηλαδή πρόκειται για έναν ανορθωτή. Επιπλέον ο μετατροπέας αυτός είναι ένας μετατροπέας ανύψωσης της τάσης, δηλαδή ένας μετατροπέας τύπου boost. Η ανύψωση αυτή γίνεται έχοντας ως δεδομένο ότι ο απώτερος σκοπός μας είναι η σύνδεση της ανεμογεννήτριας στο δίκτυο των 220 V. Συγκεκριμένα η συνεχής τάση που θα μας δώσει ο ανορθωτής προορίζεται να μετατραπεί εκ νέου σε εναλλασσόμενη, από μια διάταξη αντιστροφέα, ώστε τελικά να προκύψει μια κατάλληλη τάση για σύνδεση της ανεμογεννήτριας στο δίκτυο. Ύστερα από μελέτη διαφόρων ανορθωτικών διατάξεων επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί στην προσομοίωσή ο τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου. Ο διακόπτης του ανορθωτή παλμοδοτήθηκε με την τεχνική της Διαμόρφωσης Εύρους των Παλμών (Pulse Width Modulation-P.W.M) ενώ ένας PI ελεγκτής χρησιμοποιήθηκε προκειμένου να προσαρμόσουμε την συνεχή τάση εξόδου του μετατροπέα στις απαιτήσεις του δικτύου. Η μηχανή που μελετήθηκε είναι μια σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη οχτώ πόλων, ονομαστικής ισχύος 660 W, ονομαστικής τάσης 48 V και ονομαστικής ταχύτητας 3000 rpm. Για την εξομοίωσή της χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Οpera σε δύο διαστάσεις (2d). Στο περιβάλλον σχεδίασης κυκλωμάτων του ίδιου προγράμματος σχεδιάστηκε σε πρώτη φάση ο τριφασικός ανορθωτής και έτσι έγινε εξαγωγή των αποτελεσμάτων για το σύστημα ανοιχτού βρόχου. Στη συνέχεια έγινε διασύνδεση του λογισμικού Opera με το Simulink του Matlab ώστε να επιτευχθεί έλεγχος κλειστού βρόχου αλλά και εκ νέου εξαγωγή των αποτελεσμάτων ανοιχτού βρόχου, ενώ παράλληλα πραγματοποιήθηκε εξομοίωση του συστήματος μηχανής μετατροπέα εξ ολοκλήρου στο Simulink του Matlab με σκοπό την επιλογή των βέλτιστων παραμέτρων του PI ελεγκτή. Αναλυτικά, στο κεφάλαιο 1 γίνεται αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας με ιδιαίτερη μνεία στην αιολική ενέργεια. Συγκεκριμένα παρουσιάζονται τα βασικά ανεμολογικά χαρακτηριστικά καθώς και η μορφή μιας ανεμογεννήτριας. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται παρουσίαση των διαφόρων τύπων γεννητριών που μπορούν να εξοπλίσουν μια ανεμογεννήτρια. Αρχικά παρουσιάζεται περιληπτικά ο τρόπος λειτουργίας τους, ενώ ακολουθεί μια περισσότερο εκτενής αναφορά στα

11 πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που παρουσιάζει κάθε τύπος μηχανής. Τέλος γίνονται συγκρίσεις και παρατίθεται σχετικός πίνακας. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι μηχανές μόνιμου μαγνήτη για εφαρμογές γεννήτριας. Περιγράφονται τα διάφορα είδη μηχανών μόνιμου μαγνήτη, η δομή τους και αναλύεται μια τέτοια μηχανή. Στο κεφάλαιο 4 περιγράφεται ο σχεδιασμός του μοντέλου της μηχανής στο περιβάλλον του υπολογιστικού προγράμματος Opera. H μηχανή αναπαριστάται τόσο εν κενώ όσο και με ωμικό φορτίο. Στη συνέχεια παρατίθενται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την εξομοίωση του μοντέλου που δημιουργήθηκε. Στο κεφάλαιο 5 γίνεται παρουσίαση διαφόρων ανορθωτικών διατάξεων με σκοπό να επιλεχθεί η κατάλληλη διάταξη που θα συνδεθεί στη μηχανή. Η κάθε διάταξη μελετάται με βάση τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που παρουσιάζει ενώ στο τέλος γίνεται επιλογή του μετατροπέα που θα χρησιμοποιηθεί και αιτιολογείται η εκλογή του. Στο κεφάλαιο 6 παρατίθεται η ανάλυση του μετατροπέα που επιλέχθηκε, δηλαδή του τριφασικού ανορθωτή ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου. Συγκεκριμένα παρουσιάζεται η βασική αρχή λειτουργίας του και μελετάται τόσο κατά τη συνεχή όσο κατά την ασυνεχή αγωγή. Στο κεφάλαιο 7 αναλύονται τα προβλήματα που εμφανίζει η διάταξη μηχανήςμετατροπέα και παραθέτονται οι δυνατοί τρόποι ελέγχου του μετατροπέα. Ειδική αναφορά γίνεται στον έλεγχο της τάσης εξόδου του μετατροπέα με τη βοήθεια ενός PI ελεγκτή. Τέλος παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά των PI ελεγκτών και επεξηγείται ο τρόπος ελέγχου της μηχανής. Στο κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εξομοίωσης τόσο το για σύστημα ανοιχτού όσο και το σύστημα κλειστού βρόχου και επεξηγείται ο τρόπος διασύνδεσης των δύο προγραμμάτων (Opera-Matlab). Στο κεφάλαιο 9 καταγράφονται οι παρατηρήσεις και τα συμπεράσματα που προέκυψαν κατά τη διάρκεια ενασχόλησης με το συγκεκριμένο αντικείμενο. Τέλος, καταγράφεται η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε και στο παράρτημα ενσωματώνεται το φυλλάδιο του κατασκευαστή.

12 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΙΟΛΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 1.1 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Ανεμογεννήτριες Ανεμογεννήτριες κατακόρυφου και οριζόντιου άξονα Ανεμολογικά στοιχεία...4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΥΠΟΥ ΜΗΧΑΝΗΣ 2.1 Ασύγχρονη (επαγωγική) γεννήτρια Σύγχρονη γεννήτρια Σύγκριση σύγχρονων και ασύγχρονων γεννητριών Σύγκριση μηχανής μόνιμου μαγνήτη με επαγωγική μηχανή Γενικός ανακεφαλαιωτικός πίνακας...11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΜΟΝΙΜΟΥ ΜΑΓΝΗΤΗ 3.1 Βρόχος υστέρησης μιας μηχανής μόνιμων μαγνητών Τύποι σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη Δομή των σύγχρονων μηχανών Στάτης Δρομέας Ανάλυση μηχανής μόνιμου μαγνήτη Δυναμικό μοντέλο στο d-q σύστημα...22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΣΤΟ OPERA 4.1 Χαρακτηριστικά μηχανής Λειτουργία εν κενώ Αποτελέσματα εξομοίωσης στην εν κενώ λειτουργία Λειτουργία μηχανής υπό ωμικό φορτίο Αποτελέσματα εξομοίωσης στην υπό φορτίο λειτουργία...33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑ 5.1 Δίοδοι Vs IGBTS Ανορθωτής τύπου Vienna Τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης έξι διακοπτικών στοιχείων Τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου...41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΑΝΟΡΘΩΤΗ ΑΝΥΨΩΣΗΣ ΕΝΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ 6.1 Μέσο ρεύμα γραμμής Λειτουργία στο διάστημα μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής Χαρακτηριστικά εξόδου του μετατροπέα...50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑ 7.1 Τεχνικές μείωσης της πέμπτης αρμονικής του ρεύματος εισόδου Τρόπος εξαγωγής του εγχυόμενου σήματος Αλλαγή του λόγου κατάτμησης...57

13 7.2 Έλεγχος της τάσης εξόδου PID ελεγκτές Τα χαρακτηριστικά των ελεγκτών P, I και D Λειτουργία συστημάτων κλειστού βρόχου O μετατροπέας προσομοιωμένος σε λογισμικό Matlab Χαμηλοπερατό φίλτρο...64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΜΕΤΑΡΟΠΕΑ 8.1 Εξομοίωση μηχανής και μετατροπέα για σύστημα ανοιχτού βρόχου Εξομοίωση μηχανής και μετατροπέα στο Opera Εξομοίωση μηχανής και μετατροπέα στo Matlab Εξομοίωση κατόπιν διασύνδεσης Opera με Matlab Διασύνδεση Matlab με Opera Αποτελέσματα εξομοίωσης που προέκυψαν από τη διασύνδεση Opera με Matlab Εξομοίωση μηχανής και μετατροπέα για σύστημα κλειστού βρόχου Εξομοίωση μηχανής και μετατροπέα στo Matlab Διασύνδεση Opera με Matlab για σύστημα κλειστού βρόχου...81 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Παρατηρήσεις- Συμπεράσματα 83 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...85 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΑΙΟΛΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 1.1 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας [1] Σύμφωνα με το [1] η ετήσια παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας σε κάθε μορφή δραστηριότητας ξεπερνά τα 450 δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων Joules. Η πόσοτητα αυτή είναι ισοδύναμη με 10 δισεκατομμύρια τόνους πετρελαίου, αν θέλουμε να τη συγκρίνουμε με μια πρωτογενή πηγή. Ωστόσο είναι γνωστό ότι η ενέργεια ευθύνεται για ένα από τα έξι αέρια του φαινομένου του θερμοκηπίου και κυρίως για το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι υπεύθυνο για τις κλιματικές αλλαγές, την αύξηση της θερμοκρασίας, τη μείωση των παγετώνων και την άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Πράγματι, όπως αναφέρεται στο [1] τα ορυκτά καύσιμα, τα οποία είναι η κύρια πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σήμερα, περιέχουν άνθρακα σε ποσοστό 35%. Έτσι οι παραπάνω δυσμενείς επιπτώσεις σε συνάρτηση με άλλους παράγοντες, όπως η τάση εξάντλησης των συμβατικών μορφών ενέργειας, οδήγησαν τους επιστήμονες σε ανεύρεση νέων μεθόδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και συγκεκριμένα άνοιξαν το δρόμο στην έρευνα των ήπιων μορφών ενέργειας. H αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) περιλαμβάνει πηγές ενέργειας που η ίδια η φύση συνεχώς δημιουργεί και που η μετατροπή τους σε χρήσιμη για τον άνθρωπο μορφή δεν έχει σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Σαν ανανεώσιμες πηγές σήμερα εννοούμε κυρίως την υδροηλεκτρική ενέργεια, την αιολική ενέργεια, την ηλιακή ενέργεια, τη θαλάσσια ενέργεια των κυμάτων, τη βιομάζα και τη γεωθερμική ενέργεια. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας θα εστιάσουμε στην αιολική ενέργεια και θα μελετήσουμε τη συμπεριφορά μιας σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη η οποία προορίζεται να χρησιμοποιηθεί ως ανεμογεννήτρια. 1.2 Ανεμογεννήτριες [1] Οι ανεμογεννήτριες εκμεταλλεύονται την κινητική ενέργεια του ανέμου με σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η αιολική ενέργεια μετατρέπεται αρχικά σε μηχανική ενέργεια ενώ στη συνέχεια η ενέργεια αυτή γίνεται ηλεκτρική για να τροφοδοτήσει κάποιο δίκτυο ή φορτίο. Η τεχνολογία των ανεμογεννητριών εξελίσσεται συνεχώς, με αποτέλεσμα τη δημιουργία ολοένα μεγαλύτερων ανεμογεννητριών όσον αφορά την ισχύ και το μέγεθος. Στο σχήμα 1.1. φαίνεται η πρόοδος και η εξέλιξη της τεχνολογίας των ανεμογεννητριών στην πάροδο των χρόνων.

15 Σχήμα 1.1 Εξέλιξη του μεγέθους των ανεμογεννητριών [1] Η σημερινή μορφή των ανεμογεννητριών είναι αποτέλεσμα πολυετούς έρευνας. Οι επιστήμονες πειραματίστηκαν δοκιμάζοντας διαφορετικές λύσεις τόσο όσον αφορά των αριθμό πτερυγίων όσο και τον προσανατολισμό του άξονα προκειμένου να φτάσουν να σχεδιάσουν την κλασσική ανεμογεννήτρια που έχει ευρεία εφαρμογή σήμερα. Η βασική κατηγοριοποίηση των ανεμογεννητριών απορρέει από τον προσανατολισμό του άξονά τους σε σχέση με τη ροή του ανέμου. Έτσι διακρίνουμε τις ανεμογεννήτριες κατακόρυφου και οριζοντίου άξονα. 1.3 Ανεμογεννήτριες κατακόρυφου και οριζόντιου άξονα [1,3] Οι ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα έχουν τον άξονα περιστροφής τους κάθετο ως προς το έδαφος και κατακόρυφο ως προς τη ροή του ανέμου. Η διάταξη αυτή πλεονεκτεί διότι η αποτελεσματικότητα της μηχανής επιτυγχάνεται χωρίς να είναι απαραίτητος ο προσανατολισμός της ως προς τον άνεμο. Με άλλα λόγια η μηχανή αυτή μπορεί να περιστρέφεται από άνεμο οποιασδήποτε κατεύθυνσης κάθε στιγμή, οπότε δεν απαιτείται μηχανισμός προσανατολισμού. Συνεπώς τέτοιου είδους ανεμογεννήτριες βρίσκουν εφαρμογή σε τοποθεσίες όπου η κατεύθυνση του ανέμου εμφανίζει μεγάλη μεταβλητότητα. Η ηλεκτρική γεννήτρια σε αυτές τις μηχανές μπορεί να τοποθετηθεί κοντά στο έδαφος, γεγονός που συνεπάγεται απλή και οικονομική σχεδίαση για τον πύργο. Τέτοια συστήματα έχουν εύκολη πρόσβαση και πολλές φορές είναι απαλλαγμένα από τον πυλώνα στήριξης. Εδώ να σημειώσουμε επίσης ότι ο έλεγχος βήματος πτερυγίου δεν είναι απαραίτητος όταν χρησιμοποιείται σύγχρονη γεννήτρια. Ωστόσο οι ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα εμφανίζουν και σημαντικά μειονεκτήματα τα οποία μειώνουν τη λειτουργικότητά τους. Καθώς η ροπή εκκίνησης τους είναι πάρα πολύ υψηλή συνήθως χρειάζονται εξωτερική παρέμβαση προκειμένου να αρχίσουν να περιστρέφονται. Σε τέτοιες περιπτώσεις λειτουργούν

16 στην αρχή σαν κινητήρες τραβώντας ρεύμα από το δίκτυο. Ένα ακόμα μειονέκτημά τους απορρέει από το γεγονός ότι η ταχύτητα του ανέμου στα συνήθη ύψη εγκατάστασής τους είναι σχετικά χαμηλή ενώ κατά την περιστροφή τους υπάρχουν και σημεία στα οποία η συνεισφορά του ανέμου είναι σχεδόν μηδενική. Έτσι τέτοιου είδους διατάξεις παρουσιάζουν μικρή σχετικά απόδοση. Οι ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα έχουν τον άξονα περιστροφής τους οριζόντιο ως προς το έδαφος και σχεδόν παράλληλο στη ροή του ανέμου. Σύμφωνα με το [1], σήμερα, παγκοσμίως οι ανεμογεννήτριες αυτού του τύπου κατέχουν το συντριπτικό μερίδιο της αγοράς. Ο λόγος που τις κάνει τόσο διαδομένες είναι η πληθώρα πλεονεκτημάτων που παρουσιάζουν. Κατά κύριο λόγο δεν χρειάζονται πολύ υψηλές ταχύτητες ανέμου για να ξεκινήσουν να περιστρέφονται, με άμεση συνέπεια να εξάγονται ικανοποιητικά αποτελέσματα ακόμα και για πολύ μικρές ταχύτητες. Ένα ακόμα πολύ σημαντικό πλεονέκτημα είναι ότι εμφανίζουν υψηλό αεροδυναμικό συντελεστή, ενώ είναι εύκολη η συναρμολόγησή τους. Το μεγάλο μειονέκτημα των ανεμογεννητριών οριζοντίου άξονα είναι ότι η γεννήτρια και το κιβώτιο ταχυτήτων πρέπει να τοποθετηθούν πάνω στον πύργο, γεγονός που κάνει την κατασκευή τους ακριβή και πιο δύσκολη. Επίσης σε σχέση προς τις ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα, εδώ χρειάζεται ενεργός μηχανισμός περιστροφής ή συνηθέστερα ένα ουριαίο πτερύγιο για τον προσανατολισμό στην κατεύθυνση του ανέμου. Όσον αφορά τη δομή της, μια συνηθισμένη ανεμογεννήτρια οριζοντίου άξονα αποτελείται από μια γεννήτρια, 3 πτερύγια και έναν πύργο που βρίσκεται πίσω από τα πτερύγια έτσι ώστε ο άνεμος να έρχεται από το εμπρόσθιο μέρος. Τα επιμέρους μέρη της διάταξης συνεργάζονται μεταξύ τους και πιο συγκεκριμένα τα πτερύγια δεσμεύουν τον άνεμο ενώ μέσω ενός άξονα μεταφέρεται η κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων. Το κιβώτιο πολλαπλασιάζει την ταχύτητα του ανέμου που δεσμεύεται από τα πτερύγια κατά ένα συντελεστή, ώστε στη συνέχεια αυτή να μεταφερθεί, μέσω ενός δευτέρου άξονα, στη γεννήτρια προσαυξημένη. Στη συνέχεια η γεννήτρια με τη σειρά της είναι συνδεδεμένη σε κάποιες διατάξεις μετατροπέων προκειμένου η τάση που θα δοθεί σε τελικό στάδιο να είναι κατάλληλη για τη σύνδεση με το εκάστοτε τοπικό δίκτυο. Στο σημείο αυτό να σημειωθεί ότι γενικά παρατηρείται μια τάση κατάργησης του κιβωτίου ταχυτήτων. Από διάφορες συγκρίσεις που έγιναν σε μηχανές με κιβώτιο ταχυτήτων και σε άλλες χωρίς αποδείχτηκε ότι μηχανές χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων έχουν μεγαλύτερη διάμετρο, μικρότερο μήκος, σχεδόν ίδιο βάρος με τις αντίστοιχες που διαθέτουν και ελαφρώς υψηλότερο κόστος. Παρακάτω απεικονίζεται η μορφή μιας ανεμογεννήτριας οριζοντίου άξονα τόσο εξωτερικά όσο και εσωτερικά.

17 Σχήμα 1.2 Ανεμογεννήτρια οριζοντίου άξονα: a) εξωτερική μορφή b) εσωτερική μορφή [1] 1.4 Ανεμολογικά στοιχεία [1,4] Η δημιουργία των ανέμων είναι αποτέλεσμα της ανομοιόμορφης θέρμανσης της ατμόσφαιρας και οφείλεται στην μετακίνηση τεράστιων αέριων μαζών ώστε να γίνει ανακατανομή της θερμότητας που απορροφάται. Ο αέρας έχει μάζα m που όταν έχει ταχύτητα v w, ο άνεμος που προκύπτει έχει κινητική ενέργεια [4] : 1 K mv w 2 2 (1.1) Αν ρ η πυκνότητα του αέρα που μεταβάλλεται με το ύψος και τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, v w η ταχύτητα του ανέμου και S (S = π*r 2, όπου R το μήκος των πτερυγίων) η επιφάνεια που σαρώνει ένα πτερύγιο σε μια πλήρη περιστροφή του, τότε : m S v w (1.2) θα είναι η μάζα αέρα που περνά στη μονάδα του χρόνου από τη συγκεκριμένη επιφάνεια. Ακολούθως η κινητική ενέργεια που περνά από την επιφάνεια στη μονάδα του χρόνου, δηλαδή η ισχύς του ανέμου θα είναι:

18 1 3 Pw S vw 2 (1.3) Αυτή είναι η ολική ισχύς που υπάρχει στον άνεμο και μπορεί να δεσμευθεί με μια ανεμογεννήτρια. Στην πραγματικότητα μόνο ένα μέρος P M αυτής της ισχύος δεσμεύεται, γιατί αφενός ο αέρας πρέπει να απομακρύνεται από την ανεμογεννήτρια με κάποια ταχύτητα, αφετέρου δε τα πτερύγια προκαλούν εκτροπή μέρους του αέρα το οποίο τα παρακάμπτει χωρίς να τα διαπεράσει. Ονομάζουμε αεροδυναμικό συντελεστή ισχύος C P μιας ανεμογεννήτριας το λόγο της μηχανικής ισχύος που παράγεται P M προς την ισχύ του ανέμου P w που διαπερνά την επιφάνεια S. C p P P M w (1.4) Από τις προηγούμενες σχέσεις προκύπτει ότι η μηχανική ισχύς στον άξονα της ανεμογεννήτριας θα δίνεται από τη σχέση: 1 3 PM C p S vw 2 (1.5) Ο αεροδυναμικός συντελεστής ισχύος εκφράζει το ποσοστό της προσπίπτουσας αεροδυναμικής ισχύος που μετατρέπεται σε μηχανική από την ανεμογεννήτρια. Για μια ιδανική ανεμογεννήτρια η μέγιστη τιμή του C P είναι 0,593 ή 59,3%. Η τιμή αυτή καλείται όριο του Betz. Στην πράξη, λόγω μηχανικών τριβών, στροβίλων και αεροδυναμικών ατελειών ο C P είναι σημαντικά μικρότερος.

