ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444

Transcript

1 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 Κινητήρες DC, PMAC Κινητήρες επαγωγής Συστήματα αδιάλειπτης παροχής Αδιάλειπτη παροχή στη μέση τάση Δυναμική αποκατάσταση τάσης 1

2 Διάγραμμα ηλεκτρικού κινητήριου συστήματος Παράδειγμα: Κλιματιστικό με μεταβλητή ταχύτητα Να θυμηθούμε τους Κινητήρες DC Η μαγνητική ροή προκαλείται είτε από μόνιμους μαγνήτες είτε από μια περιέλιξη Συλλέκτης Μαγνήτες ψήκτρα Τύλιγμα οπλισμού ρότορα Η ηλεκτρομαγνητική ροπή παράγεται από την αλληλεπίδραση της μαγνητικής ροής και του ρεύματος του οπλισμού 2

3 Σχέσεις στους κινητήρες DC Το μέγεθος και η κατεύθυνση της ηλεκτρομαγνητικής ροπής εξαρτώνται από το ρεύμα του οπλισμού Η ηλεκτρεγερτική δύναμη εξαρτάται από τη ταχύτητα περιστροφής, και για κάθε μηχανή μπορεί να εκφραστεί Εξισώνοντας τη μηχανική ενέργεια με την ηλεκτρική: ω T = e i ω k i = k ω i k = k m em a a m T a E m a Εφαρμόζοντας τάση αντίθετης πολικότητας ωθεί το ρεύμα να αλλάξει κατεύθυνση, έτσι η ηλεκτρομαγνητική ροπή αντιστρέφεται και μαζί του η κατεύθυνση περιστροφής και η πολικότητα της επαγόμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης στους αγωγούς Εξίσωση του DC κινητήρα όπως φαίνεται από το ισοδύναμο