19

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΥΠΟΥ ΜΗΧΑΝΗΣ Σύμφωνα με το [1] μια ανεμογεννήτρια μπορεί να εξοπλιστεί με οποιαδήποτε τριφασική γεννήτρια. Έτσι διακρίνουμε τους εξής τύπους γεννητριών : Ασύγχρονες (επαγωγικές) γεννήτριες Επαγωγικές γεννήτριες βραχυκυκλωμένου κλωβού (SCIG) Επαγωγικές γενετήριες δακτυλιοφόρου δρομέα (WRIG) Σύγχρονες γεννήτριες Σύγχρονες γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη (PMSG) Σύγχρονες γεννήτριες δακτυλιοφόρου δρομέα (WRSG) 2.1 Ασύγχρονη (επαγωγική) γεννήτρια [1] Η ασύγχρονη γεννήτρια είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος μηχανής που χρησιμοποιείται σε ανεμογεννήτριες. Οι μηχανές αυτές είναι ιδιαίτερα εύρωστες, απλές στο μηχανικό κομμάτι και με χαμηλό κόστος, που οφείλεται στο μεγάλο αριθμό παραγωγής τους. Το μεγάλο τους μειονέκτημα είναι ότι καταναλώνουν άεργο ισχύ. Η άεργος ισχύς μπορεί να παρέχεται από το δίκτυο ή από συστοιχίες πυκνωτών ή από ένα κατάλληλο σύστημα ηλεκτρονικών ισχύος. Όπως ειπώθηκε και παραπάνω η ασύγχρονη μηχανή, όταν λειτουργεί ως γεννήτρια, διακρίνεται σε βραχυκυκλωμένου κλωβού και δακτυλιοφόρου δρομέα. Θα ήταν σκόπιμο σε αυτό το σημείο να γίνει μια μικρή αναφορά στο καθένα από τα παραπάνω είδη μηχανής. Αναφορικά με την επαγωγική γεννήτρια βραχυκυκλωμένου κλωβού το μαγνητικό πεδίο του δρομέα δημιουργείται εξ επαγωγής μόνο όταν ο στάτης είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο. Από την άλλη στην επαγωγική γεννήτρια δακτυλιοφόρου δρομέα και συγκεκριμένα στην περίπτωση της διέγερσης με εναλλασσόμενο ρεύμα, ο αριθμός των πόλων και η συχνότητα του ρεύματος καθορίζουν τη ταχύτητα περιστροφής του δημιουργούμενου μαγνητικού πεδίου. Η ταχύτητα με την οποία στρέφεται το μαγνητικό πεδίο ονομάζεται σύγχρονη ενώ δρομέας περιστρέφεται με μια ταχύτητα πολλαπλάσια ή υποπολλαπλάσια της. Τότε ένα ηλεκτρικό πεδίο επάγεται μεταξύ του δρομέα και του στρεφόμενου πεδίου του στάτη από τη σχετική κίνηση (ολίσθηση), γεγονός προκαλεί ένα ρεύμα στα τυλίγματα του δρομέα. Η αλληλεπίδραση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου του δρομέα με το πεδίο του στάτη έχουν σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία ροπής στο δρομέα. Τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του δρομέα μπορούν να ελεγχθούν εξωτερικά, από την τάση του δρομέα. Τα τυλίγματα του δρομέα συνδέονται εξωτερικά μέσω δακτυλίων ολίσθησης

21 και ψηκτρών. Η ισχύς μπορεί να εξαχθεί ή και να εισαχθεί στο κύκλωμα του δρομέα με τη χρήση ηλεκτρονικών ισχύος ενώ η γεννήτρια μπορεί να μαγνητιστεί είτε από το κύκλωμα του στάτη είτε από το κύκλωμα του δρομέα. Το μειονέκτημα της επαγωγικής γεννήτριας δακτυλιοφόρου δρομέα είναι το σχετικά υψηλότερο κόστος σε σχέση προς την αντίστοιχη βραχυκυκλωμένου δρομέα. Η βιομηχανία των ανεμογεννητριών συνήθως χρησιμοποιεί δύο διαφορετικούς τύπους επαγωγικών γεννητριών δακτυλιοφόρου δρομέα: την επαγωγική γεννήτρια με ηλεκτρονικά μεταβαλλόμενη αντίσταση δρομέα (OSIG) και την επαγωγική γεννήτρια διπλής τροφοδοσίας (DFIG). 2.2 Σύγχρονη γεννήτρια [1] Η σύγχρονη γεννήτρια είναι πολύ πιο ακριβή και μηχανολογικά πιο πολύπλοκη από μια επαγωγική γεννήτρια αναλόγου μεγέθους. Παρόλα αυτά πλεονεκτεί έναντι της επαγωγικής διότι το ρεύμα μαγνήτισης δε δημιουργείται από το κύκλωμα του στάτη. Το μαγνητικό πεδίο στις σύγχρονες γεννήτριες μπορεί να δημιουργηθεί με τη χρήση μόνιμων μαγνητών ή συμβατικών τυλιγμάτων στο δρομέα. Αν η σύγχρονη γεννήτρια έχει ένα κατάλληλο, μεγάλο αριθμό πόλων μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων. Επιπλέον, είναι πιθανότατα η πιο κατάλληλη για έλεγχο πλήρους ισχύος επειδή συνδέεται στο δίκτυο μέσω ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος. Ο μετατροπέας κάνει απόσβεση των διαταραχών της ισχύος που οφείλονται στις ριπές του ανέμου και επίσης των μεταβατικών φαινομένων που έρχονται από το δίκτυο. Επιπροσθέτως χρησιμοποιείται προκειμένου η συχνότητα λειτουργίας της μηχανής να συγχρονιστεί με τη συχνότητα του δικτύου. Συνεπώς μια τέτοια γεννήτρια επιτρέπει τη λειτουργία με μεταβλητή ταχύτητα στην ανεμογεννήτρια. 2.3 Σύγκριση σύγχρονων και ασύγχρονων γεννητριών [2] Όπως προαναφέραμε τόσο οι σύγχρονες όσο και οι ασύγχρονες γεννήτριες είναι κατάλληλες για εφαρμογές σε ανεμογεννήτριες. Παρόλα αυτά, πριν γίνει η επιλογή της κατάλληλης γεννήτριας, είναι απαραίτητο να κάνουμε μια σύγκριση μεταξύ των δύο τύπων μηχανών. Η παρακάτω σύγκριση γίνεται έχοντας ως δεδομένο ότι η γεννήτριά θα συνδεθεί στο δίκτυο. Σύγχρονες γεννήτριες με υψηλή χωρητικότητα ισχύος μπορούν να αναπτύξουν υψηλή ταχύτητα χωρίς προβλήματα. Όσον αφορά τη διέγερση οι σύγχρονες γεννήτριες χρειάζονται τυλίγματα για τη δημιουργία του πεδίου ενώ οι ασύγχρονες προσλαμβάνουν την απαραίτητη ισχύ για τη διέγερσή τους από το δίκτυο. Ωστόσο οι σύγχρονες γεννήτριες με μόνιμους μαγνήτες είναι ανεξάρτητες από τυλίγματα διέγερσης.

22 Οι σύγχρονες γεννήτριες εκμεταλλεύονται σε μεγαλύτερο βαθμό το αιολικό δυναμικό σε σχέση με τις ασύγχρονες. Οι ασύγχρονες μηχανές χρειάζεται να τροφοδοτηθούν με ρεύμα διέγερσης προκειμένου να λειτουργήσουν ενώ στις σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη το πεδίο προέρχεται από τους μαγνήτες. Όσον αφορά τον παραλληλισμό με το δίκτυο, οι σύγχρονες γεννήτριες χρειάζονται πολύπλοκο έλεγχο καθώς είναι ανάγκη να ρυθμιστεί η τάση σε συχνότητα και φάση. Στις ασύγχρονες, ο έλεγχος είναι απλούστερος γιατί ο παραλληλισμός γίνεται σε σύγχρονη ταχύτητα. Κατά τη σύνδεση με το δίκτυο ρέουν κάποια ρεύματα στις ασύγχρονες γεννήτριες τα οποία χρειάζεται να ληφθούν υπόψη σε πιθανές πτώσεις τάσης του δικτύου. Το φαινόμενο αυτό δεν απαντάται στις σύγχρονες γεννήτριες. Το κόστος μιας σύγχρονης γεννήτριας είναι γενικά μεγαλύτερο από μιας ασύγχρονης. Ωστόσο για ισχύ μικρότερη από 750 kw οι σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη είναι περισσότερο προσιτές από ότι οι αντίστοιχες ασύγχρονες. Μηχανές ισχύος πάνω από 750 kw είναι ελαφρώς ακριβότερες παρόλα αυτά τα πλεονεκτήματά τους έναντι των ασύγχρονων δικαιολογούν την τιμή τους. Στο σημείο αυτό να αναφερθεί ότι οι χαμηλής ταχύτητας ασύγχρονες γεννήτριες είναι γενικά ακριβές. 2.4 Σύγκριση μηχανής μόνιμου μαγνήτη με επαγωγική μηχανή [2] Παλιότερα υπήρχε ένας δισταγμός στη χρήση σύγχρονων μηχανών για οικονομικούς κυρίως λόγους. Τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρήθηκε μια τεράστια ανάπτυξη στις μηχανές μόνιμου μαγνήτη εξ αιτίας της ανακάλυψης νέων ηλεκτρονικών ισχύος αλλά και της βελτίωσης των χαρακτηριστικών των μόνιμων μαγνητών. Σύμφωνα με το [2] σήμερα οι σύγχρονες γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων και για επίπεδα ισχύος μεταξύ kw αλλά και πάνω από 750 kw έχουν αρχικό κόστος ελάχιστα μεγαλύτερο από εκείνο των επαγωγικών μηχανών. Παρακάτω παρουσιάζεται μια σύγκριση μεταξύ των διαφόρων τύπων μηχανών λαμβάνοντας υπόψη δύο βασικούς παράγοντες: Αρχικό κόστος Σύμφωνα με το σχήμα 2.1 μια σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη ισχύος 1.5 mw και χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων είναι εκείνη με το μεγαλύτερο αρχικό κόστος. Ωστόσο προκειμένου να οδηγηθούμε σε σωστά συμπεράσματα σχετικά με το ποιο

23 είδος γεννήτριας είναι καταλληλότερο για να χρησιμοποιήσουμε θα πρέπει να συσχετιστούν και άλλοι καθοριστικούς παράγοντες, καθώς αυτός ο τύπος μηχανής παρουσιάζει και ορισμένα σπουδαία πλεονεκτήματα. Σχήμα 2.1 Σύγκριση αρχικού κόστους σύγχρονων μηχανών που χρησιμοποιούνται για ανεμογεννήτριες [2] Κόστος συντήρησης Μια βασική συνιστώσα του κόστους συντήρησης προέρχεται από το κιβώτιο ταχυτήτων. Μηχανές χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων έχουν πολύ μικρότερο κόστος συντήρησης. Επιπλέον να αξίζει να αναφερθεί ότι η απουσία του κιβωτίου ταχυτήτων μας δίνει τη δυνατότητα να αποφύγουμε το κόστος της επιδιόρθωσης εξ αιτίας των του βλαβών που προκαλούνται στο κιβώτιο ταχυτήτων.

24 2.5 Γενικός ανακεφαλαιωτικός πίνακας [1,2,18] Πίνακας 1.1 Σύγκριση διαφόρων τύπων μηχανών Επαγωγική γεννήτρια βραχυκυκλωμένου κλωβού Επαγωγική γεννήτρια δακτυλιοφόρου δρομέα Σύγχρονη γεννήτρια δακτυλιοφόρου δρομέα Απλή κατασκευή και στιβαρή Αξιόπιστη Χωρίς δακτυλίους ολίσθησης Χαμηλό κόστος συντήρησης Χαμηλό κόστος Χαμηλή απόδοση Μικρός συντελεστής ισχύος Περιορισμένο εύρος ταχυτήτων Επίπεδη κυματομορφή ροπής Σύνθετη κατασκευή Δακτύλιοι ολίσθησης για DFIG Χωρίς δακτυλίους ολίσθησης για ΒDFG Υψηλό κόστος συντήρησης Μεγάλη σε μέγεθος και βαριά Υψηλή απόδοση με DFIG Μικρός συντελεστής ισχύος Μεγάλο εύρος ταχυτήτων Μη επίπεδη κυματομορφή ροπής Σύνθετη κατασκευή Δακτύλιοι ολίσθησης Kανονική συντήρηση Υψηλό κόστος συντήρησης Μεγάλη σε μέγεθος και βαριά Υψηλή απόδοση σε πολλαπλές μεταβολές φορτίου Μεγάλος συντελεστής ισχύος Μεγάλο εύρος ταχυτήτων Επίπεδη κυματομορφή ροπής & Μεγάλο εύρος ροπών Έλεγχος και ρύθμιση Δεν απαιτούνται πυκνωτές Απαιτούνται πυκνωτές Απαιτούνται πυκνωτές Εύκολος ο έλεγχος της τάσης Πολύπλοκος Πολύπλοκος Γρήγορος έλεγχος έλεγχος τάσης με έλεγχος τάσης με της ροπής στατική γεννήτρια στατική γεννήτρια VAR ή πυκνωτής VAR ή πυκνωτής Εύκολος έλεγχος του συντελεστή ισχύος και της Σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη Απλή κατασκευή και στιβαρή Αξιόπιστη Χωρίς δακτυλίους ολίσθησης Χαμηλό κόστος συντήρησης Χαμηλό κόστος Μικρό μέγεθος και ελαφριά κατασκευή Μεγάλος συντελεστής ισχύος Περιορισμένο εύρος ταχυτήτων Δεν απαιτούνται πυκνωτές

25 Ευσταθής λειτουργία σε ασταθείς συνθήκες Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν κινητήρας εκκίνησης Αντιστροφέας Αντιστροφέας μεγάλης κλίμακας Ένας ελεγχόμενος αντιστροφέας Ένας ανορθωτής και ένας αντιστροφέας Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν κινητήρας εκκίνησης Αντιστροφείς από 25-50% για ονομαστική ισχύ Δύο ελεγχόμενοι αντιστροφείς Σύνθετος έλεγχος του αντιστροφέα αέργου ισχύος Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν φρένο επαναφοράς Αντιστροφέας μεγάλης κλίμακας Ένας ελεγχόμενος αντιστροφέας Απλός έλεγχος του αντιστροφέα Ένας ρυθμιστής πεδίου και ένας αντιστροφέας Αντιστροφέας μεγάλης κλίμακας Ένας ελεγχόμενος αντιστροφέας Απλός έλεγχος του αντιστροφέα Ένας ανορθωτής και ένας αντιστροφέας Συνοψίζοντας η σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη παρουσιάζει μια σειρά από πλεονεκτήματα, τα οποία δικαιολογούν και το πλήθος των ερευνών που γίνονται αναφορικά με αυτό το είδος μηχανής. Όπως προαναφέρθηκε, στις μηχανές μόνιμου μαγνήτη η απόδοση είναι υψηλότερη από αυτή των επαγωγικών, μιας και η διέγερση παρέχεται χωρίς να υπάρχει επιπλέον παροχή ενέργειας. Επιπλέον ο συντελεστής ισχύος είναι μεγάλος και η πυκνότητα ενέργειας υψηλή. Οι μηχανές αυτές έχουν την ιδιότητα να είναι αρκετά συμπαγείς και ελαφριές, απλές στην κατασκευή, να εμφανίζουν μεγάλη ροπή και να ελέγχονται απλά. Αξιοσημείωτο ακόμα είναι, ότι σε αυτές τις μηχανές οι απώλειες χαλκού είναι μειωμένες συγκριτικά με άλλους τύπους μηχανών. Τέλος είναι αυτοδιεγειρόμενες και απαιτούν χαμηλό κόστος συντήρησης. Το κυριότερο μειονέκτημα των μηχανών με μόνιμους μαγνήτες είναι το υψηλό τους κόστος. Τα υλικά με τα οποία κατασκευάζονται οι μόνιμοι μαγνήτες είναι αρκετά ακριβά και καθόλου εύκολα στην επεξεργασία. Επιπρόσθετα η χρήση μηχανής διέγερσης με μόνιμο μαγνήτη απαιτεί τη χρήση ενός μετατροπέα ισχύος πλήρους κλίμακας προκειμένου να προσαρμόσει την τάση και τη συχνότητα της γεννήτριας στην τάση και στη συχνότητα γραμμής αντίστοιχα. Η σύγχρονη φύση των σύγχρονων γεννητριών με μόνιμο μαγνήτη μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα κατά την εκκίνηση, τον συγχρονισμό και τη ρύθμιση της τάσης. Η σύγχρονη λειτουργία προκαλεί επίσης δύσκαμπη συμπεριφορά σε περίπτωση που η ταχύτητα του αέρα δεν είναι σταθερή. Τέλος τα μαγνητικά υλικά είναι ευαίσθητα στις υψηλές θερμοκρασίες με αποτέλεσμα να απαιτείται κάποιο σύστημα ψύξης.

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΜΟΝΙΜΟΥ ΜΑΓΝΗΤΗ Μια γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη στηρίζεται στη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας που παίρνει στην είσοδο της σε μαγνητική και στη συνέχεια σε ηλεκτρική, την οποία δίνει στην έξοδό της. Επειδή η μαγνητική ενέργεια κατέχει καθοριστικό ρόλο για τη λειτουργία της γεννήτριας είναι απαραίτητο να γίνει μια μικρή αναφορά στο βρόχο υστέρησης μιας τέτοιας μηχανής. 3.1 Βρόχος υστέρησης μιας μηχανής μόνιμων μαγνητών Όπως κάθε άλλο φερομαγνητικό υλικό, οι μαγνήτες της σύγχρονης γεννήτριας μόνιμων μαγνητών περιγράφεται από ένα B-H βρόγχο υστέρησης. Συγκεκριμένα ο βρόχος αυτός στις μηχανές αυτού του τύπου είναι πεπλατυσμένος. Η αρχή λειτουργίας των μηχανών μόνιμων μαγνητών περιγράφεται από το τμήμα της καμπύλης μαγνητίσεως που βρίσκεται στο δεύτερο τεταρτημόριο, γνωστή και ως απομαγνητίζουσα καμπύλη. Όταν μια ανάστροφη πυκνότητα μαγνητικής ροής εφαρμοστεί στην ήδη υπάρχουσα, η συνολική πυκνότητα μαγνητικής ροής πέφτει ώσπου τελικά φτάνει στο σημείο Κ. Eν συνεχεία όταν η ανάστροφη αυτή ροή αφαιρεθεί τότε, η πυκνότητα μαγνητικής ροής επιστρέφει στο σημείο που ήταν αρχικά (σημείο L) κατά μήκος ενός μικρού βρόγχου υστέρησης. Με τον τρόπο αυτό βλέπουμε ότι η εφαρμογή ενός ανάστροφου πεδίου έχει ως συνέπεια τη μείωση του παραμένοντα μαγνητισμού. Επαναλαμβάνοντας την ίδια διαδικασία εκ νέου παρατηρούμε ότι θα έχουμε ξανά μείωση της πυκνότητας μαγνητικής ροής σε σημείο αρκετά κοντά στο Κ όπως και πριν. Ο μικρός αυτός βρόχος υστέρησης μπορεί να αντικατασταθεί από μια γραμμή την οποία ονομάζουμε χαρακτηριστική απομαγνήτισης και έχει μια κλίση που ονομάζεται διαφορική διαπερατότητα. Όσο το πλάτος του επιβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου Η δεν ξεπερνά την μέγιστη τιμή που αντιστοιχεί στο σημείο Κ, ο μόνιμος μαγνήτης θεωρείται ότι παραμένει ικανοποιητικά «μόνιμος» ως προς το μαγνητικό πεδίο του. Σε περίπτωση που ένα μεγαλύτερο πεδίο H, εφαρμοστεί τότε η μείωση της συνολικής πυκνότητας μαγνητικής ροής θα είναι μικρότερη του σημείου Κ. Παρακάτω απεικονίζεται η τυπική μορφή του βρόχου υστέρησης μιας μηχανής μόνιμων μαγνητών.

27 Σχήμα 3.1 Βρόχος υστέρησης μηχανής μονίμων μαγνητών 3.2 Τύποι σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη [5,6,7] Oι συνηθισμένες μηχανές χωρίζονται σε δύο βασικά μέρη. Το ακίνητο μέρος που καλείται στάτης και το κινητό που καλείται δρομέας. Η μηχανή ονομάζεται σύγχρονη γεγονός που σημαίνει ότι ο δρομέας περιστρέφεται με το σύγχρονο αριθμό στροφών, δηλαδή με την ίδια ταχύτητα που στρέφεται το στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του διακένου. Ο όρος brushless υποδηλώνει ότι η μηχανή δεν έχει ψήκτρες. Όλες οι brushless μηχανές μόνιμου μαγνήτη φέρουν ηλεκτρικά τυλίγματα στο στάτη και μόνιμους μαγνήτες στο δρομέα τους. Η απλότητα αυτής της κατασκευής είναι και ένας από τους κύριους λόγους που έκαναν αυτό τον τύπο μηχανών αρκετά δημοφιλή. Ωστόσο η ιδέας της κατασκευής μιας μηχανής με μόνιμους μαγνήτες δεν είναι καινούργια. Ο τύπος αυτών των μηχανών ήταν γνωστός από το 1830, αλλά η κακή ποιότητα των σκληρών μαγνητικών υλικών αποθάρρυνε τη χρήση τους. Η ανακάλυψη του Alnico το 1931, του barium ferity το 1950, και ειδικότερα του υλικού νεοδύμιο-σίδηρος-βόριο (NdFeB) το 1983, έκαναν εφικτή την επανεμφάνιση των μηχανών με διέγερση μόνιμων μαγνητών. Η διαθεσιμότητα των μαγνητικών υλικών μεγάλης ενέργειας και ειδικότερα των μαγνητών NdFeB, καθώς και η ελάττωση της τιμής τους, είναι οι κύριες αιτίες της ανάπτυξης των μηχανών μονίμων μαγνητών. Οι κατασκευαστικοί τύποι των σύγχρονων μηχανών μόνιμου μαγνήτη χωρίζονται σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τη μορφή που έχει η επαγώμενη τάση στάτη. Έτσι έχουμε: Τις τραπεζοειδείς ή τετραγωνικού παλμού μηχανές μόνιμου μαγνήτη

28 Τις ημιτονοειδείς σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη Στο σχήμα 3.3 παρατίθενται οι κυματομορφές των τάσεων εξ επαγωγής για τους δύο κατασκευαστικούς τύπους μηχανών. Σχήμα 3.2 Τάση εξ επαγωγής τραπεζοειδούς μορφής Σχήμα 3.3 Τάση εξ επαγωγής ημιτονοειδούς μορφής Μια δεύτερη κατηγοριοποίηση προκύπτει χρησιμοποιώντας ως κριτήριο την κατανομή του μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό της μηχανής. Έτσι έχουμε : Τις μηχανές μόνιμων μαγνητών ακτινικής ροής. Εδώ οι δυναμικές γραμμές μεταξύ δρομέα και στάτη ακολουθούν ακτινική διεύθυνση. Συνήθως ο

29 δρομέας είναι εσωτερικός ενώ σπανίως παρατηρούμε και εξωτερικούς δρομείς. Το σχήμα των μηχανών αυτών είναι κυλινδρικό. Τις μηχανές μονίμων μαγνητών αξονικής ροή. Εδώ τα τυλίγματα είναι προσανατολισμένα σε ακτινική διεύθυνση και το μαγνητικό πεδίο ακολουθεί επίσης πορεία αξονικής διεύθυνσης. Το σχήμα σε αυτό του τύπου τις μηχανές είναι δισκοειδές. Το σχήμα 3.4a απεικονίζει μια μηχανή μόνιμων μαγνητών ακτινικής ροής ενώ στο σχήμα 3.4b παρουσιάζεται μια μηχανή μόνιμων μαγνητών αξονικής ροής. Σχήμα 3.4 Μηχανή μόνιμων μαγνητών ακτινικής ροής (a) και αξονικής ροής (b) [6] Ενώ τέλος οι μηχανές μόνιμου μαγνήτη χωρίζονται σε δύο κατηγορίες αναλόγως με τη θέση του δρομέα ως προς το στάτη. Έτσι έχουμε: Τις μηχανές εσωτερικού δρομέα Τις μηχανές εξωτερικού δρομέα Η πιο διαδεδομένη μορφή είναι πρώτη κυρίως γιατί ο εσωτερικός δρομέας προσφέρει ευκολία στην απομάκρυνση της θερμότητας με την τοποθέτηση των τυλιγμάτων στο εξωτερικό και τον περιορισμό του κινητού μέρους στο εσωτερικό της μηχανής. Στο σχήμα 3.5 απεικονίζονται μηχανές ακτινικής και αξονικής ροής τόσο με εξωτερικό όσο και εσωτερικό δρομέα.

30 Σχήμα 3.5 Μηχανές μόνιμων μαγνητών αξονικής ροής και ακτινικής ροής εσωτερικού και εξωτερικού δρομέα [7] 3.3 Δομή των σύγχρονων μηχανών Οι σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη μπορεί να είναι μονοφασικές, διφασικές είτε τριφασικές. Ωστόσο ο επικρατών τύπος είναι αυτός της τριφασικής μηχανής. Το τύλιγμα της κάθε φάσης δύναται να αποτελείται από ένα ή και περισσότερα υποτυλίγματα, τα οποία τοποθετούνται στις αυλακώσεις του στάτη Στάτης [7] Ο στάτης μιας σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη τύπου brushless κατασκευάζεται από ατσάλινα ελάσματα πάχους mm. Η ελασματοποίηση συμβάλλει στην ελαχιστοποίηση των δινορευμάτων. Έχουμε τρία είδη στάτη: Στάτης με αυλακώσεις, όπου το διάκενο αέρα είναι μικρό με αποτέλεσμα τόσο ο συντελεστής διαπερατότητας όσο και η συνεπαγώμενη πυκνότητα μαγνητικής ροής του διακένου να εμφανίζουν μεγαλύτερες τιμές. Επιπλέον, η μεγάλη περιοχή επαφής μεταξύ των τυλιγμάτων και του φερρομαγνητικού υλικού του στάτη, συμβάλλει στην απομάκρυνση της θερμότητας από τα τυλίγματα προς την εξωτερική επιφάνεια του στάτη. Η ταλάντωση της ροπής και το κόστος εισαγωγής τυλιγμάτων μέσω των μικρών ανοιγμάτων των αυλακώσεων είναι τα δύο μειονεκτήματα που παρουσιάζει η συγκεκριμένη μορφή. Στάτης χωρίς αυλακώσεις, όπου τα τυλίγματα έχουν τη μορφή δαχτυλιδιού ο οποίος τοποθετείται στην εσωτερική επιφάνεια του στάτη και χωρίζεται από το δρομέα με ένα διάκενο αέρα. Σε αυτή τη διάταξη δεν παρατηρούνται ταλαντώσεις στη ροπή και τα τυλίγματα έχουν περισσότερο χώρο. Το

31 μειονέκτημα είναι ότι καθώς δεν γίνεται εύκολα η εξαγωγή της θερμότητας προς την εξωτερική επιφάνεια του στάτη, τα όρια της επιτρεπόμενης πυκνότητας ρεύματος στα τυλίγματα στενεύουν κατά πολύ. Επιπλέον, το μαγνητικό διάκενο αέρα περιλαμβάνει το φυσικό διάκενο προσαυξημένο με το ακτινικό πάχος των τυλιγμάτων. Το γεγονός αυτό συνεπάγεται τη μείωση του συντελεστή διαπερατότητας και της πυκνότητας μαγνητικής ροής του διακένου. Συνεπώς, η απόδοση μιας μηχανής με στάτη χωρίς αυλακώσεις είναι συνήθως μικρότερη από την απόδοση μιας μηχανής της οποίας ο στάτης περιέχει αυλακώσεις. Στάτης με αυλακώσεις χωρίς ανοίγματα. Η περίπτωση αυτή ουσιαστικά αποτελεί υποκατηγορία της δεύτερης περίπτωσης. Εδώ τα δόντια του στάτη ενώνονται με την εσωτερική επιφάνεια του και φτάνουν ως το εξωτερικό του τμήμα. Μια τέτοια μορφή διευκολύνει την εισαγωγή τυλιγμάτων στις αυλακώσεις αλλά υστερεί από μαγνητική άποψη. Οι ενώσεις στις αυλακώσεις αυξάνουν σημαντικά τη σκέδαση και απομακρύνουν τμήμα της μαγνητικής ροής μακριά από τις σπείρες οδηγώντας έτσι σε μικρότερη τάση εξ επαγωγής. Παρακάτω παρουσιάζονται οι τρεις τύποι στάτη με σχηματικό τρόπο: Σχήμα 3.6 Διαφορετικές μορφές στάτη: a) με αυλακώσεις b) χωρίς αυλακώσεις c) με αυλακώσεις σφηνωμένες στο στάτη [7] H πιο διαδομένη μορφή στάτη προφανώς είναι η πρώτη (a), η οποία και μελετάται στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας.

32 Όπως προαναφέραμε τα τυλίγματα τοποθετούνται μέσα στις αυλακώσεις του στάτη. Εξ αιτίας της ύπαρξης των αυλακώσεων παρατηρούμε παραμόρφωση του μαγνητικού πεδίου. Το φαινόμενο αυτό γίνεται ακόμα πιο έντονο όταν οι αυλακώσεις είναι τοποθετημένες ομοιόμορφα. Οι περισσότερες μηχανές μόνιμου μαγνήτη περιέχουν τρία τυλίγματα στο στάτη, τα οποία συνδέονται σε αστέρα. Καθένα από αυτά τα τυλίγματα αποτελείται από μικρότερες περιελίξεις που ενώνονται για να αποτελέσουν το τύλιγμα. Κάθε τύλιγμα μοιράζεται στην περιφέρεια του στάτη για να δημιουργήσει ένα ζυγό αριθμό πόλων Δρομέας [17] Ο δρομέας μιας σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη κατασκευάζεται από ατσάλι και είναι ως επί το πλείστον συμπαγής. Πάνω στην επιφάνεια του βρίσκονται τοποθετημένοι οι μόνιμοι μαγνήτες σε διάταξη αντίθετης μαγνητικής πολικότητας. Θεωρώντας μηχανή εσωτερικού δρομέα προκύπτουν τέσσερις υποκατηγορίες: Δρομέας που φέρει πάνω στην επιφάνεια του μαγνήτες. Σε αυτή την περίπτωση, το ενεργό διάκενο αέρα ισούται με το άθροισμα του φυσικού διακένου μεταξύ στάτη και δρομέα προσαυξημένο κατά το βάθος του μαγνήτη. Δρομέας που φέρει μαγνήτες τοποθετημένους οριζόντια ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του. Δρομέας που φέρει μαγνήτες οριζόντια ενσωματωμένους. Δρομέας με μαγνήτες κάθετα ενσωματωμένους. Παρακάτω παρουσιάζονται οι τέσσερις τύποι δρομέα με σχηματικό τρόπο: Σχήμα 3.7 Διαφορετικές μορφές μαγνητών στο δρομέα : a) πάνω στην επιφάνεια b) οριζόντια κάτω από την επιφάνεια c) σφηνωμένους οριζόντια d) σφηνωμένους κάθετα [17]

33 Αναλόγως με το πόσο ισχυρό επιθυμούμε να είναι το μαγνητικό μας πεδίο, επιλέγουμε και το μαγνητικό υλικό του μόνιμου μαγνήτη. Ο φερρίτης θεωρείται ένα παραδοσιακό και αρκετά φθηνό υλικό. Όμως σιγά σιγά παρατηρείται μια στροφή των ερευνητών προς τα κράματα σπανίων γαιών τα οποία παρουσιάζουν μεγάλη πυκνότητα ροής ανά όγκο με αποτέλεσμα για την ίδια τιμή της ηλεκτρομαγνητικής ροής να έχουμε μείωση του όγκου του δρομέα. Οι υψηλές ταχύτητες αποτελούν πρόβλημα για τους μαγνήτες, όταν αυτοί βρίσκονται στην επιφάνεια του δρομέα. Τόσο η επιτάχυνση όσο και η επιβράδυνση δημιουργούν ακτινωτές δυνάμεις οι οποίες πρέπει να αντιμετωπιστούν. Οι μαγνήτες επικολλούνται γερά στην επιφάνεια στου δρομέα, λαμβάνοντας υπόψη τη μηχανική και θερμική διαστολή της συγκολλητικής ουσίας, έτσι ώστε να είναι όμοια με αυτή του μαγνήτη. Τέλος στις μεγάλες ταχύτητες χρειάζεται να υπάρχει ένα περίβλημα συγκράτησης από ανθρακονήματα ή άβαφο ατσάλι. 3.4 Ανάλυση μηχανής μόνιμου μαγνήτη [18] Προκειμένου να γίνει περισσότερο κατανοητή η λειτουργία μιας μηχανής μόνιμου μαγνήτη θα ήταν σκόπιμο να παρουσιαστεί η ανάλυση της. Χρησιμοποιήθηκε ένα μοντέλο, το οποίο θεωρεί ένα τύλιγμα για το πεδίο και δύο τυλίγματα για την απόσβεση των ταλαντώσεων της μηχανής στη μεταβατική κατάσταση. Οι μηχανές μόνιμου μαγνήτη δεν εμφανίζουν τύλιγμα διέγερσης, ενώ όταν συνδέονται στο δίκτυο μέσω ενός μετατροπέα με ηλεκτρονικά ισχύος δεν χρειάζονται ούτε τύλιγμα απόσβεσης. Συνεπώς οι εξισώσεις που περιγράφουν μια μηχανή μόνιμου μαγνήτη μπορούν να απλοποιηθούν αρκετά. Στο σχήμα παρουσιάζεται το μοντέλο της μηχανής. Συγκεκριμένα στο στάτη υπάρχει τριφασικό τύλιγμα και στο δρομέα συστοιχία μόνιμων μαγνητών. Για την απλούστευση του μοντέλου το τύλιγμα κάθε φάσης παρουσιάζεται σε ξεχωριστό άξονα. Στον δρομέα δεν υπάρχει τύλιγμα απόσβεσης καθώς η μηχανή αυτή προορίζεται να συνδεθεί με μετατροπέα. Θεωρούμε δύο κάθετους άξονες στο δρομέα. Ο οριζόντιος άξονας ονομάζεται d άξονας ενώ ο κατακόρυφος στον d άξονα καλείται q άξονας. Η γωνία μεταξύ του άξονα του στάτη και του d άξονα καλείται γωνία θ e, ενώ δ και θ m είναι οι γωνίες που σχηματίζει το stator mmf με τον q άξονα και τον άξονα του στάτη αντίστοιχα. Επιπλέον στο μοντέλο έχουν γίνει ορισμένες παραδοχές. Όπως προαναφέρθηκε θεωρούμε ότι η μηχανή θα συνδεθεί σε μετατροπέα και έτσι το τύλιγμα απόσβεσης παραλείπεται. Η μηχανή είναι διπολική με αμελητέα φαινόμενα κορεσμού.τέλος τα δινορεύματα και οι απώλειες υστέρησης αμελούνται επίσης.

34 Σχήμα 3.8 Δομή των τυλιγμάτων και του μόνιμου μαγνήτη στη μηχανή [18] Η μηχανή θα λειτουργήσει ως γεννήτρια. Η εξίσωση (3.1) απεικονίζει την τάση κάθε τυλίγματος του στάτη [19]. va Rs 0 0 ia as d v b 0 Rs 0 i b bs dt v c 0 0 R s i c cs (3.1) όπου το i αντιπροσωπεύει τα φασικά ρεύματα της μηχανής, το v την τάση και το λ τη ροή σε κάθε φάση. Ωστόσο η ροή κάθε φάσης μπορεί να γραφεί και ως εξής: 1 1 Lls LA LB cos 2 e LA LB cos 2( e ) LA LB cos 2( e ) as bs LA LB cos 2( e ) Lls LA LB cos 2( e ) LA LB cos 2( e ) cs LA LB cos 2( e ) LA LB cos 2( e ) Lls LA LB cos(2 e ) mcos( e) ia 2 i b m cos( e ) 3 i c 2 mcos( e ) 3 (3.2) όπου σαν L ls συμβολίζουμε την επαγωγή σκέδασης κάθε φάσης, L Α και L Β είναι δύο παράμετροι που συνεισφέρουν στην αμοιβαία επαγωγή, με θ e συμβολίζεται η

35 ηλεκτρική γωνία και λ m είναι η μαγνήτιση της ροής που παράγεται από τους μόνιμους μαγνήτες Δυναμικό μοντέλο στο d-q σύστημα Για την πληρέστερη μελέτη της απόκρισης της μηχανής μόνιμου μαγνήτη, είναι σκόπιμος ο μετασχηματισμός των παραμέτρων και των εξισώσεων στο d-q σύστημα. Η τροποποίηση αυτή επιτυγχάνεται με τη βοήθεια του μετασχηματισμού Park. Συγκεκριμένα διάμεσο της εξίσωσης (3.3) το αρχικό σύστημα μετατρέπεται σε ένα σύστημα μετασχηματισμένο στον d-q σύστημα, ενώ η εξίσωση (3.4) μετατρέπει το μετασχηματισμένο σύστημα στο αρχικό. f ds cos( e) cos( e 120) cos( e 120) fa 2 fqs s in ( e ) sin( e 120) sin( e 120) f b 3 f f o c (3.3) fa cos( e) sin( e) 1f ds 2 f b cos( e 120) sin( e 120) 1 fqs 3 f c cos( e 120) sin( e 120) 1 f o (3.4) Με αντικατάσταση της σχέσης (3.3) στην σχέση (3.2) και θεωρώντας τη συνιστώσα μηδενικής ακολουθίας f o ίση με το μηδέν προκύπτει: d v 0 e qs i Rs qs dt qs v 0 R ds s i d ds ds e dt (3.5) qs Lqs 0 iqs 0 0 L ds ds i ds m (3.6) όπου 3 Lqs Lls ( LA LB ) 2 3 Lds Lls ( LA LB ) 2 (3.7) (3.8) Στο σημείο αυτό να σημειωθεί ότι η εξίσωση (3.5) αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο μέρος, στο οποίο δεν υπάρχουν διαφορικοί παράγοντες, περιγράφει τη μόνιμη κατάσταση ενώ το δεύτερο μέρος αναφέρεται στη μεταβατική κατάσταση. Στη παρούσα φάση θα αγνοηθούν για λίγο τα μεταβατικά φαινόμενα ώστε να επιτευχθεί μελέτη της μηχανής στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας.

36 Η ηλεκτρομαγνητική ροπή της σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη δίνεται από τη σχέση: 3 P 1.5P Te dsiqs qsids f iqs Lds Lqs iqsids (3.9) όπου p είναι ο αριθμός των πόλων της μηχανής. Η μηχανική εξίσωση της μηχανής δίνεται από τη σχέση (3.10) και είναι η εξής: Dm Tm Te Bm J dt (3.10) όπου με B συμβολίζεται ο συντελεστής τριβής, ω m η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα και T m η μηχανική ροπή που παράγεται από την ανεμογεννήτρια. Η ω m μπορεί να γραφτεί επίσης με τον τρόπο που υποδεικνύει η σχέση (3.11). m 2 s P (3.11) Η παραγόμενη άεργος και ενεργός ισχύ μπορούν να υπολογιστούν αντίστοιχα από τις σχέσεις (3.12) και (3.13). Δηλαδή: 3 P i i 2 g ds ds qs qs 3 Q i i 2 g qs ds ds qs (3.12) (3.13) Όπως προαναφέρθηκε οι συγκεκριμένες εξισώσεις περιγράφουν τη λειτουργία της σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη στη μόνιμη κατάσταση. Στο σχήμα (3.9) παριστάνεται το ισοδύναμο μοντέλο της μηχανής μέσα σε ένα σύστημα ισχύος, όπου με R s συμβολίζεται η ωμική αντίσταση στα τυλίγματα του στάτη και ως X s η επαγωγική αντίσταση στο στάτη της μηχανής. Το σχήμα (3.10) απεικονίζει το αντίστοιχο τριφασικό ισοδύναμο κύκλωμα. Σχήμα 3.9 Μονοφασικό ισοδύναμο κύκλωμα της μηχανής μόνιμου μαγνήτη [18]

37 Σχήμα 3.10 Τριφασικό ισοδύναμο κύκλωμα της μηχανής μόνιμου μαγνήτη Με κατάλληλη αντικατάσταση της σχέσης (3.5) στην (3.6) προκύπτει ο τύπος για τις ανηγμένες στον d-q άξονα τάσεις. e Rs Xd Vqs b Iqs em V e 0 ds Ids Xq R s b (3.14) όπου με κεφαλαία γράμματα συμβολίζονται οι παράμετροι της γεννήτριας στη μόνιμη κατάσταση, ενώ X d και X q είναι οι εμπεδήσεις στον d και q άξονα αντίστοιχα. Χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις (3.3) και (3.4) είναι εφικτό να εξαχθεί η εξίσωση της τάσης στον αρχικό σύστημα. Συγκεκριμένα προκύπτει: j 2V e V jv a qs ds (3.15) 1 e e j Va Rs j X q Ia ( X d X q ) Ids em e b 2 b (3.16) όπου 1 e j ES ( X d X q ) Ids em e 2 b (3.17) X S e b X q (3.18)

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΣΤΟ OPERA 4.1 Χαρακτηριστικά μηχανής Η μηχανή που μελετήθηκε και προσομοιώθηκε έχει τα εξής χαρακτηριστικά : Μαγνητικοί πόλοι: 8 Aυλακώσεις στο στάτη: 12 Αντίσταση φάσης στάτη: 0.08 Οhm Επαγωγή φάσης στάτη: 0.15 mh Ονομαστική ισχύς: 660 W Ονομαστική ροπή: 2.1 Nm Ονομαστική ταχύτητα: 3000 rpm Ονομαστική τάση: 48 V Σταθερά ροπής: 0.11 Nm/A Συντελεστής τριβής: Nms Ροπή αδράνειας δρομέα: kgm 2 Εύρος τάσης εξ επαγωγής: 11.5 V/ krpm Πίνακας 4.1 Διαστάσεις μηχανής Ενεργό Μήκος Γεννήτριας m Ακτίνα Δρομέα m Ακτίνα Στάτη (εσωτερική) m Ακτίνα Στάτη (εξωτερική) m Στην παρούσα διπλωματική εργασία, χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση του μοντέλου της μηχανής, το λογισμικό Opera, το οποίο βασίζεται στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Μέσω του μοντέλου αυτού εξομοιώθηκε η υπό μελέτη μηχανή. Για την επίλυση του μοντέλου χρησιμοποιήθηκε συγκεκριμένα ο επιλυτής Opera-2d/RM, o οποίος δίνει τη δυνατότητα εξομοίωσης της λειτουργίας της γεννήτριας κατά την περιστροφή του δρομέα ώστε να μελετηθεί η επίδραση στο πεδίο της μηχανής κατά την περιστροφή του δρομέα (RM ανάλυση).ο επιλυτής αυτός παρέχει τη δυνατότητα τόσο της γραμμικής όσο και της μη γραμμικής ανάλυσης. Η

39 πρώτη είναι πιο γρήγορη αλλά δεν λαμβάνει υπόψη το φαινόμενο του μαγνητικού κορεσμού. Ωστόσο στη παρούσα διπλωματική χρησιμοποιήθηκε ο δεύτερος τύπος ανάλυσης, δηλαδή η μη γραμμική ανάλυση, καθώς υπήρχε ανάγκη επιδίωξης της μέγιστης ακρίβειας. Σχήμα 4.1 Η υπό μελέτη μηχανή προσομοιωμένη στο λογισμικό Opera-2d Στο μοντέλο αυτό παρατηρούμε ότι οι μόνιμοι μαγνήτες στο δρομέα είναι κατανεμημένοι με ασύμμετρο τρόπο. Ωστόσο στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής και για λόγους σύγκρισης των αποτελεσμάτων σχεδιάστηκε και το μοντέλο της συμμετρικής μηχανής με τον ίδιο ακριβώς στάτη και τα ίδια χαρακτηριστικά ασύμμετρου δρομέα, με τη μόνη διαφορά ότι σε αυτή την περίπτωση οι μόνιμοι μαγνήτες είναι ομοιόμορφα κατανεμημένοι στο δρομέα. Παρακάτω παρουσιάζεται το συμμετρικό μοντέλο. Σχήμα 4.2 Το αντίστοιχο συμμετρικό μοντέλο της υπό μελέτη μηχανή προσομοιωμένη στο λογισμικό Opera-2d

40 4.2 Λειτουργία εν κενώ Στα πλαίσια της προσομοίωσης, αρχικά θέσαμε τη μηχανή μας σε λειτουργία εν κενώ και με σταθερό αριθμό στροφών στις 3000 rpm. Το ισοδύναμο κύκλωμα που σχεδιάστηκε στο circuit editor της Opera είναι το παρακάτω: Σχήμα 4.3 Eν κενώ κύκλωμα της μηχανής στο circuit editor του Opera-2d Όπου WA, WB και WC τα πηνία στο στάτη της μηχανής και RA RB και RC το ωμικό φορτίο της μηχανής. Στην πραγματικότητα σε αυτό το στάδιο μελέτης η μηχανή κειτοτργεί εν κενώ, δηλαδή με τα άκρα της ανοιχτοκυκλωμένα. Όμως επειδή το λογισμικό του Opera χρησιμοποιεί τη μέθοδο των βροχικών εντάσεων για την επίλυση των κυκλωμάτων και την εξαγωγή των αποτελεσμάτων, είναι αδύνατο να μην κλείσουμε το βρόχο στο curcuit editor. Έτσι προκειμένου να εξομοιώσουμε εν κενώ λειτουργία, οι αντιστάσεις RA RB και RC πήραν την τιμή των 10 ΜΩ που είναι επαρκώς μεγάλη ώστε να πάρουμε μηδενικά ρεύματα στις γραμμές. Στο σχήμα 4.4 παρουσιάζεται η μορφή των μαγνητικών γραμμών κατά την εν κενώ λειτουργία. Παρατηρούμε ότι κάποιες γραμμές ξεκινάνε από τον ένα μαγνήτη, εισέρχονται στο διάκενο και από κει στο στάτη της μηχανής ενώ στη συνέχεια επιστρέφουν μέσω του διακένου στον επόμενο μαγνήτη. Οι γραμμές αυτές παριστάνουν την ωφέλιμη ροή καθώς συμβάλλουν στη ζεύξη δρομέα-στάτη. Ωστόσο κάποιες άλλες γραμμές κλείνουν βρόχο μεταξύ δύο γειτονικών μαγνητών χωρίς να συμβάλλουν στη ζεύξη δρομέα-στάτη. Αυτές οι γραμμές αντιπροσωπεύουν το πεδίο σκέδασης της μηχανής.

41 Σχήμα 4.4 Κατανομή δυναμικών γραμμών στο μοντέλο της μηχανής εν κενώ Αποτελέσματα εξομοίωσης στην εν κενώ λειτουργία Παρακάτω παρουσιάζονται οι κυματομορφές της τάσης εξ επαγωγής της μηχανής, όταν αυτή λειτουργεί εν κενω, για έξι διαφορετικούς αριθμούς στροφών. Σκοπός αυτών των απεικονίσεων είναι να μελετηθεί ο τρόπος συσχέτισης της τάση εξ επαγωγής μιας σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη με την μεταβολή του αριθμού στροφών της μηχανής. Είναι εμφανές ότι η κυματομορφή της τάσης εξ επαγωγής δεν σχηματίζει καθαρό ημίτονο. Συνεπώς προκύπτει το συμπέρασμα της ύπαρξης ανώτερων αρμονικών. Οι αρμονικές αυτές είναι αποτέλεσμα του μη ημιτονοειδούς μαγνητικού πεδίου της μηχανής.

42

43 Σχήμα 4.5 Κυματομορφές τάσεων εξ επαγωγής για: a) 500 rpm b) 1000 rpm c) 1500 rpm d) 2000 rpm e) 2500 rpm f) 3000 rpm Η επαγόμενη τάση Ε στο εσωτερικό μια σύγχρονης μηχανής δίνεται από τη σχέση: E K R (4.1) Όπου το Κ είναι μια σταθερά που εξαρτάται από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της μηχανής, Φ είναι η μαγνητική ροή στο εσωτερικό της και ω R η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα της μηχανής. Επομένως η εναλλασσόμενη τάση Ε θα μεταβάλλεται μόνο ανάλογα με την ταχύτητα του δρομέα, Ε~ω R, καθώς η μαγνητική ροή Φ είναι σταθερή αφού προέρχεται από τους μόνιμους μαγνήτες.

44 Από τα σχήματα αυτά είναι προφανές ότι όσο μεγαλύτερο αριθμό στροφών δίνουμε στην είσοδο της γεννήτριά μας τόσο μεγαλύτερες θα είναι η επαγόμενες τάσεις στο στάτη οι οποίες εδώ ταυτίζονται με τις τάσεις WA, WB, WC αφού έχω λειτουργία εν κενώ. Δηλαδή επαληθεύεται και σχηματικά η γραμμικότητα της σχέσης στροφών και rms τιμής της τάσης εξ επαγωγής. Τα προαναφερόμενα συνοψίζονται στον πίνακα 4.2 και στο διάγραμμα 4.6. Πίνακας 4.2 Αποτελέσματα μετρήσεων Αριθμός στροφών Rms τιμή της τάσης εξ επαγωγής Σχήμα 4.6 Κυματομορφή τάσης εξ επαγωγής συναρτήσει του αριθμού στροφών Στο σχήμα 4.7 συγκρίνουμε την τάση εξ επαγωγής για ασύμμετρο και συμμετρικό δρομέα αντίστοιχα. Με κόκκινο σχεδιάστηκε η τάση εξ επαγωγής για το συμμετρικό μοντέλο και με μαύρο η αντίστοιχη τάση για το ασύμμετρο. Παρατηρώ ότι η κυματομορφή στην ασύμμετρη περίπτωση είναι περισσότερο εξομαλυμένη και πλησιάζει περισσότερο το ημίτονο σε σχέση με την συμμετρική περίπτωση.

45 Σχήμα 4.7 Κυματομορρφές τάσεων εξ επαγωγής για συμμετρικό και ασύμμετρο δρομέα αντίστοιχα. (Η κυματογράφο με το μαύρο χρώμα αναφέρεται στον ασύμμετρο δρομέα ενώ κυματομορφή με το κόκκινο στο συμμετρικό) 4.3 Λειτουργία μηχανής υπό ωμικό φορτίο Το αντίστοιχο κύκλωμα παρατίθεται παρακάτω: Σχήμα 4.8 Κύκλωμα της μηχανής στο circuit editor του Opera για ωμικό φορτίο 2 Ω Όπου με WA, WB και WC συμβολίζονται τα πηνία στο στάτη της μηχανής. Ως R1, R2, R3 συμβολίζονται οι ωμικές αντιστάσεις των τυλιγμάτων του στάτη με τιμή 80 mω ενώ με RA, RB και RC το τριφασικό ωμικό φορτίο με τιμή 2 Ω ανά φάση. Στο σχήμα 4.9 παρουσιάζεται η μορφή των μαγνητικών γραμμών κατά την υπό φορτίο λειτουργία. Παρομοίως με την εκ κενώ περίπτωση, παρατηρούμε ότι κάποιες γραμμές ξεκινάνε από τον ένα μαγνήτη, εισέρχονται στο διάκενο και από κει στο στάτη της μηχανής ενώ στη συνέχεια επιστρέφουν μέσω του διακένου στον επόμενο μαγνήτη. Οι γραμμές αυτές παριστάνουν την ωφέλιμη ροή καθώς συμβάλλουν στη ζεύξη δρομέα-στάτη. Ωστόσο κάποιες άλλες γραμμές κλείνουν βρόχο μεταξύ δύο γειτονικών μαγνητών χωρίς να συμβάλλουν στη ζεύξη δρομέα-στάτη. Αυτές οι

46 γραμμές αντιπροσωπεύουν το πεδίο σκέδασης της μηχανής. Ωστόσο όταν η μηχανή λειτουργεί υπό ωμικό φορτίο, επειδή υπάρχει ροή ρεύματος το πεδίο του στάτη φορτίζεται καλύτερα. Σχήμα 4.9 Κατανομή δυναμικών γραμμών στο μοντέλο της μηχανής υπό φορτίο Αποτελέσματα εξομοίωσης στην υπό φορτίο λειτουργία Σχήμα 4.10 Κυματομορφές τάσεων στα ωμικά φορτία της φάσης a, b και c αντίστοιχα στις 3000 στροφές

47 Σχήμα 4.11 Κυματομορφές τάσεων στα πηνία της μηχανής Σχήμα 4.12 Κυματομορφή της ηλεκτρομαγνητικής ροπής της μηχανής Σχήμα 4.13 Κυματομορφές ρευμάτων γραμμής στη μηχανή

48 Στο σχήμα 4.14 γίνεται μια σύγκριση της τάσης εξ επαγωγής που εμφανίζεται στο συμμετρικό μοντέλο σε σχέση με την αντίστοιχη τάση στο ασύμμετρο. Από τη σύγκριση φαίνεται ότι, όπως και στην περίπτωση της λειτουργίας εν κενώ, η κυματομορφή στην ασύμμετρη περίπτωση είναι περισσότερο εξομαλυμένη και πλησιάζει περισσότερο το ημίτονο σε σχέση με την συμμετρική περίπτωση. Σχήμα 4.14 Σύγκριση τάσης εξ επαγωγής για ασύμμετρο και συμμετρικό δρομέα αντίστοιχα. (Η κυματομορφή με το μαύρο χρώμα αναφέρεται στον ασύμμετρο δρομέα ενώ κυματομορφή με το κόκκινο στο συμμετρικό)

49

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑ Όπως αναφέρθηκε ήδη στον πρόλογο, απώτερος σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η προσομοίωση μιας ανεμογεννήτριας. Η ανεμογεννήτρια αυτή θα συνδεθεί στο δίκτυο των 220 V. Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα που μας έδωσε το περιβάλλον εξομοίωσης της Opera είναι εμφανές ότι η τιμή της εναλλασσόμενης τάσης που επάγεται στο στάτη της γεννήτριας είναι κατά πολύ χαμηλότερη από τα 220 V. Συνεπώς υπάρχει άμεση επιδίωξη για ανύψωση αυτής της τάσης. Επιπλέον παρατηρούμε ότι σε αυτό τον τύπο της γεννήτριας η τάση εξ επαγωγής συνδέεται με τις στροφές με μια γραμμική σχέση. Συνεπώς, καθώς με την αλλαγή της ταχύτητας του ανέμου οι στροφές της μηχανής μεταβάλλονται και κατ επέκταση και τάση εξ επαγωγής, προκειμένου να επιτευχθεί συγχρονισμός της ανεμογεννήτριας στο δίκτυο χρειάζεται να βρεθούν τρόποι σταθεροποίησης της τάσης. Σε πρώτο στάδιο η γεννήτρια θα πρέπει να συνδεθεί με έναν τριφασικό ανορθωτή ελεγχόμενο ή μη, ο οποίος θα μετατρέψει την εναλλασσόμενη τάση που επάγεται στο στάτη της μηχανής σε μια συνεχή τάση μεγαλύτερου εύρους, ενώ με μια κατάλληλη τεχνική ελέγχου θα επιδιωχθεί σταθεροποίηση αυτής της τάσης ανεξάρτητα από τις αλλαγές στις στροφές της μηχανής ή στο φορτίο. Σε δεύτερο στάδιο η συνεχής αυτή τάση εξόδου του μετατροπέα θα εισαχθεί ως τάση εισόδου σε έναν αντιστροφέα, ο οποίος θα μετατρέψει τη συνεχή τάση εκ νέου σε εναλλασσόμενη με σκοπό το συγχρονισμό της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο. Εδώ να αξίζει σημειώθει ότι η εναλλασσόμενη τάση εξόδου του αντιστροφέα είναι απαραίτητο να έχει την ίδια συχνότητα με αυτή του δικτύου (50 ή 60 Hz) προκειμένου να επιτευχθεί ορθά ο συγχρονισμός. Η διάταξη μας παρουσιάζεται στο σχήμα 5.1. όπου φαίνεται η μηχανή μόνιμου μαγνήτη, ο ανορθωτής, ο αντιστροφέας και το δίκτυο. Σχήμα 5.1 Διάταξη ενός αιολικού συστήματος μεταβλητών στροφών και σταθερής συχνότητας

51 Ενώ η γενικότερη μελέτη αφορά ολόκληρη τη διάταξη της ανεμογεννήτριας, στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής προσομοιώθηκε το σύστημα γεννήτριας ανορθωτή. Γι αυτό μελετήθηκαν διάφοροι τύποι μετατροπέων με σκοπό να αποφανθούμε σχετικά με το ποιος είναι πιο κατάλληλος για την εκπλήρωση των στόχων μας. Οι μετατροπείς που μελετήθηκαν μπορούν να αποτελούνται είτε από θυρίστορ, είτε από ημιαγωγικά στοιχεία ελεγχόμενης έναυσης και σβέσης. Ωστόσο, παρά τις διαφορές τους ως προς τη δομή και το είδος των ηλεκτρονικών ισχύων που περιέχουν, όλοι οι κατάλληλοι για τη διάταξή μας μετατροπείς μας πρέπει να είναι τύπου rectifier, δηλαδή στοχεύουν να ανορθώσουν την εναλλασσόμενη τάση που επάγεται στο στάτη της μηχανής. Επίσης είναι σκόπιμο η συνεχής τάση που θα προκύψει στην έξοδο του μετατροπέα να είναι έχει υποστεί ανύψωση. Συνεπώς ο μετατροπέας που θα συνδεθεί στη μηχανή θα πρέπει να είναι μετατροπέας ανύψωσης δηλαδή ένας μετατροπέας τύπου boost. Επιπλέον για να εξαχθούν όσο γίνεται καλύτερα αποτελέσματα πρέπει να χρησιμοποιηθούν τεχνικές βελτίωσης του συντελεστή ισχύος οι οποίες συχνά αναφέρονται με τα αρχικά PFC (power factor correction). Το PFC είναι ένα παρά πολύ σημαντικό στάδιο ελέγχου καθώς παρέχει τη δυνατότητα μείωσης των ανεπιθύμητων αρμονικών των ρευμάτων εισόδου και κατ επέκταση βελτίωση της ποιότητας της παρεχόμενης ισχύος. Ωστόσο θα πρέπει οι τεχνικές που θα χρησιμοποιηθούν για το PFC να μην έχουν πολύ μεγάλο κόστος. Επομένως, στόχος είναι ο υψηλός συντελεστής ισχύος που να προσεγγίζει τη μονάδα, το χαμηλό αρμονικό περιεχόμενο, η υψηλή απόδοση, πυκνότητα ισχύος, η αξιοπιστία του συστήματος και το χαμηλό περιεχόμενο θορύβου. Ένα σημαντικό θέμα που πρέπει να εξεταστεί προκειμένου να προκύψουν συμπεράσματα σχετικά με την επιλογή του μετατροπέα είναι ο αριθμός και το είδος των ημιαγωγικών στοιχείων από τα οποία αποτελείται. Γι αυτό προτού παρουσιαστούν οι διάφορες τοπολογίες μετατροπέων είναι σκόπιμο να γίνει μια σύγκριση μεταξύ των διαφόρων ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος. 5.1 Δίοδοι Vs IGBTS Τα IGBTS πλεονεκτούν έναντι των διόδων, καθώς μπορούν να τροφοδοτήσουν τη γεννήτρια με την αναγκαία άεργο ισχύ και να παράγουν μια σταθερή συνεχή τάση ανεξαρτήτως της ταχύτητας της γεννήτριας. Επιπλέον αν αντικατασταθεί ένας μετατροπέας με διόδους με έναν ελεγχόμενο μετατροπέα, δίνεται η δυνατότητα ελέγχου με μεγαλύτερο εύρος τόσο από την πλευρά της γεννήτριας όσο και από την πλευρά του δικτύου καθώς και μεταφορά αέργου ισχύος. Ωστόσο τα IGBTS παρουσιάζουν το μειονέκτημα ότι είναι πιο ακριβά από τις διόδους και χρειάζονται ειδική προστασία από υπερτάσεις και υπερρεύματα.

52 5.2 Ανορθωτής τύπου Vienna [14,16] Ο μετατροπέας, του οποίου η τοπολογία εμφανίζεται στο σχήμα 5.2, καλείται Ανορθωτής τύπου Vienna και εμφανίζει μια σειρά πλεονεκτημάτων. Το βασικό του πλεονέκτημα είναι ότι η καταπόνηση εξ αιτίας της τάσης πάνω στους διακόπτες ισούται με το μισό περίπου της συνολικής τάσης εξόδου γεγονός που επιτρέπει τη χρησιμοποίηση Mosfet. Έχουμε χρήση μόνο τριών διακοπτών ισχύος, με αποτέλεσμα να απλοποιείται ο έλεγχος, να μειώνεται το κόστος και να βελτιώνεται η ποιότητα παρεχόμενης ισχύος. Παρόλο που απαιτείται η χρησιμοποίηση έξι διόδων επειδή οι διακόπτες ισχύος είναι μόνο τρεις, μειώνεται η καταπόνηση από τάση πάνω στους ημιαγωγούς ισχύος γεγονός που αυξάνει την αξιοπιστία τους συστήματος. Επιπλέον εμφανίζονται μειωμένες κατά πολύ διακοπτικές απώλειες, γεγονός που δικαιολογείται διότι σε κάθε 60 0 ενός κύκλου ενεργοποιούνται μόνο δύο διακόπτες σε υψηλή συχνότητα. Επίσης, να σημειωθεί ότι υπάρχει δυνατότητα διαμόρφωσης σταθερής συχνότητας. Το τελευταίο αυτό χαρακτηριστικό καθιστά το συγκεκριμένο τύπο ανορθωτή κατάλληλο για βιομηχανικές εφαρμογές. Βέβαια ο ανορθωτής τύπου Vienna παρουσιάζει και ένα βασικό μειονέκτημα, καθώς είναι μετατροπέας μιας κατεύθυνσης. Συνεπώς δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν αντιστροφέας από την πλευρά του δικτύου. Όσον αφορά τη σχεδίαση του ανορθωτή τύπου Vienna, στηρίζεται στη σύνδεση των δύο πυκνωτών στον κόμβο ουδετέρου προκειμένου να μειωθεί η τάση που εφαρμόζεται πάνω στους διακόπτες ισχύος. Για πιο σωστή λειτουργία, η τάση στα άκρα κάθε πυκνωτή χρειάζεται να είναι τουλάχιστον η μισή της φασικής τάσης εισόδου. Επομένως η τριφασική δομή επιτυγχάνεται με τη σύνδεση του ουδέτερου σημείου. Έτσι μειώνεται η καταπόνηση από τάση πάνω στους διακόπτες ισχύος στο μισό της συνολικής τάσης ζυγού γεγονός που επιτρέπει στο σχεδιαστή να χρησιμοποιήσει Mosfet στη σχεδίαση του μετατροπέα. Ένας μετατροπέας με Mosfet πλεονεκτεί σε σχέση με τους παραδοσιακούς ανορθωτές με διόδους και θυρίστορ, καθώς οι τελευταίοι μετατρέπουν τα εναλλασσόμενα ρεύματα σε ρεύματα με μορφή παλμού τα οποία όμως έχουν μεγάλο περιεχόμενο ανεπιθύμητων ανώτερων αρμονικών. Οι σχεδιαστές ωστόσο επιδιώκουν συντελεστή ισχύος κοντά στη μονάδα. Σχήμα 5.2 Τριφασικός Vienna Rectifier [14]

53 5.3 Τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης έξι διακοπτικών στοιχείων [8,15,20] Ο τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης έξι διακοπτικών στοιχείων παρουσιάζεται στο σχήμα 5.3 όπου απεικονίζονται δύο διαφορετικές τοπολογίες του. Σε αυτό τον τύπο μετατροπέα χρησιμοποιούνται IGBTS τα οποία πλεονεκτούν στη χρήση τους έναντι των Mosfet. Τα Mosfet δημιουργούν απώλειες αγωγής στο κύκλωμα και έτσι μειώνεται η απόδοση του συστήματος. Επιπλέον όταν τα Mosfet χρησιμοποιούνται σε ένα κύκλωμα, οι αντιπαράλληλες δίοδοι παρουσιάζουν σοβαρά προβλήματα ανάστροφης ανάκτησης εξ αιτίας της υψηλής συχνότητας λειτουργίας. Ο μετατροπέας αυτός χρησιμοποιεί μια χαμηλού κόστους τριφασική μονάδα με δυνατότητα αμφίδρομης ροής. Δηλαδή ανάλογα με τη στρατηγική ελέγχου που θα εφαρμοστεί ο μετατροπέας αυτός μπορεί να λειτουργήσει είτε σαν αντιστροφέας, είτε σαν ανορθωτής. Δυο τέτοιοι μετατροπείς συχνά συνδέονται σε κασκοδική συνδεσμολογία για να ελέγχουν τη ροή της ισχύος από την τροφοδοσία προς το φορτίο και αντίστροφα. Ένα ακόμα αξιοσημείωτο πλεονέκτημά του είναι ότι σε έναν τέτοιο μετατροπέα υπάρχει η δυνατότητα διαμόρφωσης είτε του ρεύματος είτε της τάσης με αποτέλεσμα οι αντίστοιχες αρμονικές να μειώνονται κατά πολύ. Ο συντελεστής ισχύος που εμφανίζεται είναι αρκετά υψηλός όπως και η απόδοση του μετατροπέα. Όσον αφορά τη συνεχή τάση που βγάζει στην έξοδο, είναι επίσης υψηλή γεγονός που τον καθιστά κατάλληλο για σύνδεση με αντιστροφέα και κατ επέκταση σύνδεση με το δίκτυο, ενώ οι διακόπτες του υφίστανται μικρές καταπονήσεις από τα ρεύματα. Παρόλα αυτά ο μετατροπέας αυτός εμφανίζει υψηλές απαιτήσεις σε ονομαστικό ρεύμα, υψηλές διακοπτικές απώλειες και χαμηλή αντοχή στα σφάλματα. Η παρουσία των διόδων μας δίνει όχι και τόσο ευνοϊκά διακοπτικά χαρακτηριστικά καθώς τα ρεύματα ανάστροφης ανάκτησης προκαλούν σοβαρές διακοπτικές απώλειες. Μια βελτιωμένη διάταξη φαίνεται στο σχήμα 5.3b και προκύπτει με την προσθήκη μιας διόδου στην έξοδο του μετατροπέα. Η παρουσία μιας διόδου ελεύθερης διέλευσης σε ένα τριφασικό μετατροπέα έξι διακοπτικών στοιχείων εξασφαλίζει μείωση της προβλημάτων ανάστροφης ανάκτησης στις διόδους των διακοπτών, υψηλή αξιοπιστία όπως επίσης και εγγυημένη ορθότερη λειτουργία των έξι διακοπτών. Ωστόσο σε αυτή τη περίπτωση δεν μπορούμε να έχουμε αμφίδρομη ροή του ρεύματος όπως συμβαίνει στην τοπολογία του σχήματος 5.3a.

54 Σχήμα 5.3 Τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης έξι διακοπτικών στοιχείων a) χωρίς δίοδο b) με προσθήκη διόδου 5.4 Τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου [8,13,20] Ο τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου παρουσιάζεται στο σχήμα 5.4 όπου απεικονίζονται, όπως και στην περίπτωση του τριφασικού ανορθωτή ανύψωσης έξι διακοπτικών στοιχείων, δύο διαφορετικές τοπολογίες του. Ο συγκεκριμένος τύπος μετατροπέα εμφανίζει κάποια ουσιώδη πλεονεκτήματα που δικαιολογούν την εκτεταμένη χρήση του. Συγκεκριμένα χρησιμοποιεί μόνο έναν ενεργό διακόπτη, με μη ενεργό έλεγχο του ρεύματος. Συνεπώς είναι απλός στον έλεγχο, κυκλωματικά απλός και φθηνός στην κατασκευή του. Επίσης πρόκειται για ένα κύκλωμα με εξαιρετική απόδοση. Επιπλέον τα διακοπτικά στοιχεία ισχύος δεν εμφανίζουν ισχυρές καταπονήσεις ρεύματος. Αξιοσημείωτο είναι ότι τα ρεύματα εισόδου ακολουθούν τις τάσεις εισόδου, γεγονός που μας δίνει τη δυνατότητα να επιτύχουμε υψηλή απόδοση και τον καθιστά κατάλληλο μετατροπέα για εφαρμογές βιομηχανικού και εμπορικού τύπου. Αυτό είναι εφικτό γιατί οι απώλειες που σχετίζονται με τα προβλήματα ανάστροφης ανάκτησης των διόδων μειώνονται κατά πολύ. Ωστόσο ένας απλός μετατροπέας εμφανίζει ορισμένες αδυναμίες όπως η υπερβολική τάση εξόδου και η παρουσία της πέμπτης αρμονικής στο ρεύμα γραμμής Πράγματι, αν το κύκλωμα τίθεται σε εφαρμογή με τη συμβατική σταθερή συχνότητα, χαμηλού εύρους ζώνης, έλεγχο της ανάδρασης τάσης εξόδου που διατηρούν τον κύκλο λειτουργίας του διακόπτη σταθερό κατά τη διάρκεια μιας ανορθωμένης περιόδου γραμμής, το ρεύμα εισόδου του ανορθωτή παρουσιάζει μια σχετικά μεγάλη αρμονική πέμπτης τάξης. Άρα γίνεται εύκολα κατανοητό ότι υπάρχει επιδίωξη να μεταβληθεί ο λόγος κατάτμησης ώστε να προκύψουν τα επιθυμητά αποτελέσματα, όπου ως λόγος κατάτμησης ορίζεται ο χρόνος αγωγής του ημιαγωγικού στοιχείου t on προς τη διακοπτική περίοδο λειτουργίας T S. Η διαδικασία αλλαγής του λόγου κατάτμησης θα μελετηθεί σε επόμενο κεφάλαιο.

55 Το σχήμα 5.4b απεικονίζει μια βελτιωμένη τοπολογία του τριφασικού ανορθωτή ενός διακοπτικού στοιχείου. Σε αυτή την περίπτωση, ο μετατροπέας αποτελείται από τρία πηνία τα οποία βρίσκονται στην είσοδο. Χρησιμοποιώντας μια τέτοια τοπολογία δίνεται η δυνατότητα να εκμετάλλευσης των τριών πηνίων που υπάρχουν ήδη στη μηχανή (πηνία στο στάτη). Συνεπώς ο μετατροπέας του σχήματος 5.4b είναι πιο εύκολος στην κατασκευή από το μετατροπέα στο σχήμα 5.4a. Κάθε ένα από τα τρία πηνία στην είσοδο είναι μικρότερο από το μοναδικό πηνίο της περίπτωσης του σχήματος 5.4a, συνεπώς το ρεύμα που θα περάσει θα είναι μεγαλύτερο και προφανώς θα υπάρχει και μεγαλύτερη κυμάτωση. Για να επιτευχθεί μείωση της κυμάτωσης θα πρέπει να αυξηθεί με κάποιο τρόπο η τιμή του πυκνωτή στην έξοδο γεγονός που υποδηλώνει ότι θα πρέπει να εφαρμοστούν τεχνικές βελτίωσης του συντελεστή ισχύος. Σχήμα 5.4 Τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου a) με ένα πηνίο b) με τρία πηνία στην είσοδο Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα παραπάνω, στην παρούσα διπλωματική εργασία επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί ως ανορθωτής, ο τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου. Ο κύριος λόγος της επιλογής αυτής ήταν η απλότητα του μετατροπέα ο οποίος χρησιμοποιεί μόνο έναν ημιαγωγικό διακόπτη ισχύος. Επιπλέον η ανορθωτική γέφυρα με διόδους έχει τα σημαντικά πλεονεκτήματα της απλότητας και της αξιοπιστίας. Ωστόσο μειονεκτεί στο γεγονός ότι δεν μπορεί να ελεγχθεί, όπως επίσης δεν υπάρχει δυνατότητα αντιστροφής της ροής ισχύος.

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΑΝΟΡΘΩΤΗ ΑΝΥΨΩΣΗΣ ΕΝΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ Σε αυτή την ενότητα της διπλωματικής θα παρουσιαστεί η ανάλυση του μετατροπέα που θα χρησιμοποιηθεί στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, δηλαδή του τριφασικού ανορθωτή ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου. Εξ αιτίας της συμμετρίας των τριφασικών συστημάτων η ανάλυση θα παρουσιαστεί μόνο για το διάστημα 0<θ<π/6. Οι φασικές τάσεις εισόδου θεωρούνται σταθερές σε κάθε διακοπτικό κύκλο και περιγράφονται από τις σχέσεις : v V pk sin( ) v v b c V V pk pk 2 sin( ) 3 2 sin( ) 3 (6.1) όπου η V pk αντιστοιχεί στην μέγιστη τιμή της τάσης εισόδου και η σταθερά κ αντιπροσωπεύει την κ ιοστή διακοπτική περίοδο μέσα σε μία περίοδο T r. Γι αυτό το είδος του μετατροπέα εντοπίζονται τέσσερα στάδια λειτουργίας σε κάθε διακοπτική περίοδο. Στο πρώτο στάδιο, ο διακόπτης ισχύος είναι κλειστός με σκοπό να φορτίσει γραμμικά τα πηνία εισόδου σύμφωνα πάντα με τη φασική τάση που εφαρμόζεται σε κάθε πηνίο. Κατά το δεύτερο στάδιο, ο διακόπτης ισχύος ανοίγει για να αποφορτίσει τα πηνία. Το πηνίο με το χαμηλότερο μέγιστο ρεύματος αποφορτίζεται πρώτο. Στο τρίτο στάδιο λειτουργίας, τα δύο εναπομείναντα ρεύματα των πηνίων μηδενίζονται με τον ίδιο ρυθμό. Όταν τελειώσει η αποφόρτιση, το φορτίο εξόδου εφοδιάζεται με την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στον πυκνωτή εξόδου μέχρι να αρχίσει η επόμενη διακοπτική περίοδος. Στην ανάλυση που ακολουθεί, θεωρείται τάση αναφοράς για το τριφασικό σύστημα η φασική τάση V α. Τα παραπάνω συνοψίζονται στο σχήμα 6.1 [8].

57 Σχήμα 6.1 Ρεύμα στα πηνία εισόδου [8] Σχήμα 6.2 Ισοδύναμα κυκλώματα λειτουργίας στο χρονικό διάστημα 0<θ<π/6 [8]

58 6.1 Μέσο ρεύμα γραμμής [8] Η διακοπτική συχνότητα του μετατροπέα είναι πολύ μεγαλύτερη από τη συχνότητα της μηχανής. Γι αυτό το λόγο οι φασικές τάσεις μπορούν να θεωρηθούν σταθερές μέσα σε μία διακοπτική περίοδο. Σε αυτή την περίπτωση οι μέγιστες τιμές των ρευμάτων γραμμής δίνονται από τις παρακάτω σχέσεις: I p I I bp cp vd Lf s s vd b Lf vd c Lf s (6.2) όπου I ap,i bp, I cp είναι οι μέγιστες τιμές των ρευμάτων γραμμής στο τέλος του πρώτου διαστήματος, D o λόγος κατάτμησης, L τα πηνία στη είσοδο του μετατροπέα και f S η διακοπτική συχνότητα. Προκειμένου να καθοριστούν τα χαρακτηριστικά του τριφασικού ανορθωτή ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου όταν λειτουργεί στην ασυνεχή αγωγή, είναι αναγκαία η έκφραση της μέσης τιμής των ρευμάτων γραμμής σαν συνάρτηση της γωνίας θ. Καθώς η μέχρι τώρα η ανάλυσή έγινε για το διάστημα0<θ<π/6,θα χρησιμοποιηθούν οι συμμετρικές ιδιότητες των τριφασικών συστημάτων προκειμένου να γίνει επέκταση σε ολόκληρη την περίοδο. Παίρνοντας υπόψη τα στάδια λειτουργίας που περιγράφηκαν παραπάνω, οι εξισώσεις για τις μέσες τιμές των ρευμάτων γραμμής ως συνάρτηση της γωνίας θ προκύπτουν ως εξής [8] : i i i b c ( ton tr ) I p ( ) 2T s tonibp ( ) [ Ibs ( ) Ibp ( )] tr ti s bs ( ) 2T 2T 2T s s s tonicp ( ) [ Ics ( ) Icp ( )] tr ti s cs ( ) 2T 2T 2T s s s (6.3) όπου i a, i b, i c είναι οι μέσες τιμές των ρευμάτων γραμμής ως συνάρτηση της γωνίας θ, ενώ I bs και I cs είναι τα ρεύματα κατά μήκος των γραμμών b και c στο τέλος του δευτέρου σταδίου, t r και t s οι χρονικές διάρκειες του δευτέρου και τρίτου σταδίου αντίστοιχα και Ts η διακοπτική συχνότητα.

59 Η διάρκεια του δεύτερου σταδίου (t r ) ισούται με το χρόνο που χρειάζεται ώστε το ρεύμα στο πηνίο να μηδενιστεί, το οποίο περιγράφεται και από τη σχέση : t r L(0 I ) v L p (6.4) Η τάση V LA που εφαρμόζεται στο πηνίο μπορεί να υπολογιστεί από το ισοδύναμο κύκλωμα του δευτέρου σταδίου, όπως φαίνεται στο σχήμα 6.2. Σαν αποτέλεσμα από το δεύτερο κύκλωμα μπορούμε να πάρουμε : v v V v v 0 L o Lb b v v v v 0 L Lc c v L v Lb v Lc 0 (6.5) Οι παραπάνω εξισώσεις αν λυθούν ως προς τις τάσεις που διαρρέουν τα πηνία κατά τη διάρκεια του δευτέρου διαστήματος παίρνουμε : v v v L Lb Lc Vo v 3 2V o vb 3 Vo vc 3 (6.6) Ενώ κατόπιν συσχέτισης των σχέσεων 6.2, 6.4 και 6.6 προκύπτει το t r ως συνάρτηση των τάσεων εισόδου και εξόδου, του λόγου κατάτμησης και της διακοπτικής συχνότητας t r D 3v [ ] f ( V 3 v ) S o (6.7) Η συσχέτιση των σχέσεων 6.2 και 6.6 δίνει τις τάσεις στα πηνία εισόδου συναρτήσει του χρονικού διαστήματος t r : v v Lb Lc L( Ibs Ibp ) t L( Ics Icp ) t r r (6.8)

60 Τέλος αν αντικατασταθούν οι σχέσεις 6.2, 6.6 και 6.7 στη σχέση 6.8 θα εξαχθούν οι εξισώσεις των ρευμάτων που ρέουν στις γραμμές b και c στο τέλος της δεύτερης περιόδου. I I bs cs D ( vb 2 v ) Vo [ ] Lf V 3v S o D ( vc v ) Vo [ ] Lf V 3v S o (6.9) Ένα ακόμα σημαντικό μέγεθος που θα πρέπει να υπολογιστεί είναι η χρονική διάρκεια του τρίτου σταδίου λειτουργίας με τελικό σκοπό να βρεθεί η μέση τιμή των ρευμάτων των γραμμών. Από το σχήμα 6.2 και αφού εφαρμοστούν οι κατάλληλοι κυκλωματικοί νόμοι προκύπτει: vb vlb Vo vlc vc v v 0 Lb Lc 0 (6.10) Προκειμένου να καθοριστεί η χρονική διάρκεια αυτού του σταδίου, είναι αναγκαίο να καταγραφεί η εξίσωση των τάσεων που εφαρμόζονται στα πηνία Lb και Lc. Δηλαδή : v Lb v Lc L(0 Ibs ) t s (6.11) Από 6.9, 6.10 και 6.11 μπορεί να εισαχθεί η εξίσωση της χρονικής διάρκειας του τρίτου σταδίου λειτουργίας. Συνεπώς ισχύει: t s D 2 Vo(2 v vb) [ ] f ( V 3 v )( V v 2 v ) S o o b (6.12) Από την προηγούμενη ανάλυση, μπορεί να υπολογιστεί η στιγμιαία τιμή των ρευμάτων που ρέουν στις γραμμές αφού πρώτα αντικατασταθούν οι σχέσεις 6.1,6.2,6.7,6.9 και 6.12 στη σχέση Κατόπιν πράξεων προκύπτουν τα εξής : i i i a b c 2 D VoV pk sin( ) [ ] 2Lf V 3V sin( ) S o pk 2 D VoV pk Vpk Vo Vo 2 3 sin(2 ) sin( ) 3 cos( ) [ ] 4 Lf ( V 3V sin( ))( V 3V cos( )) S o pk o pk 2 D VoV pk Vpk Vo Vo 3 sin(2 ) sin( ) 3 cos( ) [ ] 4 Lf ( V 3V sin( ))( V 3V cos( )) S o pk o pk (6.13)

61 Οι παραπάνω εξισώσεις δεν είναι κανονικοποιημένες, γεγονός που περιορίζει την ορθότητα της ανάλυσής. Η κανονικοποιημένη τους εκδοχή δίνεται από τους παρακάτω τύπους [8]: i n i i bn cn 2 DM sin( ) ( ) [ ] 2 ( M 3sin( ) 2 3 sin(2 ) M sin( ) DM ( ) [ 3 ] 2 ( M 3sin( ))( M 3 cos( )) 3 2 sin(2 ) M sin( ) DM ( ) [ 2 3 ] 2 ( M 3sin( ))( M 3 cos( )) (6.14) όπου : M V i i i Lf o b c s i nibnicn V pk Vpk (6.15) Στην παραπάνω σχέση σαν Μ συμβολίζεται ο λόγος μετατροπής του τριφασικού ανορθωτή ανύψωσης τάσης ενός διακοπτικού στοιχείου, ενώ i an, i bn, i cn είναι τα κανονικοποιημένα στιγμιαία ρεύματα στις γραμμές a, b και c αντίστοιχα. Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, η ανάλυση πραγματοποιήθηκε για διάστημα 30 ο. Ωστόσο λόγω της συμμετρίας των τριφασικών συστημάτων η ανάλυση μπορεί να επεκταθεί σε ολόκληρη την περίοδο. Τα αποτελέσματα συνοψίζονται στον πίνακα 6.1 που ακολουθεί. Πίνακας 6.1 Αποτελέσματα ανάλυσης για μια περίοδο [8]

62 6.2 Λειτουργία στο διάστημα μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής [8] Είναι πάρα πολύ σημαντικό να υπάρχει γνώση των οριακών συνθηκών μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής. Ο μετατροπέας είναι σχεδιασμένος για να λειτουργεί σε ασυνεχή αγωγή κάτω από όλες τις πιθανές καταστάσεις λειτουργίας. Κατά την ασυνεχή λειτουργία, τα ρεύματα στα πηνία είναι μηδέν προτού ο διακόπτης κλείσει ξανά. Το ολικό χρονικό διάστημα κατά το οποίο υπάρχει κυκλοφορία ρευμάτων στις γραμμές μπορεί να καθοριστεί και πάλι από το σχήμα 6.2. Έτσι έχουμε: Δt=t on + t r + t s (6.16) Με συσχέτιση των εξισώσεων 6.1,6.7 και 6.12 προκύπτει για το συνολικό χρόνο : t DVo 1 [ ] f V 3V cos( ) S o pk (6.17) Όταν ο μετατροπέας λειτουργεί στο όριο μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς λειτουργίας, το χρονικό διάστημα που υπολογίστηκε πιο πάνω φτάνει τη μέγιστη τιμή του. Προκειμένου να καθοριστεί για ποια γωνία θ το παραπάνω χρονικό διάστημα φτάνει τη μέγιστη τιμή του, θα πρέπει να γίνει η εξής παραγώγιση : dt DV 3V pk sin( ) o 2 d fs ( Vo 3Vpk cos( )) (6.18) H σχέση 6.17 γίνεται μέγιστη όταν ο αριθμητής της 6.18 μηδενίζεται, το οποίο συμβαίνει για θ=0. Συνεπώς η max τιμή της 6.17 ισούται με : t max DVo 1 [ ] f V 3V S o pk (6.19) Προφανώς η Δt max δεν μπορεί να ξεπεράσει την διακοπτική περίοδο Τs του μετατροπέα μας. Σαν αποτέλεσμα αντικαθιστώντας Δt max =Ts στη σχέση 6.19 και ύστερα από κανονικοποίηση των αποτελεσμάτων προκύπτει ότι : M cr 3 1 D (6.20) όπου Μ cr είναι η κρίσιμη τιμή του λόγου μετατροπής της τάσης Μ που αναγκάζει το μετατροπέα να λειτουργεί στο όριο μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής. Για

63 δεδομένο λόγο κατάτμησης, ο μετατροπέας λειτουργεί σε κατάσταση ασυνεχούς αγωγής αν και μόνο αν M>M cr. 6.3 Χαρακτηριστικά εξόδου του μετατροπέα [8] Τα χαρακτηριστικά εξόδου του μετατροπέα σχηματίζουν ένα σετ από γραφικές παραστάσεις. Οι κυματομορφές αυτές χρησιμοποιούνται για να σχεδιαστεί ο τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης τάσης ενός διακοπτικού στοιχείου, καθώς αναπαριστούν το λόγο μετατροπής της τάσης Μ ως συνάρτηση του κανονικοποιημένου μέσου ρεύματος εξόδου. Προκειμένου να σχεδιαστούν τα χαρακτηριστικά αυτά, είναι αναγκαίο να είναι γνωστό το μέσο ρεύμα εξόδου. Από την τοπολογία του μετατροπέα φαίνεται ότι το μέσο ρεύμα εξόδου του ισούται με το μέσο ρεύμα που διαρρέει τη δίοδο εξόδου. Για το διάστημα των 30 ο, όπου έχει αναχθεί η ανάλυση, το μέσο ρεύμα εξόδου θα ισούται με : i d ( I I ) t I t 2T 2T bs bp r bs s (6.21) Με αντικατάσταση των 6.1,6.2,6.7,6.9 και 6.12 στη σχέση 6.21 υπολογίζεται το μέσο ρεύμα εξόδου συναρτήσει της γωνίας θ : i d ( DVpk ) Vo 3V pk cos( ) 3V pk cos( ) 3V pk cos( ) sin( ) [ ] 4 Lf ( V 3V sin( ))( V 3V cos( )) S o pk o pk Ενώ για την κανονικοποιημένη του μορφή ισχύει αντίστοιχα : (6.22) i dn D M 3 cos( ) 3 cos( ) 3sin( )cos( ) [ ] 4 ( M 3sin( ))( M 3 cos( )) (6.23) Στο σημείο αυτό να σημειωθεί ότι η κανονικοποιημένη μορφή ακολουθεί τη σχέση Η συχνότητα του μέσου ρεύματος είναι έξι φορές μεγαλύτερη από τη συχνότητα γραμμής. Γι αυτό προκειμένου να παρατεθεί το μέσο ρεύμα εξόδου για ολόκληρη την περίοδο γίνεται χρήση των συμμετρικών ιδιοτήτων των τριφασικών συστημάτων. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα 6.2 : Πίνακας 6.2 Μέσο ρεύμα εξόδου για μια περίοδο [8]

64 Κατ επέκταση το μέσο ρεύμα εξόδου για μια περίοδο είναι: Ion idn( ) d idn( ) d (6.24) H λύση της 6.24 παρουσιάζεται στο σχήμα 6.3. Ο λόγος μετατροπής της τάσης Μ σχεδιάζεται συναρτήσει του κανονικοποιημένου μέσου ρεύματος εξόδου I on, χρησιμοποιώντας το λόγο κατάτμησης ως παράμετρο. Από το σχήμα επίσης διακρίνονται τα όρια μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής. Ο μετατροπέας θα πρέπει να σχεδιαστεί έτσι ώστε όταν λειτουργεί σε ασυνεχή αγωγή να εγγυάται χαμηλό αρμονικό περιεχόμενο των ρευμάτων εισόδου. Είναι φανερό ότι οι κυματομορφές είναι αρκετά απότομες και συνεπώς ο τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης τάσης ενός διακοπτικού στοιχείου παρουσιάζει χαρακτηριστικά πηγής ρεύματος. Σχήμα 6.3 Κέρδος τάσης συναρτήσει του κανονικοποιημένου ρεύματος εξόδου [8]

65

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑ Έχοντας επιλέξει πλέον το είδος του μετατροπέα που θα χρησιμοποιηθεί και με δεδομένο ότι στα πλαίσια της παρούσας εργασίας ο τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου θα λειτουργήσει σε κατάσταση ασυνεχής αγωγής, στο συγκεκριμένο κεφάλαιο θα γίνει μια αναφορά στους τρόπους ελέγχου αυτής της διάταξης. Αρχικά θα παρουσιαστούν μερικές διαδεδομένες μέθοδοι ελέγχου και κατόπιν η εστίαση θα γίνει στην τεχνική που ακολουθήθηκε στα πλαίσια της εν λόγω διπλωματικής, δηλαδή στον έλεγχο της τάσης εξόδου του μετατροπέα με σκοπό τη σταθεροποίηση της, έτσι ώστε στην είσοδο ενός αντιστροφέα, που θα συνδεθεί μελλοντικά στη διάταξη του ανεμογεννήτριάς μας, να υπάρχει μια σταθερή τάση ανεξαρτήτως της ταχύτητας του ανέμου και της ισχύος του φορτίου. Όπως προαναφέρθηκε στο κεφάλαιο 5, όπου και παρουσιάστηκε ο τριφασικός ανορθωτής ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου, ο μετατροπέας αυτός εμφανίζει δύο βασικές αδυναμίες. Πρώτον η πέμπτη αρμονική στο ρεύμα γραμμής είναι πολύ μεγάλη και δεύτερον παρατηρείται υπερβολικά υψηλή τάση εξόδου. Στόχος των μελετητών είναι η εξάλειψη των παραπάνω αδυναμιών χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνικές ελέγχου. 7.1 Τεχνικές μείωσης της πέμπτης αρμονικής του ρεύματος εισόδου Στον τριφασικό ανορθωτή ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου, η πέμπτη αρμονική του ρεύματος εισόδου είναι η κυρίαρχη αρμονική χαμηλής συχνότητας. Η ύπαρξή της δημιουργεί προβλήματα και ιδιαίτερα στα επίπεδα ισχύος άνω των 5 kw, η αρμονική πέμπτης τάξης επιβάλλει αυστηρή σχεδίαση, απόδοση και εξισορρόπηση για να ικανοποιηθούν τα μέγιστα επίπεδα ρεύματος αρμονικών που ορίζονται από τις προδιαγραφές του εγγράφου IEC555-2 όπως αναφέρεται στο [8]. Προκειμένου να μην μειωθεί η προσλαμβανόμενη ισχύς, συνεπώς και ο συντελεστής ισχύος, αλλά και να υπάρχει συμβατότητα με τους κανονισμούς θα πρέπει η τάση ζυγού να αυξηθεί. Η αύξηση της τάσης ζυγού ωστόσο θα πρέπει να είναι επιλεκτική καθώς μια υπέρμετρη αύξηση της θα προκαλέσει όχι μόνο αύξηση της τάσης που εφαρμόζεται στα ηλεκτρονικά ισχύος του ανορθωτή αλλά και της τάσης που θα εφαρμοστεί πάνω στα ηλεκτρονικά ισχύος ενός αντιστροφέα που πιθανότατα συνδεθεί στην έξοδο του ανορθωτή. Κατά καιρούς έχουν προταθεί διάφορες τεχνικές με στόχο τη μείωση της 5 ης αρμονικής των ρευμάτων εισόδου, χωρίς όμως η τάση ζυγού να αυξηθεί πέρα από τα πρακτικά όρια. Η πρώτη προσέγγιση που μπορεί να εφαρμοστεί προκειμένου να βελτιωθεί το αρμονικό περιεχόμενο των ρευμάτων εισόδου, σύμφωνα με το [8], είναι

67 να επιδιωχθεί λειτουργία του τριφασικού ανορθωτή ανύψωσης ενός διακοπτικού στοιχείου στο όριο μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής. Προκειμένου να γίνει αυτό θα πρέπει ο διακόπτης ισχύος να ανοίξει τη στιγμή που θα μηδενιστεί το ρεύμα στη δίοδο. Έτσι, η διακοπτική συχνότητα θα γίνει μεταβλητή, ο λόγος κατάτμησης θα μεταβάλλεται σε κάθε κύκλο, μειώνοντας έτσι το αρμονικό περιεχόμενο των ρευμάτων εισόδου. Το μειονέκτημα της μεθόδου είναι όταν ο μετατροπέας λειτουργεί στο όριο μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής, το εύρος της διακοπτικής συχνότητας εξαρτάται τόσο από τα όρια της τάσης εισόδου όσο και από το φορτίο. Μια άλλη μέθοδος βελτίωσης του αρμονικού περιεχομένου στηρίζεται στη ρύθμιση σε σταθερό επίπεδο του μέσου ρεύματος της διόδου του ανορθωτή. Για να κρατηθεί σταθερό όμως το μέσο ρεύμα της διόδου, ο λόγος κατάτμησης θα πρέπει να ρυθμίζεται σε κάθε κύκλο όπως και στην προηγούμενη τεχνική ελέγχου. Το αποτέλεσμα της μεθόδου θα είναι βελτιωμένες κυματομορφές ρευμάτων εισόδου. Ωστόσο εμφανίζεται και το μειονέκτημα της ανάγκης χρήσεως ενός έξτρα αισθητήρα για να ελέγχει το μέσο ρεύμα διόδου. Μια τρίτη απλή τεχνική η οποία μπορεί να μειώσει το αρμονικό περιεχόμενο των ρευμάτων εισόδου είναι η επονομαζόμενη εύρωστη τεχνική έγχυσης αρμονικών. Η φιλοσοφία της συγκεκριμένης μεθόδου είναι εξής: Ένα σήμα το οποίο είναι ανάλογο της αντιστραμμένης ac συνιστώσας των ανορθωμένων τριφασικών πολικών τάσεων εισόδου, εγχύεται στο βρόχο ανάδρασης της τάσης εξόδου όπως φαίνεται στο σχήμα 7.1. Σαν αποτέλεσμα, το εισαγόμενο σήμα συγχρονίζεται φυσικά με τις τριφασικές φασικές τάσεις εισόδου. Με την εισαγωγή του εγχυόμενου σήματος επιτυγχάνεται η αλλαγή του λόγου κατάτμησης του μετατροπέα μέσα σε ένα κύκλο. Το σήμα αυτό περιέχει υψηλότερης τάξης ανώτερες αρμονικές, όπως η έκτη, η δωδέκατη,η δέκατη όγδοη, οι οποίες είναι ικανές να μειώσουν την ανεπιθύμητα μεγάλη 5 η αρμονική και να βελτιώσουν το συνολικό αρμονικό μας περιεχόμενο (ΤΗD). Στο σημείο αυτό αξίζει να σημειωθεί ότι οι επιρροές των υπολοίπων ανώτερων αρμονικών δεν είναι τόσο σημαντικές όσο της πέμπτης και έβδομης αρμονικής. Παρόλα αυτά οι αρμονικές υψηλότερης συχνότητας μπορούν να εξασθενίσουν με ένα ΕΜΙ φίλτρο εισόδου. Ο πυκνωτής εξόδου είναι ένας πυκνωτής εξομάλυνσης και χρησιμοποιείται για απορρόφηση της κυμάτωσης της τάσης εξόδου.

68 Σχήμα 7.1 Μέθοδος εύρωστης τεχνικής έγχυσης αρμονικών [13] Τρόπος εξαγωγής του εγχυόμενου σήματος [13] Η διαδικασία που ακολουθείται προκειμένου να επιτευχθεί εξαγωγή του εγχυόμενου σήματος απεικονίζεται στο σχήμα 7.2. Συγκεκριμένα οι τριφασικές τάσεις Va, Vb και Vc πρώτα ανορθώνονται από την τριφασική ανορθωτική γέφυρα (BR) και στη συνέχεια εξασθενούν από τον ωμικό διαιρέτη τάσης Ra-Rb. Η μειωμένη τάση Vd που αναπτύσσεται στα άκρα της αντίστασης Rb αντιστρέφεται από το διαφορικό ενισχυτή OP1 προτού περάσει μέσα από το υψηπερατό φίλτρο Cb-Rh το οποίο θα αφαιρέσει τη dc συνιστώσα της τάσης Vd και θα γεννήσει το εγχυόμενο σήμα Vinj. Σχήμα 7.2 Εξαγωγή του Vinj σήματος [13]

69 Σχήμα 7.3 Κυματομορφές των τάσεων [13] Παρακάτω παραθέτονται τα σχήματα 7.4 και 7.5 τα οποία απεικονίζουν όλα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω σχετικά με τα πλεονεκτήματα της μεθόδου. Στο πρώτο φαίνεται ότι η χρησιμοποιούμενη μέθοδος μειώνει αρκετά την 5 η αρμονική ενώ στο δεύτερο φαίνεται ότι η αλλαγή του λόγου κατάτμησης μέσω της εύρωστης τεχνικής έγχυσης αρμονικών εξασφαλίζει μεγαλύτερο συντελεστή ισχύος και κατ επέκταση καλύτερη ποιότητα παρεχόμενης ισχύος. Σχήμα 7.4 Συμβολή της τεχνικής έγχυσης αρμονικών στην εξάλειψη της πέμπτης αρμονικής του ρεύματος [8]

70 Σχήμα 7.5 Συμβολή της τεχνικής έγχυσης αρμονικών στην αύξηση του συντελεστή και της παρεχόμενης ισχύος [8] Αλλαγή του λόγου κατάτμησης [12] Η αλλαγή του λόγου κατάτμησης είναι ευθέως ανάλογη του εγχυόμενου σήματος και έτσι η ρύθμιση του λόγου κατάτμησης κατά τη διάρκεια ενός κύκλου μπορεί να περιγραφεί από την παρακάτω εξίσωση : D MOD (t)=d[1+d(t)] (7.1) όπου D MOD είναι ο ρυθμισμένος λόγος κατάτμησης, Dο λόγος κατάτμησης απουσίας της ρύθμισης και d(t) η ρύθμιση του λόγου κατάτμησης. Σχήμα 7.6 Μεταβολή του λόγου κατάτμησης στο μισό μιας θεμελιώδους περιόδου [12]

71 Καθώς το d(t) είναι συνάρτηση του m και του ωt μπορεί αλλιώς να γραφεί και ως εξής: 6 d( t) m cos( t) cos 3 0 t 6 6 d( t) m cos( t ) cos 3 3 t 6 2 (7.2) 7.2 Έλεγχος της τάσης εξόδου [13] Σύμφωνα με το [13], ο έλεγχος της τάσης εξόδου περιγράφεται από το σχήμα 7.6. Σκοπός του ελέγχου είναι η τάση εξόδου στο μετατροπέα να διατηρείται σταθερή και ίση με μια προκαθορισμένη τιμή που δηλώνεται ως V REF. Προαναφέρθηκε ότι μια από τις αδυναμίες αυτές του μετατροπέα είναι η υψηλή τάση που παρουσιάζει. Έτσι εισάγεται ένας διαιρέτης τάσης (R3-R4), ο οποίος στοχεύει μειώσει την τάση εξόδου Vo ώστε να μπορεί να γίνει συγκρίσιμη με την V REF. Η τάση στην έξοδο του ενισχυτή σφάλματος V EA, η οποία είναι ανάλογη του σφάλματος ( τη διαφορά δηλαδή μεταξύ της μειωμένης τάσης εξόδου και της V REF ), συγκρίνεται με τη ράμπα στην είσοδο του διαμορφωτή PWM για να παράγει ένα σήμα με τον επιθυμητό λόγο κατάτμησης στο διακόπτη. Εξ αιτίας της αρνητικής ανατροφοδότησης στο βρόχο, η V EA αλλάζει με τέτοιο τρόπο που ο λόγος κατάτμησης του μετατροπέα ρυθμίζεται έτσι ώστε η τάση εξόδου να διατηρείται σταθερή. Η ύπαρξη των εμπεδήσεων Z1 και Z2 του ενισχυτή σφάλματος χρησιμεύει ώστε να παράγεται ένα κατάλληλο κέρδος, εύρος ζώνης και αντιστάθμιση συχνότητας του βρόχου. Με άλλα λόγια είναι επιθυμητό ο βρόχος να είναι ευσταθής σε όλες τις συνθήκες. Σχήμα 7.7 Σχηματική αναπαράσταση του ελέγχου της τάσης εξόδου [13]

72 7.2.1 PID ελεγκτές O PID ελεγκτής είναι ένας ελεγκτής που αποτελείται από τρείς διαφορετικούς όρους. Τον P ή αλλιώς αναλογικό όρο, τον I ή αλλιώς ολοκληρωτικό όρο και τέλος τον D δηλαδή τoν διαφορικό όρο. Αντιστοίχως ορίζονται και τα αντίστοιχα κέρδη kp, ki,kd. Η συνάρτηση μεταφοράς ενός PID ελεγκτή είναι η ακόλουθη : K K s I p KDs K s K s K 2 D p I s (7.3) ενώ το σύστημα μοναδιαίας ανατροφοδότησης που περιγράφει τη λειτουργία του απεικονίζεται στο σχήμα 7.8. Σχήμα 7.8 Σύστημα μοναδιαίας ανατροφοδότησης Η μεταβλητή e αντιπροσωπεύει το σφάλμα παρακολούθησης, δηλαδή τη διαφορά ανάμεσα στην τιμή της επιθυμητής εισόδου R και σε εκείνη της πραγματικής εξόδου Υ. Το σήμα σφάλματος e θα σταλεί στον PID contoller και ο ελεγκτής θα υπολογίσει τόσο την παράγωγο όσο και το ολοκλήρωμα αυτού του σήματος. Το σήμα u αμέσως μετά τον ελεγκτή είναι πλέον ίσο με το αναλογικό κέρδος kp επί την τιμή του σφάλματος, συν το ολοκληρωτικό κέρδος ki επί το ολοκλήρωμα του σφάλματος, συν το διαφορικό κέρδος kd επί την παράγωγο του σφάλματος όπως ακριβώς ορίζει η σχέση 7.4. de u K e p K edt K I D dt (7.4) Το σήμα αυτό θα σταλεί στο σύστημα προς έλεγχο και στη συνέχεια θα ληφθεί ένα νέο σήμα εξόδου Υ. Η νέα έξοδος Υ θα σταλεί ξανά πίσω στο αισθητήριο για να ανιχνεύσει και αυτό με τη σειρά του το νέο σήμα σφάλματος e. Ο ελεγκτής θα πάρει αυτό το νέο σήμα σφάλματος και θα υπολογίσει ξανά την παράγωγο και το ολοκλήρωμα και η ίδια διαδικασία θα επαναλαμβάνεται συνέχεια.

73 Τα χαρακτηριστικά των ελεγκτών P,I και D Οι ελεγκτές PID εισάγονται για τη μείωση του σφάλματος στη μόνιμη κατάσταση ισορροπίας και τη βελτίωση της μεταβατικής απόκρισης των συστημάτων πρώτης ή δεύτερης τάξης. Εδώ να σημειωθεί ότι και ανώτερης τάξης συστήματα μπορούν να προσεγγιστούν από δεύτερης τάξης. Η απόκριση ενός συστήματος στο πεδίο του χρόνου (χρονική απόκριση) μπορεί να περιγραφεί συναρτήσει δύο παραγόντων: Την ταχύτητα της απόκρισης, η οποία εκφράζεται από το χρόνο ανόδου και το χρόνο μεγίστου. Το μέγεθος της ταύτισης της πραγματικής με την επιθυμητή απόκριση του συστήματος, η οποία εκφράζεται από το σφάλμα στη μόνιμη κατάσταση ισορροπίας e ss, το ποσοστό υπερύψωσης και το χρόνο αποκατάστασης. Όπου σαν χρόνος αποκατάστασης ορίζεται το χρονικό διάστημα που απαιτείται μέχρι η έξοδος του συστήματος να «ηρεμήσει» γύρω από μια τιμή, η οποία διαφέρει κατά ένα συγκεκριμένο ποσοστό δ σε σχέση με το επιθυμητό πλάτος. Η χρησιμοποίηση ενός αναλογικού ελεγκτή, θα έχει ως αποτέλεσμα την ελάττωση του χρόνου ανύψωσης και τη μείωση, αλλά ποτέ την εξάλειψη, του μόνιμου σφάλματος. Ο ολοκληρωτικός έλεγχος θα εξαλείψει το μόνιμο σφάλμα, αλλά θα χειροτερέψει την μεταβατική απόκριση (αριθμός ταλαντώσεων μέχρι την τελική ισορροπία του συστήματος). Ο διαφορικός έλεγχος θα έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της σταθερότητας του συστήματος, μειώνοντας την υπερύψωση και βελτιώνοντας την μεταβατική απόκριση. Τα αποτελέσματα της επίδρασης καθενός από τους kp, ki και kd ελεγκτές σε ένα σύστημα κλειστού βρόχου συνοψίζονται στον πίνακα 7.1 ενώ οι διάφοροι παράγοντες που προαναφέρθηκαν αποσαφηνίζονται στο σχήμα 7.9 όπου απεικονίζεται η γραφική παράσταση της μοναδιαίας βηματικής απόκρισης ενός συστήματος δεύτερης τάξης. Πίνακας 7.1 Επίδραση των ελεγκτών Kp, Ki και Kd σε ένα σύστημα κλειστού βρόχου

74 Σχήμα 7.9 Μοναδιαία βηματική απόκριση ενός συστήματος δεύτερης τάξης Ας σημειωθεί ότι οι συσχετισμοί μπορεί να μην είναι πολύ ακριβείς, επειδή οι ελεγκτές kp, ki και kd αλληλοεξαρτώνται. Στην πραγματικότητα, η αλλαγή μιας από τις μεταβλητές, μπορεί να αλλάξει την επίδραση και των άλλων δύο μεταβλητών. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής χρησιμοποιήθηκε ένας ελεγκτής τύπου PI προκειμένου να διατηρηθεί σταθερή η τάση εξόδου του μετατροπέα αλλά και κοντά σε μια επιθυμητή τιμή. Έτσι η τάση εξόδου συγκρίθηκε με μια σταθερή τάση ίση με 50 V Λειτουργία συστημάτων κλειστού βρόχου Τα επονομαζόμενα closed loop συστήματα εμφανίζουν κάποια πλεονεκτήματα σε σχέση με τα αντίστοιχα ανοιχτού βρόχου. Σε αυτά τα συστήματα έχουμε μείωση του σφάλματος στη μόνιμη κατάσταση ισορροπίας, της επίδρασης από διάφορα σήματα διαταραχής και της ευαισθησίας τους στις διάφορες μεταβολές των παραμέτρων τους. Ωστόσο ένα σύστημα κλειστού βρόχου είναι περισσότερο πολύπλοκο από το αντίστοιχο ανοιχτού βρόχου, καθώς σε αυτά τα συστήματα απαιτείται η χρήση περισσότερων μετρητικών που αυξάνουν το κόστος και το θόρυβο. Στον υπό μελέτη μετατροπέα επιθυμείται η τάση εξόδου να διατηρείται σταθερή ανεξάρτητα από τις μεταβολές στο φορτίο ή την τάση εισόδου. Όμως μεταβάλλοντας είτε την τάση εισόδου είτε την αντίσταση φορτίου, η τάση εξόδου του μετατροπέα συνεπακόλουθα μεταβάλλεται κι αυτή. Μια τέτοια μεταβολή είναι προφανές ότι αντιτίθεται στις προδιαγραφές του σχεδιασμού και προφανώς είναι σκόπιμο να αναζητηθούν τρόποι που θα εξασφαλίσουν σταθερή τάση εξόδου στο μετατροπέα.

75 Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο θα πρέπει να μεταβληθεί, όπως προαναφέρθηκε, ο λόγος κατάτμησης. Το ρόλο αυτό αναλαμβάνει ένας κλειστός βρόχος ελέγχου, ο οποίος λαμβάνει ως είσοδο την τιμή της εκάστοτε τάσης εξόδου, κατάλληλα υποβιβασμένης, και παράγει ως έξοδο τους κατάλληλους παλμούς έναυσης του ημιαγωγικού στοιχείου O μετατροπέας προσομοιωμένος σε λογισμικό Μatlab Η διάταξη του χρησιμοποιούμενου μετατροπέα παρουσιάζεται στο σχήμα Όπως προαναφέρθηκε επιθυμείται ανύψωση και σταθεροποίηση της τάξης εξόδου του ανορθωτή ώστε στην είσοδο ενός αντιστροφέα, που θα συνδεθεί μελλοντικά στη διάταξη του ανεμογεννήτριάς μας, να υπάρχει μια σταθερή τάση ανεξαρτήτως της ταχύτητας του ανέμου και της ισχύος του φορτίου. Σχήμα 7.10 Ο single switch boost μετατροπέας προσομειωμένος στο Simulink του matlab H τάση εξόδου αφού πρώτα περάσει από ένα χαμηλοπερατό φίλτρο, η λειτουργία του οποίου θα εξεταστεί σε επόμενη παράγραφο, οδηγείται σε έναν PI ελεγκτή. Ο PI ελεγκτής είναι στην ουσία ένας ελεγκτής PID στον οποίο όμως το διαφορικό κέρδος kd έχει τεθεί ίσο με το μηδέν. Η συνάρτηση μεταφοράς που τον περιγράφει θα είναι η εξής: KI C() s K p s (7.5)

76 Ο ελεγκτής αυτός θα δώσει στην έξοδό του ένα σφάλμα το οποίο θα είναι ίσο με τη διαφορά του επιθυμητού σήματος (τάσης) 50 V μείον του πραγματικού που εξάγεται μέσα από το χαμηλοπερατό φίλτρο. Για τον έλεγχο του μετατροπέα χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της Διαμόρφωσης Εύρους των Παλμών (Pulse Width Modulation-P.W.M). Η τεχνική αυτή στοχεύει στο να διατηρείται σταθερή η συχνότητα έναυσης και σβέσης των ημιαγωγικών στοιχείων Ts και να μεταβάλλεται ο χρόνος αγωγής t on των στοιχείων αυτών. Πιο συγκεκριμένα όταν η τάση εξόδου αυξηθεί και ξεπεράσει την τάση αναφοράς, το σήμα σφάλματος θα αποτελέσει την είσοδο του συγκριτή και ολοκληρωτή. Η έξοδος του συγκριτή είναι ένα σήμα ελέγχου u control, το οποίο είναι μια ευθεία γραμμή. Στη συνέχεια η u control συγκρίνεται μια ένα τρίγωνο (ράμπα) συχνότητας ίση με την επιθυμητή διακοπτική συχνότητα λειτουργίας του μετατροπέα. Το αποτέλεσμα αυτής της σύγκρισης είναι μια παλμοσειρά με μικρότερο λόγο κατάτμησης από ότι προηγουμένως. Όταν η δεδομένη παλμοσειρά εφαρμόζεται στον ημιαγωγικό διακόπτη, ο χρόνος αγωγής του μειώνεται με άμεση συνέπεια τη μείωση της ενέργειας που αποθηκεύεται στο πηνίο και κατ επέκταση της τάσης εξόδου του μετατροπέα. Σχήμα 7.11 Το λειτουργικό διάγραμμα του συγκριτή Σχήμα 7.12 Τα σήματα του συγκριτή

77 7.2.4 Χαμηλοπερατό φίλτρο Το χαμηλοπερατό LC φίλτρο εξόδου τοποθετείται για την απορρόφηση των ανώτερων αρμονικών της τάσης εξόδου. Για το φίλτρο ισχύει f c = 1/2πτ = 1/2RC. Στην συγκεκριμένη περίπτωση RC=2000 και κατ επέκταση f c = *10-5. Συνεπώς τα σήματα της τάσης εξόδου με συχνότητα μικρότερη από την f c περνούν μέσα από το φίλτρο χωρίς να αποκόπτονται, ενώ τα σήματα τάσης με συχνότητα μεγαλύτερη από την f c αποκόπτονται. Η παρουσία του χαμηλοπερατού φίλτρου συμβάλει ουσιαστικά στην κατάλληλη μείωσης της τάσης εξόδου ώστε να μπορεί να συγκριθεί με την τάση αναφοράς (50 V).

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΜΕΤΑΡΟΠΕΑ Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας έγινε προσομοίωση του μετατροπέα με τρεις διαφορετικούς τρόπους. Αρχικά προσομοιώθηκε το συστήμα γεννήτριας μετατροπέα σε λογισμικό Opera-2d και προέκυψαν αποτελέσματα για το σύστημα ανοιχτού βρόχου. Κατόπιν προσομοιώθηκε το σύστημα γεννήτριας μετατροπέα στο Simulink του Matlab και έγινε εξαγωγή αποτελεσμάτων τόσο για το σύστημα ανοιχτού όσο και το σύστημα κλειστού βρόχου. Τέλος με τη βοήθεια της συνάρτησης Οpera Analysis Block διασυνδέθηκαν τα δύο επιμέρους συστήματα και προέκυψαν αποτελέσματα για το ανοιχτό και το κλειστό σύστημα. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε το ήδη προσομοιωμένο μοντέλο της γεννήτριας στο Opera, το οποίο διασυνδέθηκε με το μετατροπέα που εξομοιώθηκε στο Simulink του Matlab. 8.1 Εξομοίωση μηχανής και μετατροπέα για σύστημα ανοιχτού βρόχου Εξομοίωση μηχανής και μετατροπέα στο Opera Στην εν λόγω παράγραφο μελετάται η διασύνδεση του συστήματος γεννήτριας μετατροπέα εξ ολοκλήρου στο περιβάλλον εξομοίωσης του Opera. Το κύκλωμα που περιγράφει τη διασύνδεση του μετατροπέα με το στάτη της μηχανής σχεδιάστηκε μέσω του circuit editor του Opera και απεικονίζεται στο σχήμα 8.1. Ως WA, WB και WC έχουν συμβολιστεί τα πηνία της γεννήτριας ενώ R1, R2 και R3 είναι οι ανά φάση ωμικές αντιστάσεις του στάτη με τιμή 80 mω. Οι D1, D2, D3, D4, D5 και D6 παριστάνουν τις διόδους της ανορθωτικής μας διάταξης, ενώ η D0 είναι η δίοδος ελεύθερης διέλευσης. Ο ημιαγωγικός διακόπτης συμβολίζεται με S1, ο πυκνωτής εξόδου με C1 και έχει τιμή 200 μf ενώ το ωμικό συμβολίζεται με R0 και είναι ίσο με 10 Ω. Η μηχανή στρέφεται με σταθερό αριθμό στροφών (3000 rpm). Η παλμοδότηση του διακόπτη ισχύος S1 επιτυγχάνεται με την εισαγωγή της συνάρτησης (RANGE(MOD(TTIME;0.0001);0; )). Συγκεκριμένα η διακοπτική περίοδος Ts ορίζεται ίση με sec και ο λόγος κατάτμησης (D) 50%. Σχήμα 8.1 Kύκλωμα διασύνδεσης του μετατροπέα με το στάτη της μηχανής στο circuit editor του Opera-2d

79 Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι κυματομορφές που προέκυψαν από την εξομοίωση. H κυματομορφή 8.2a απεικονίζει την τάση στο πηνίο της φάσης α της μηχανής μετά από τη σύνδεση του τριφασικού ανορθωτή ενός διακοπτικού στοιχείου, ενώ η κυματομορφή 8.2b απεικονίζει το ρεύμα της φάσης α της μηχανής κατά το ίδιο χρονικό διάστημα. Σχήμα 8.2 Κυματομορφή: a) τάσης στο πηνίο WA της μηχανής b) ρεύματος στο πηνίο WA της μηχανής όταν η μηχανή περιστρέφεται με 3000 στροφές

80 Σχήμα 8.3 Κυματομορφή της ηλεκτρομαγνητικής ροπής της μηχανής Στα σχήματα 8.4a και 8.4b απεικονίζεται η τάση και το ρεύμα αντίστοιχα στο μοναδικό διακόπτη S1 του τριφασικού ανορθωτή ανύψωσης. Σχήμα 8.4 Κυματομορφή: a) τάσης στο διακόπτη b) ρεύματος στο διακόπτη

81 Σχήμα 8.5 Ρεύμα πυκνωτή C1 Σχήμα 8.6 Κυματομορφή: a) τάσης στη δίοδο Do b) ρεύματος στη δίοδο Do

82 Στο σχήμα 8.7b απεικονίζεται το ρεύμα στην πρώτη από τις διόδους της ανορθωτικής γέγυρας της διάταξης του μετατροπέα μας. Από το σχήμα είναι εμφανές ότι στα σημεία μηδενισμού του ρεύματος η δίοδος δεν άγει. Παρομοίως στο σχήμα 8.7b παρατηρούμε ότι όταν το ρεύμα είναι διάφορο του μηδενός, τότε η τάση μηδενίζεται, συνεπώς δίοδος άγει. Σχήμα 8.7 Κυματομορφή: a) τάσης στη δίοδο D1 b) ρεύματος στη δίοδο D1 Στο σχήμα 8.8 φαίνεται η συνεχής τάση που δίνει ο ανορθωτής στην έξοδο. Πράγματι παρατηρείται ότι η εναλλασσόμενη τάση που υπήρχε στην είσοδο του ανορθωτή μετατράπηκε σε μια συνεχή τάση με μέση τιμή γύρω από τα 62 V.

83 Σχήμα 8.8 Τάση στο ωμικό φορτίο Εξομοίωση μηχανής και μετατροπέα στo Matlab Στην παρούσα παράγραφο μελετάται η διασύνδεση του συστήματος γεννήτριας μετατροπέα εξ ολοκλήρου στο Simulink του Matlab. Στο σχήμα 8.9 παρουσιάζεται η διάταξη όπως σχεδιάστηκε στο πρόγραμμα εξομοίωσης Για τη εξομοίωση του συστήματος χρησιμοποιήθηκαν τα απαραίτητα παραμετρικά στοιχεία της μηχανής τα οποία εισήλθαν στο πρόγραμμα. H μηχανή στρέφεται σταθερά στις 3000 στροφές ενώ το ωμικό φορτίο στην έξοδο του μετατροπέα έχει τιμή 10 Ω. Όπως και στην περίπτωση της εξομοίωσης στην Opera η διακοπτική περίοδος Ts ορίζεται ίση με sec και ο λόγος κατάτμησης D 50%. Σχήμα 8.9 Σύστημα ανοιχτού βρόχου μηχανής μετατροπέα προσομοιωμένο στο Simulink του Matlab.

84 Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι κυματομορφές που προέκυψαν από την εξομοίωση. Σχήμα 8.10 Κυματομορφή τάσης στο πηνίο της φάσης α της μηχανής κατά την εξομοίωση στο Simulink του Matlab. H κυματομορφή 8.11 απεικονίζει την τάση εξόδου του μετατροπέα όταν το σύστημα μηχανής μετατροπέα είναι εξ ολοκλήρου διασυνδεδεμένο στο Simulink του Matlab. Έχουν παρθεί μετρήσεις για δύο διαφορετικές τιμές πυκνωτών εξόδου ώστε να επιλεχθεί ο καταλληλότερος. Από το σχήμα 8.11 φαίνεται ότι η διάταξη που περιέχει τον πυκνωτή με τιμή C 0 =2e-3 F δίνει τάση εξόδου με μικρότερη κυμάτωση. Συνεπώς ο πυκνωτής με τιμή C 0 =2e-3 F είναι καταλληλότερος. Αναφορικά με την τάση εξόδου, από τις εξομοιώσεις που πήραμε και για τις δύο τιμές πυκνωτών φαίνεται ότι η τιμή της είναι μεγαλύτερη από την επιθυμητή τιμή των 50 V και γι αυτό είναι σκόπιμο να προβούμε σε τεχνικές ελέγχου ώστε να μειώσουμε την τάση στα 50V και να τη διατηρήσουμε σταθερή ανεξαρτήτως μεταβολής του φορτίου ή του ανέμου. Σχήμα 8.11 Κυματομορφή τάσης εξόδου του μετατροπέα κατά την εξομοίωση στο Simulink του Matlab : a) διάταξη με πυκνωτή εξόδου Co=200e-6 F b) διάταξη με πυκνωτή εξόδου Co=2e-3 F

85 8.1.3 Εξομοίωση κατόπιν διασύνδεσης Opera με Matlab Διασύνδεση Matlab με Opera [11] Σε προηγούμενα κεφάλαια παρουσιάστηκε το μοντέλο της σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη που εξομοιώθηκε στο πρόγραμμα Opera. Aυτό το μοντέλο θα συνδεθεί με τον μετατροπέα που θα εξομοιωθεί μέσω του Simulink του Matlab. Θα μπορούσαμε εξ αρχής να προσομοιώσουμε τόσο τη μηχανή όσο και το μετατροπέα μας στο Matlab όπως και πραγματοποιήθηκε στην παράγραφο Ωστόσο η Opera, καθώς βασίζεται στην επίλυση των ηλεκτρομαγνητικών εξισώσεων της μηχανής με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, δίδει πολύ πιο ακριβή και αναλυτικά αποτελέσματα τα οποία φιλοδοξούμε να εκμεταλλευτούμε. Η δυνατότητα επικοινωνίας μεταξύ των δύο αυτών προγραμμάτων επιτρέπει την ταυτόχρονη και παράλληλη εξομοίωση των μοντέλων. Εισάγοντας στο μοντέλο του Simulink τη συνάρτηση Οpera Analysis Block εξασφαλίζεται η επικοινωνία, δηλαδή η απαραίτητη ανταλλαγή πληροφοριών σε κάθε βήμα της εξομοίωσης για την τιμή των μεταβλητών και παραμέτρων που περιγράφουν τη λειτουργία της μηχανής και του μετατροπέα. Το συγκεκριμένο block χρησιμοποιείται όπως όλα τα υπόλοιπα στο περιβάλλον του Simulink. Πιο συγκεκριμένα δέχεται ως είσοδο μεταβλητές από το μοντέλο του Simulink και να δίνει στην έξοδο του μεταβλητές προς το μοντέλο του Simulink. Οι ενέργειες που εκτελεί είναι οι εξής: Προσδιορίζει τις μεταβλητές της εξομοίωσης Ξεκινά την εξομοίωση του μοντέλου της μηχανής στο Opera όταν αρχίσει η εξομοίωση όλου του μοντέλου στο Simulink Σε κάθε βήμα της εξομοίωσης του Simulink διαβάζει, τις τιμές των μεταβλητών εισόδου στο Simulink, και τις δίνει ως είσοδο στο Opera. Σε κάθε βήμα της εξομοίωσης του Opera διαβάζει, τις τιμές των μεταβλητών εξόδου στο Opera, και τις δίνει στην έξοδο του στο μοντέλο του Simulink. Η εξομοίωση του μοντέλου της μηχανής στο Opera σταματάει όταν τελειώσει η εξομοίωση του μοντέλου του Simulink. Οι επιλυτές των δύο προγραμμάτων δουλεύουν ανεξάρτητα, ενώ σε κάθε βήμα της εξομοίωσης ανταλλάσουν δεδομένα, για τις τιμές των μεταβλητών των δύο μοντέλων. Στο πρώτο βήμα της εξομοίωσης οι αρχικές τιμές των μεταβλητών εισόδου στο OperaAnalysisBlock, δηλαδή των μεταβλητών που καλείται να επεξεργαστεί ο επιλυτής του Opera, έχουν οριστεί και έχουν μια συγκεκριμένη τιμή. Έπειτα το Opera πραγματοποιεί το πρώτο βήμα της ανάλυσης για τη λειτουργία της μηχανής και υπολογίζει τις μεταβλητές εξόδου. Σε κάθε βήμα της ανάλυσης τα

86 δεδομένα από το Opera αποδίδονται στο OperaAnalysisBlock και από εκεί στο μοντέλο του συστήματος στο Simulink. Το Simulink τρέχει ταυτόχρονα με το Opera. Αν ωστόσο υπάρχει διαφορά μεταξύ του βήματος εξομοίωσης, τότε το Simulink τρέχει τόσα βήματα όσα χρειάζονται για να τρέξει ένα βήμα του Opera. Οι νέες τιμές των μεταβλητών εισόδου σε κάθε βήμα της εξομοίωσης εισάγονται εκ νέου μέσω του Opera Analysis Block στον επιλυτή της Opera κ.ο.κ. Στο σχήμα 8.12 παρουσιάζεται το διασυνδεδεμένο σύστημα ανοιχτού βρόχου. Σχήμα 8.12 Το πλήρως διασυνδεδεμένο σύστημα ανοιχτού βρόχου προσομοιωμένο στο Simulink του Matlab Όσον αφορά τη δομή του μετατροπέα από αριστερά προς τα δεξιά διακρίνονται τα ήδη υπάρχοντα πηνία της μηχανής που χρησιμοποιούνται εδώ ως πηνία εισόδου του μετατροπέα (εκμετάλλευση των πηνίων της μηχανής όπως αναφέρθηκε στο κεφάλαιο 5), την ανορθωτική γέφυρα διόδων, τον ιδανικό διακόπτη ισχύος με το κύκλωμα παλμοδότησής του, τη δίοδο ισχύος, τον πυκνωτή εξόδου και ένα ωμικό φορτίο της τάξης των 10 Ω στην έξοδο. Ο πυκνωτής εξόδου έχει τιμή Co=2e-3 F και λειτουργεί ως φίλτρο αποκοπής των αρμονικών της τάσης και σε συνδυασμό με το σύστημα ελέγχου του μετατροπέα συμβάλλει στη διατήρηση σταθερής τάσης εξόδου Vdc. Το block στο σχήμα 8.13 (VIRTUAL CURRENT BLOCK) έχει ως εξόδους τις τρεις πρώτες εισόδους του Opera Analysis Block.

87 Σχήμα 8.13 Το block διασύνδεσης με το Opera Οι είσοδοι αυτοί είναι τρεις αντιστάσεις οι οποίες έχουν δοθεί με παραμετρικό τρόπο στο Opera. Σχήμα 8.14 Παραμετροποίηση των αντιστάσεων στο circuit editor της Opera Σχήμα 8.15 Το αντίστοιχο κύκλωμα στο Circuit Editor της Opera

88 Δηλαδή κάθε φορά το Opera θα «βλέπει» μια παραμετρική αντίσταση που θα έχει την τιμή της αντίστασης του ισοδυνάμου κυκλώματος. Γι αυτό το λόγο η αντίσταση αυτή τίθεται ίση με τη διαφορά τάσης δια ρεύμα όπως φαίνεται στην απεικόνιση του σχήμα Από την άλλη το MOTOR_MEASUREMENT BLOCK έχει ως εισόδους τις εξόδους του Opera Analysis Block και έξοδο τη ροπή. Εδώ να σημειωθεί ότι οι έξοδοι του Opera Analysis Block είναι ίδιες με τις παραμέτρους που έχουμε ορίσει να υπολογίζονται στο Opera (logging). Σχήμα 8.16 Το Motor_measurement block Αποτελέσματα εξομοίωσης που προέκυψαν από τη διασύνδεση Opera με Matlab Παρομοίως με τις προηγούμενες εξομειώσεις οι στροφές της μηχανής διατηρούνται σταθερές (3000 rpm), τα δύο προγράμματα δουλεύουν ταυτοχρόνως και προκύπτουν οι κυματομορφές που διέπουν το συστήμα. Στο σχήμα 8.17a απεικονίζεται η τάση στο πηνίο της φάσης α της μηχανής μετά τη διασύνδεση των δύο προγραμμάτων (Opera-Matlab), ενώ στο σχήμα 8.17b απεικονίζεται το ρεύμα στη φάση α για το ίδιο χρονικό διάστημα.

89 Σχήμα 8.17 Κυματομορφή: a) τάσης στο πηνίο WA της μηχανής b) ρεύματος στο πηνίο WA της μηχανής όταν η μηχανή περιστρέφεται με 3000 στροφές Σχήμα 8.18 Κυματομορφή της ροπής της μηχανής

90 Το σχήμα 8.19 απεικονίζει το ρεύμα στο διακόπτη για λόγο κατάτμησης 50 %. Σχήμα 8.19 Ρεύμα στο διακόπτη S1 Σχήμα 8.20 Ρεύμα στη δίοδο Dο Στο σχήμα 8.21a απεικονίζεται η συνεχής τάσης που δίνει ο μετατροπέας στην έξοδο και η οποία μελλοντικά προορίζεται να μετατραπεί εκ νέου σε εναλλασσόμενη με σκοπό τη σύνδεση της ανεμογεννήτριας στο δίκτυο. Είναι προφανές ότι η τιμή της είναι αρκετά υψηλή, γεγονός που επιβεβαιώνει τα όσα αναφέρθηκαν στη θεωρητική ανάλυση του μετατροπέα. Έτσι απώτερος στόχος είναι ο έλεγχος του ημιαγωγικού διακόπτη με σκοπό να υποβιβαστεί αυτή η τάση στα 50 V και να τη διατηρηθεί σταθερή και ανεπηρέαστη από τις μεταβολές του ωμικού φορτίου στην έξοδο ή των αλλαγών του ανέμου.

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της αρχής λειτουργίας των μηχανών συνεχούς ρεύματος, β) η ανάλυση της κατασκευαστικών

Διαβάστε περισσότερα

10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ 10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Ηλεκτρική μηχανή ονομάζεται κάθε διάταξη η οποία μετατρέπει τη μηχανική ενεργεια σε ηλεκτρική ή αντίστροφα ή μετατρεπει τα χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού ρεύματος. Οι ηλεκτρικες

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Ενότητα 1: Εισαγωγή Βασικές Έννοιες Επ. Καθηγήτρια Τζόγια Χ. Καππάτου Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την:

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την: Σκοπός της Άσκησης: ΑΣΚΗΣΗ η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την: α. Κατασκευή μετασχηματιστών. β. Αρχή λειτουργίας μετασχηματιστών.

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΥ 340 Μηχανική Ηλεκτρικής Ισχύος Ασύγχρονοι κινητήρες

ΗΜΥ 340 Μηχανική Ηλεκτρικής Ισχύος Ασύγχρονοι κινητήρες ΗΜΥ 340 Μηχανική Ηλεκτρικής Ισχύος Ασύγχρονοι κινητήρες Δρ. Ηλίας Κυριακίδης Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ 2007 Ηλίας

Διαβάστε περισσότερα

5. ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

5. ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ 73 5. ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Στην συνέχεια εξετάζονται οι µονοφασικοί επαγωγικοί κινητήρες αλλά και ορισµένοι άλλοι όπως οι τριφασικοί σύγχρονοι κινητήρες που υπάρχουν σε µικρό ποσοστό σε βιοµηχανικές

Διαβάστε περισσότερα

2. ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

2. ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ 28 2. ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Οι γεννήτριες εναλλασσόµενου ρεύµατος είναι δύο ειδών Α) οι σύγχρονες γεννήτριες ή εναλλακτήρες και Β) οι ασύγχρονες γεννήτριες Οι σύγχρονες γεννήτριες παράγουν

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ MM505 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ Εργαστήριο ο - Θεωρητικό Μέρος Βασικές ηλεκτρικές μετρήσεις σε συνεχές και εναλλασσόμενο

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ 2012. 1.1 Εισαγωγή Αντικείμενο πτυχιακής εργασίας.σελ. 2. 1.2 Περιεχόμενα εγχειριδίου Αναφοράς Προγραμμάτων.. σελ. 3

ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ 2012. 1.1 Εισαγωγή Αντικείμενο πτυχιακής εργασίας.σελ. 2. 1.2 Περιεχόμενα εγχειριδίου Αναφοράς Προγραμμάτων.. σελ. 3 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.1 Εισαγωγή Αντικείμενο πτυχιακής εργασίας.σελ. 2 1.2 Περιεχόμενα εγχειριδίου Αναφοράς Προγραμμάτων.. σελ. 3 1.3 Παράδειγμα τριφασικού επαγωγικού κινητήρα..σελ. 4-9 1.4 Σχεδίαση στο Visio

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ

ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ Για τη λειτουργία των σύγχρονων γεννητριών (που ονομάζονται και εναλλακτήρες) απαραίτητη προϋπόθεση είναι η τροοδοσία του τυλίγματος του δρομέα με συνεχές ρεύμα Καθώς περιστρέεται

Διαβάστε περισσότερα

4. ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

4. ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ 56 4. ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Οι ασύγχρονοι κινητήρες που ονοµάζονται και επαγωγικοί κινητήρες διακρίνονται σε µονοφασικούς και τριφασικούς. Στην συνέχεια θα εξετασθούν οι τριφασικοί ασύγχρονοι

Διαβάστε περισσότερα

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΒΑΣΙΚΑ ΤΜΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΣΡ Αναλύοντας τη δομή μιας πραγματικής μηχανής ΣΡ, αναφέρουμε τα ακόλουθα βασικά μέρη: Στάτης: αποτελεί το ακίνητο τμήμα

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτροκινητήρας Εναλλασσόμενου Ρεύματος τύπου κλωβού. Άσκηση 9. Ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου κλωβού

Ηλεκτροκινητήρας Εναλλασσόμενου Ρεύματος τύπου κλωβού. Άσκηση 9. Ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου κλωβού ANTIKEIMENO: Άσκηση 9 Ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου κλωβού ΣΤΟΧΟΙ ΑΥΤΟΥ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ: Κατανόηση της λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου κλωβού Υπολογισμός μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρες μιας νέας εποχής

Κινητήρες μιας νέας εποχής Κινητήρες μιας νέας εποχής H ABB παρουσιάζει μια νέα γενιά κινητήρων υψηλής απόδοσης βασισμένη στην τεχνολογία σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης. Η ΑΒΒ στρέφεται στην τεχνολογία κινητήρων σύγχρονης μαγνητικής

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Η ηλεκτρική μηχανή είναι μια διάταξη μετατροπής μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική και αντίστροφα. απώλειες Μηχανική ενέργεια Γεννήτρια Κινητήρας Ηλεκτρική ενέργεια

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 009 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : Εφαρμοσμένη Ηλεκτρολογία

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Ενότητα: Άσκηση 5: Η σύγχρονη μηχανή (γεννήτρια/κινητήρας ) Νικόλαος Βοβός, Γαβριήλ Γιαννακόπουλος, Παναγής Βοβός Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444 DC ΔΙΑΚΟΠΤΙΚA ΤΡΟΦΟΔΟΤΙΚΑ, ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ Δρ Ανδρέας Σταύρου ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

Διαβάστε περισσότερα

Λειτουργικά χαρακτηριστικά γεννητριών

Λειτουργικά χαρακτηριστικά γεννητριών Λειτουργικά χαρακτηριστικά γεννητριών Η φασική τάση στο εσωτερικό μιας μηχανής (στα τυλίγματα του στάτη) δίνεται από τη σχέση: E 2 N φ f A = π C Συχνότητα περιστροφής μηχανής Πλήθος σπειρών στο τύλιγμα

Διαβάστε περισσότερα

2012 : (307) : , 29 2012 : 11.00 13.30

2012  : (307) : , 29 2012 : 11.00 13.30 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2012 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : Εφαρµοσµένη Ηλεκτρολογία

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της λειτουργίας της γεννήτριας συνεχούς ρεύματος

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 7 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 7 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 7 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της λειτουργίας της γεννήτριας συνεχούς

Διαβάστε περισσότερα

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών Ενότητα 1: Εισαγωγή Βασικές Αρχές Επ. Καθηγήτρια Τζόγια Χ. Καππάτου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μια ηλεκτρική µηχανή συνεχούς ρεύµατος χρησιµοποιείται ως γεννήτρια, όταν ο άξονάς της στρέφεται από µια κινητήρια µηχανή (prim movr). Η κινητήρια µηχανή

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές. μηχανική, και αντίστροφα. και κινητήρες. Ηλεκτρική Ενέργεια. Μηχανική Ενέργεια. Ηλεκτρική Μηχανή. Φυσικά φαινόμενα: βαλλόμενη τάση

Ηλεκτρικές Μηχανές. μηχανική, και αντίστροφα. και κινητήρες. Ηλεκτρική Ενέργεια. Μηχανική Ενέργεια. Ηλεκτρική Μηχανή. Φυσικά φαινόμενα: βαλλόμενη τάση Ηλεκτρικές Μηχανές Οι ηλεκτρικές μηχανές είναι μετατροπείς ενέργειας Μπορούν να μετατρέψουν ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική, και αντίστροφα Ανάλογα με τη λειτουργία τους χωρίζονται σε γεννήτριες και κινητήρες

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Οι γεννήτριες συνεχούς ρεύματος διαχωρίζονται στις ακόλουθες κατηγορίες: Ανεξάρτητης (ξένης) διέγερσης. Παράλληλης διέγερσης. Διέγερσης σειράς. Αθροιστικής σύνθετης διέγερσης.

Διαβάστε περισσότερα

1.Η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων έχει μέτρο 120 N. Αν η απόσταση των φορτίων διπλασιαστεί, το μέτρο της δύναμης θα γίνει:

1.Η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων έχει μέτρο 120 N. Αν η απόσταση των φορτίων διπλασιαστεί, το μέτρο της δύναμης θα γίνει: ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΠΙΛΟΓΩΝ Ηλεκτρικό φορτίο Ηλεκτρικό πεδίο 1.Η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων έχει μέτρο 10 N. Αν η απόσταση των φορτίων διπλασιαστεί, το μέτρο της δύναμης θα γίνει: (α)

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΑ ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΚΡΙΤΗΡΙΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ

ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΑ ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΚΡΙΤΗΡΙΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΑ ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΚΡΙΤΗΡΙΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ 1ο Παράδειγµα κριτηρίου (εξέταση στο µάθηµα της ηµέρας) ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΑΘΗΤΗ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:... ΤΑΞΗ:... ΤΜΗΜΑ:... ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ:... ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:... Σκοπός της

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Ενότητα: Άσκηση 6: Αντιστάθμιση γραμμών μεταφοράς με σύγχρονους αντισταθμιστές Νικόλαος Βοβός, Γαβριήλ Γιαννακόπουλος, Παναγής Βοβός Τμήμα Ηλεκτρολόγων

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 9 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : Εφαρμοσμένη Ηλεκτρολογία

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Ι Επαγωγικοί ή ασύγχρονοι κινητήρες. Συμπληρωματικές σημειώσεις από το μάθημα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Ι Επαγωγικοί ή ασύγχρονοι κινητήρες. Συμπληρωματικές σημειώσεις από το μάθημα ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Ι Επαγωγικοί ή ασύγχρονοι κινητήρες Συμπληρωματικές

Διαβάστε περισσότερα

Δίνεται η επαγόμενη τάση στον δρομέα συναρτήσει του ρεύματος διέγερσης στις 1000στρ./λεπτό:

Δίνεται η επαγόμενη τάση στον δρομέα συναρτήσει του ρεύματος διέγερσης στις 1000στρ./λεπτό: ΑΣΚΗΣΗ 1 Η Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης, έχει ονομαστική ισχύ 500kW, τάση 1000V και ρεύμα 560Α αντίστοιχα, στις 1000στρ/λ. Η αντίσταση οπλισμού του κινητήρα είναι RA=0,09Ω. Το τύλιγμα

Διαβάστε περισσότερα

6 Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας

6 Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας Πρόλογος Σ το βιβλίο αυτό περιλαμβάνεται η ύλη του μαθήματος «Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας» που διδάσκεται στους φοιτητές του Γ έτους σπουδών του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΥ 340 Μηχανική Ηλεκτρικής Ισχύος Μηχανές συνεχούς έντασης

ΗΜΥ 340 Μηχανική Ηλεκτρικής Ισχύος Μηχανές συνεχούς έντασης ΗΜΥ 340 Μηχανική Ηλεκτρικής Ισχύος Μηχανές συνεχούς έντασης Δρ. Ηλίας Κυριακίδης Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ 2006

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 014 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : Εφαρμοσμένη Ηλεκτρολογία

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΜΑΘ.. 12 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ 1. ΓΕΝΙΚΑ Οι μετατροπείς συνεχούς ρεύματος επιτελούν τη μετατροπή μιας τάσης συνεχούς μορφής, σε συνεχή τάση με ρυθμιζόμενο σταθερό πλάτος ή και πολικότητα.

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : Εφαρμοσμένη Ηλεκτρολογία

Διαβάστε περισσότερα

Αυτά τα πειράµατα έγιναν από τους Michael Faraday και Joseph Henry.

Αυτά τα πειράµατα έγιναν από τους Michael Faraday και Joseph Henry. Επαγόµενα πεδία Ένα µαγνητικό πεδίο µπορεί να µην είναι σταθερό, αλλά χρονικά µεταβαλλόµενο. Πειράµατα που πραγµατοποιήθηκαν το 1831 έδειξαν ότι ένα µεταβαλλόµενο µαγνητικό πεδίο µπορεί να επάγει ΗΕΔ σε

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444 ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ DC ΚΑΙ AC ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΔΙΑΛΕΙΠΤΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ Δρ Ανδρέας Σταύρου ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ Τα Θέματα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΔΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

ΕΙΔΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ METAΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ Είναι ηλεκτρικές μηχανές οι οποίες μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια μιας ορισμένης τάσης AC σε ηλεκτρική ενέργεια μιας άλλης τάσης AC (μικρότερης ή μεγαλύτερης) της

Διαβάστε περισσότερα

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται μια διάταξη που αποτελείται από ένα σύνολο ηλεκτρικών στοιχείων στα οποία κυκλοφορεί ηλεκτρικό ρεύμα. Τα βασικά ηλεκτρικά στοιχεία είναι οι γεννήτριες,

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου Στρεφόμενες ηλεκτρικές μηχανές Μηχανές Σ.Ρ.

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου Στρεφόμενες ηλεκτρικές μηχανές Μηχανές Σ.Ρ. Βασική περιγραφή στρεφόμενων ηλεκτρικών μηχανών Αποτελεί το βασικό στοιχείο μετατροπής ενέργειας από ηλεκτρική σε μηχανική και αντίστροφα Κατηγοριοποιούνται σε : Σύγχρονες μηχανές Μηχανές συνεχούς ρεύματος

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. ΓΕΝΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ Σε ένα ανοιχτό σύστημα με συνάρτηση μεταφοράς G η έξοδος Υ και είσοδος Χ συνδέονται με τη σχέση: Y=G*Χ

Διαβάστε περισσότερα

Συντελεστής ισχύος C p σαν συνάρτηση της ποσοστιαίας μείωσης της ταχύτητας του ανέμου (v 0 -v 1 )/v 0

Συντελεστής ισχύος C p σαν συνάρτηση της ποσοστιαίας μείωσης της ταχύτητας του ανέμου (v 0 -v 1 )/v 0 Συντελεστής ισχύος C p σαν συνάρτηση της ποσοστιαίας μείωσης της ταχύτητας του ανέμου (v 0 -v 1 )/v 0 19 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΟ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ Ταχύτητα έναρξης λειτουργίας: Παραγόμενη ισχύς = 0 Ταχύτητα

Διαβάστε περισσότερα

2. Όλες οι απαντήσεις να δοθούν στο εξεταστικό δοκίμιο το οποίο θα επιστραφεί.

2. Όλες οι απαντήσεις να δοθούν στο εξεταστικό δοκίμιο το οποίο θα επιστραφεί. ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : Εφαρμοσμένη Ηλεκτρολογία

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή.

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή. Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Αντικείμενο της εργασίας είναι η σχεδίαση και κατασκευή του ηλεκτρονικού τμήματος της διάταξης μέτρησης των θερμοκρασιών σε διάφορα σημεία ενός κινητήρα Ο στόχος είναι η ανάκτηση του

Διαβάστε περισσότερα

Το εξεταστικό δοκίµιο µαζί µε το τυπολόγιο αποτελείται από εννιά (9) σελίδες. Τα µέρη του εξεταστικού δοκιµίου είναι τρία (Α, Β και Γ ).

Το εξεταστικό δοκίµιο µαζί µε το τυπολόγιο αποτελείται από εννιά (9) σελίδες. Τα µέρη του εξεταστικού δοκιµίου είναι τρία (Α, Β και Γ ). ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2012 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙI) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ

Διαβάστε περισσότερα

3 η Εργαστηριακή Άσκηση

3 η Εργαστηριακή Άσκηση 3 η Εργαστηριακή Άσκηση Βρόχος υστέρησης σιδηρομαγνητικών υλικών Τα περισσότερα δείγματα του σιδήρου ή οποιουδήποτε σιδηρομαγνητικού υλικού που δεν έχουν βρεθεί ποτέ μέσα σε μαγνητικά πεδία δεν παρουσιάζουν

Διαβάστε περισσότερα

Κυκλώματα με ημιτονοειδή διέγερση

Κυκλώματα με ημιτονοειδή διέγερση Κυκλώματα με ημιτονοειδή διέγερση Κυκλώματα με ημιτονοειδή διέγερση ονομάζονται εκείνα στα οποία επιβάλλεται τάση της μορφής: = ( ω ϕ ) vt V sin t όπου: V το πλάτος (στιγμιαία μέγιστη τιμή) της τάσης ω

Διαβάστε περισσότερα

ΕΥΕΛΙΚΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΜΥ 499

ΕΥΕΛΙΚΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΜΥ 499 ΕΥΕΛΙΚΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΜΥ 499 ΣΤΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΑΕΡΓΟΥ ΙΣΧΥΟΣ (S) ρ Ανρέας Σταύρου ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ Τα Θέµατα Βαθµίες

Διαβάστε περισσότερα

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ Ο πυκνωτής Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. Η απλούστερη μορφή πυκνωτή είναι ο επίπεδος πυκνωτής, ο οποίος

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 2: Αρχή λειτουργίας σύγχρονων Γεννητριών Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 2: Αρχή λειτουργίας σύγχρονων Γεννητριών Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI Ενότητα 2: Αρχή λειτουργίας σύγχρονων Γεννητριών Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

Μαγνητικό Πεδίο. μαγνητικό πεδίο. πηνίο (αγωγός. περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει τάση στα άκρα του πηνίου (Μετασχηματιστής) (Κινητήρας)

Μαγνητικό Πεδίο. μαγνητικό πεδίο. πηνίο (αγωγός. περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει τάση στα άκρα του πηνίου (Μετασχηματιστής) (Κινητήρας) Ένας ρευματοφόρος αγωγός παράγει γύρω του μαγνητικό πεδίο Ένα χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, του οποίου οι δυναμικές γραμμές διέρχονται μέσα από ένα πηνίο (αγωγός περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει

Διαβάστε περισσότερα

3. Κύκλωμα R-L σειράς έχει R=10Ω, L=10mH και διαρρέεται από ρεύμα i = 10 2ηµ

3. Κύκλωμα R-L σειράς έχει R=10Ω, L=10mH και διαρρέεται από ρεύμα i = 10 2ηµ 1. *Εάν η επαγωγική αντίσταση ενός πηνίου είναι X L =50Ω σε συχνότητα f = 200Hz, να υπολογιστεί η τιμή αυτής σε συχνότητα f=100 Hz. 2. Εάν η χωρητική αντίσταση ενός πυκνωτή είναι X C =50Ω σε συχνότητα

Διαβάστε περισσότερα

2. Όλες οι απαντήσεις να δοθούν στο εξεταστικό δοκίμιο το οποίο θα επιστραφεί.

2. Όλες οι απαντήσεις να δοθούν στο εξεταστικό δοκίμιο το οποίο θα επιστραφεί. ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : Εφαρμοσμένη Ηλεκτρολογία

Διαβάστε περισσότερα

2η Α Σ Κ Η Σ Η ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΑΝΟΙΚΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

2η Α Σ Κ Η Σ Η ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΑΝΟΙΚΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 2η Α Σ Κ Η Σ Η ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΑΝΟΙΚΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α. ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΧΩΡΙΣ ΦΟΡΤΙΟ ΣΚΟΠΟΣ : Σκοπός της άσκησης είναι η χάραξη των χαρακτηριστικών ταχύτητας / εισόδου του D.C. κινητήρα με έλεγχο στο

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 22 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÓÕÃ ÑÏÍÏ

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 22 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÓÕÃ ÑÏÍÏ Θέµα Α ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β ΜΑΪΟΥ 03 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Στις ερωτήσεις Α-Α να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη φράση, η οποία συµπληρώνει

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές Ι. Ενότητα 4: Εύρεση Παραμέτρων. Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ηλεκτρικές Μηχανές Ι. Ενότητα 4: Εύρεση Παραμέτρων. Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε Ηλεκτρικές Μηχανές Ι Ενότητα 4: Εύρεση Παραμέτρων Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw

Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw Τεχνική περιγραφή Μια ανεμογεννήτρια (Α/Γ) 50kW παράγει ενέργεια για να τροφοδοτηθούν αρκετές κατοικίες. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτηθούν με ρεύμα απομονωμένα

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Εφαρμογών

Εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Εφαρμογών ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Εφαρμογών Ενότητα: Χωρητική Αντιστάθμιση Ισχύος Γεώργιος Χ. Ιωαννίδης Τμήμα Ηλεκτρολογίας Άδειες Χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΘΕΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ 2001 ΘΕΜΑΤΑ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 29 ΜΑΪΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΑΙ ΤΩΝ ΔΥΟ ΚΥΚΛΩΝ): ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο

Διαβάστε περισσότερα

της φοιτήτριας του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών

της φοιτήτριας του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ της φοιτήτριας του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών Τράκα Φωτεινής Α.Μ. 6107 «Ανάλυση Ελεγχόµενης Σύγχρονης

Διαβάστε περισσότερα

Σύγχρονες Τεχνικές Ελέγχου Ηλεκτρικών Μηχανών Επαγωγής

Σύγχρονες Τεχνικές Ελέγχου Ηλεκτρικών Μηχανών Επαγωγής ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ www.electroepistimi.blogspot.com Σύγχρονες Τεχνικές Ελέγχου Ηλεκτρικών Μηχανών Επαγωγής Ιάκωβος Στ. Μανωλάς Διπλωματούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός & Μηχανικός Υπολογιστών Ε.Μ.Π. Υποψήφιος

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (Ι) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Αυτοματισμοί και

Διαβάστε περισσότερα

( ) Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Ψ = N Φ. διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο. μαγνητικό πεδίο. του πηνίου (κάθε. ένα πηνίο Ν σπειρών:

( ) Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Ψ = N Φ. διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο. μαγνητικό πεδίο. του πηνίου (κάθε. ένα πηνίο Ν σπειρών: Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Λέγονται επίσης και δυναμικά στοιχεία Οι v- χαρακτηριστικές τους δεν είναι αλγεβρικές, αλλά ολοκληρο- διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο: Ουσιαστικά πρόκειται για έναν περιεστραμμένο

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: Εφαρμοσμένη Ηλεκτρολογία

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΡΧΗ ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ ΜΑΪΟΥ 03 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΑΙ ΤΩΝ ΔΥΟ ΚΥΚΛΩΝ) ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ:

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 2 η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΦΟΡΤΙΟ

ΑΣΚΗΣΗ 2 η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΦΟΡΤΙΟ ΑΣΚΗΣΗ η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΦΟΡΤΙΟ Σκοπός της Άσκησης: Στόχος της εργαστηριακής άσκησης είναι η μελέτη των χαρακτηριστικών λειτουργίας ενός μονοφασικού μετασχηματιστή υπό φορτίο. 1. Λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

Αντικείμενο. Σύντομη παρουσίαση ορισμών που σχετίζονται με την αντιστάθμιση αέργου ισχύος. Περιγραφή μεθόδων αντιστάθμισης.

Αντικείμενο. Σύντομη παρουσίαση ορισμών που σχετίζονται με την αντιστάθμιση αέργου ισχύος. Περιγραφή μεθόδων αντιστάθμισης. Αντικείμενο Σύντομη παρουσίαση ορισμών που σχετίζονται με την αντιστάθμιση αέργου ισχύος. Περιγραφή μεθόδων αντιστάθμισης. Εισαγωγή Εισαγωγή Συντελεστής ισχύος Επομένως με μειωμένο συντελεστή ισχύος έχουμε:

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση 19-05-08 ( Οι ασκήσεις είναι βαθµολογικά ισοδύναµες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση 19-05-08 ( Οι ασκήσεις είναι βαθµολογικά ισοδύναµες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 : ΦΥΕ 14 5 η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση 19-5-8 ( Οι ασκήσεις είναι βαθµολογικά ισοδύναµες) Άσκηση 1 : Συµπαγής κύλινδρος µάζας Μ συνδεδεµένος σε ελατήριο σταθεράς k = 3. N / και αµελητέας µάζας, κυλίεται, χωρίς να

Διαβάστε περισσότερα

( ) = ( ) Ηλεκτρική Ισχύς. p t V I t t. cos cos 1 cos cos 2. p t V I t. το στιγμιαίο ρεύμα: όμως: Άρα θα είναι: Επειδή όμως: θα είναι τελικά:

( ) = ( ) Ηλεκτρική Ισχύς. p t V I t t. cos cos 1 cos cos 2. p t V I t. το στιγμιαίο ρεύμα: όμως: Άρα θα είναι: Επειδή όμως: θα είναι τελικά: Η στιγμιαία ηλεκτρική ισχύς σε οποιοδήποτε σημείο ενός κυκλώματος υπολογίζεται ως το γινόμενο της στιγμιαίας τάσης επί το στιγμιαίο ρεύμα: Σε ένα εναλλασσόμενο σύστημα τάσεων και ρευμάτων θα έχουμε όμως:

Διαβάστε περισσότερα

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΑΡΧΗ ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β ) ΤΕΤΑΡΤΗ ΜΑΪΟΥ 03 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΑΙ ΤΩΝ ΔΥΟ ΚΥΚΛΩΝ)

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Πανεπιστήμιο Κρήτης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος Άνοιξη 2008 Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Ηλεκτρικό ρεύμα Το ρεύμα είναι αποτέλεσμα της κίνησης

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΕΜΟΣ: Η ΜΕΓΑΛΗ ΜΑΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ

ΑΝΕΜΟΣ: Η ΜΕΓΑΛΗ ΜΑΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ Η AIR-SUN A.E.B.E δραστηριοποιείται στον χώρο της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από Αιολικό και Ηλιακό δυναμικό και επεκτείνεται στο χώρο των ενεργειακών και περιβαλλοντικών τεχνολογιών γενικότερα. Το

Διαβάστε περισσότερα

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (Επαναληπτικός ιαγωνισμός)

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (Επαναληπτικός ιαγωνισμός) 4 Η ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΟΛΥΜΠΙΑ Α ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (Επαναληπτικός ιαγωνισμός) Κυριακή, 5 Απριλίου, 00, Ώρα:.00 4.00 Προτεινόμενες Λύσεις Άσκηση ( 5 μονάδες) Δύο σύγχρονες πηγές, Π και Π, που απέχουν μεταξύ τους

Διαβάστε περισσότερα

Mάθημα: Θερμικές Στροβιλομηχανές. Εργαστηριακή Ασκηση. Μέτρηση Χαρακτηριστικής Καμπύλης Βαθμίδας Αξονικού Συμπιεστή

Mάθημα: Θερμικές Στροβιλομηχανές. Εργαστηριακή Ασκηση. Μέτρηση Χαρακτηριστικής Καμπύλης Βαθμίδας Αξονικού Συμπιεστή Ε.Μ. ΠΟΛΥΤΕΧΝΕIΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡIΟ ΘΕΡΜIΚΩΝ ΣΤΡΟΒIΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΡΕΥΣΤΩΝ Mάθημα: Θερμικές Στροβιλομηχανές Εργαστηριακή Ασκηση Μέτρηση Χαρακτηριστικής Καμπύλης Βαθμίδας Αξονικού Συμπιεστή Κ. Μαθιουδάκη Καθηγητή

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444.οργανωτικά Δρ Ανδρέας Σταύρου ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ Το βιβλίο Ned Mohan First course on Power Electronics

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση Η15. Μέτρηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου της γής. Γήινο μαγνητικό πεδίο (Γεωμαγνητικό πεδίο)

Άσκηση Η15. Μέτρηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου της γής. Γήινο μαγνητικό πεδίο (Γεωμαγνητικό πεδίο) Άσκηση Η15 Μέτρηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου της γής Γήινο μαγνητικό πεδίο (Γεωμαγνητικό πεδίο) Το γήινο μαγνητικό πεδίο αποτελείται, ως προς την προέλευσή του, από δύο συνιστώσες, το μόνιμο μαγνητικό

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ 1. Τι λέμε δύναμη, πως συμβολίζεται και ποια η μονάδα μέτρησής της. Δύναμη είναι η αιτία που προκαλεί τη μεταβολή της κινητικής κατάστασης των σωμάτων ή την παραμόρφωσή

Διαβάστε περισσότερα

Μαγνητικό Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

Μαγνητικό Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Μαγνητικό Πεδίο Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Προτεινόμενη βιβλιογραφία: SERWAY, Physics for scientists and engineers YOUNG H.D., University

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1ο 1.1 Να γράψετε στο τετράδιό σας τα φυσικά µεγέθη από τη Στήλη Ι και, δίπλα σε καθένα, τη µονάδα της Στήλης ΙΙ που αντιστοιχεί σ' αυτό.

ΘΕΜΑ 1ο 1.1 Να γράψετε στο τετράδιό σας τα φυσικά µεγέθη από τη Στήλη Ι και, δίπλα σε καθένα, τη µονάδα της Στήλης ΙΙ που αντιστοιχεί σ' αυτό. ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Σ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 5 ΙΟΥΝΙΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΠΤΑ (7) ΘΕΜΑ 1ο 1.1 Να γράψετε στο τετράδιό σας τα

Διαβάστε περισσότερα

Αιολική Ενέργεια & Ενέργεια του Νερού

Αιολική Ενέργεια & Ενέργεια του Νερού Αιολική Ενέργεια & Ενέργεια του Νερού Ενότητα 7: Λειτουργία α/γ για ηλεκτροπαραγωγή Γεώργιος Λευθεριώτης, Επίκουρος Καθηγητής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής Σκοποί ενότητας Συντελεστής ισχύος C

Διαβάστε περισσότερα

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΚΠ. ΕΤΟΥΣ 03-0 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α (ΛΥΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 0/0/03 ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α-Α

Διαβάστε περισσότερα

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ε π α ν α λ η π τ ι κ ά θ έ µ α τ α 0 0 5 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 1 ΘΕΜΑ 1 o Για τις ερωτήσεις 1 4, να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που

Διαβάστε περισσότερα

Σχήμα 1 Απόκλιση στον πυκνωτή (σωλήνας Braun)

Σχήμα 1 Απόκλιση στον πυκνωτή (σωλήνας Braun) Άσκηση Η3 Επαλληλία κινήσεων (Μετρήσεις με παλμογράφο) Εκτροπή δέσμης ηλεκτρονίων Όταν μια δέσμη ηλεκτρονίων εισέρχεται με σταθερή ταχύτητα U0=U,0 (παράλληλα στον άξονα z) μέσα σε έναν πυκνωτή, του οποίου

Διαβάστε περισσότερα

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 39 3. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ Είναι συνηθισµένο φαινόµενο να χρειάζεται η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας µε τάση διαφορετική από αυτή που έχει το ηλεκτρικό δίκτυο. Στο συνεχές ρεύµα αυτό µπορεί να αντιµετωπισθεί µε

Διαβάστε περισσότερα

Μετασχηματιστές Ισοδύναμα κυκλώματα

Μετασχηματιστές Ισοδύναμα κυκλώματα Μετασχηματιστές Ισοδύναμα κυκλώματα Σε ένα πρώτο επίπεδο μπορούμε να θεωρήσουμε το μετασχηματιστή ως μια ιδανική συσκευή χωρίς απώλειες. Το ισοδύναμο κύκλωμα λοιπόν ενός ιδανικού μετασχηματιστή είναι το:

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ θεωρία και ασκήσεις. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ θεωρία και ασκήσεις. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ θεωρία και ασκήσεις Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΑΙ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα αποτελείται από ένα σύνολο

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΠΕΔΗΣΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΠΕΔΗΣΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΠΕΔΗΣΗ Ένα από τα πλεονεκτήματα της χρήσης των ηλεκτρικών κινητήρων για την κίνηση οχημάτων είναι η εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη διάρκεια της πέδησης (φρεναρίσματος) του οχήματος.

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ. Μηχανές στις οποίες υπάρχει σταθερή σχέση ανάμεσα στην ταχύτητα περιστροφής του ρότορα και την συχνότητα της ηλεκτρικής ισχύος.

ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ. Μηχανές στις οποίες υπάρχει σταθερή σχέση ανάμεσα στην ταχύτητα περιστροφής του ρότορα και την συχνότητα της ηλεκτρικής ισχύος. 1 Μηχανές στις οποίες υπάρχει σταθερή σχέση ανάμεσα στην ταχύτητα περιστροφής του ρότορα και την συχνότητα της ηλεκτρικής ισχύος. f: συχνότητα της ηλεκτρικής ισχύος (Ηz) p: αριθμός πόλων του ρότορα n:

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΠΑΛ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΠΕ 17

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΠΑΛ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΠΕ 17 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΠΑΛ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΠΕ 17 Είδη ηλεκτρικών μηχανών και εφαρμογές τους. 1. Οι ηλεκτρογεννήτριες ή απλά γεννήτριες, που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλ

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. του Φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. του Φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ του Φοιτητή του

Διαβάστε περισσότερα

Ανεµογεννήτριες. Γιάννης Κατσίγιαννης

Ανεµογεννήτριες. Γιάννης Κατσίγιαννης Ανεµογεννήτριες Γιάννης Κατσίγιαννης Ισχύςαέριαςδέσµης Ηισχύς P air µιαςαέριαςδέσµηςείναιίσηµε: P air 1 = ρ 2 A V 3 όπου: ρ: πυκνότητααέρα Α: επιφάνεια (για µια ανεµογεννήτρια αντιστοιχεί στην επιφάνεια

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στις Ηλεκτρικές Μετρήσεις

Εισαγωγή στις Ηλεκτρικές Μετρήσεις Εισαγωγή στις Ηλεκτρικές Μετρήσεις Σφάλματα Μετρήσεων Συμβατικά όργανα μετρήσεων Χαρακτηριστικά μεγέθη οργάνων Παλμογράφος Λέκτορας Σοφία Τσεκερίδου 1 Σφάλματα μετρήσεων Επιτυχημένη μέτρηση Σωστή εκλογή

Διαβάστε περισσότερα

Προσομοίωση, Έλεγχος και Βελτιστοποίηση Ενεργειακών Συστημάτων

Προσομοίωση, Έλεγχος και Βελτιστοποίηση Ενεργειακών Συστημάτων ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ Μαρία Σαμαράκου Καθηγήτρια, Τμήμα Μηχανικών Ενεργειακής Τεχνολογίας Διονύσης Κανδρής Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

1. ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

1. ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 11 1. ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ 1.1 Συγκρότηση κατασκευή Μια µηχανή συνεχούς ρεύµατος αποτελείται από ένα ακίνητο τµήµα που λέγεται στάτης και ένα

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου Μηχανές Εναλλασσομένου Ρεύματος

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου Μηχανές Εναλλασσομένου Ρεύματος Αρχή λειτουργίας στοιχειώδους μηχανής Ε.Ρ. Όμοια με εκείνη της στοιχειώδους μηχανής Σ.Ρ. Βασική διαφορά: ο συλλέκτης αντικαθίσταται από δύο δακτυλίους (slip rings) Εναλλασόμενη τάση στην έξοδο της μηχανής

Διαβάστε περισσότερα

Μελέτη Μετασχηματιστή

Μελέτη Μετασχηματιστή Μελέτη Μετασχηματιστή 1. Θεωρητικό μέρος Κάθε φορτίο που κινείται και κατά συνέπεια κάθε αγωγός που διαρρέεται από ρεύμα δημιουργεί γύρω του ένα μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο B με την σειρά του ασκεί

Διαβάστε περισσότερα

ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΙΙ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2014 ΑΙΘ.ΖΑ115-116

ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΙΙ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2014 ΑΙΘ.ΖΑ115-116 ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΙΙ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2014 ΟΜΑΔΑ Α ΔΕΥΤΕΡΑ 11-13, ΤΡΙΤΗ 9-10,10-11 ΑΣΚΗΣΗ ΠΡΑΞΗΣ ΟΜΑΔΑ Β ΔΕΥΤΕΡΑ 13-15,ΤΡΙΤΗ 11-12,12-13 ΑΣΚΗΣΗ ΠΡΑΞΗΣ ΑΙΘ.ΖΑ115-116 1 Μ.ΠΗΛΑΚΟΥΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΙΙ

Διαβάστε περισσότερα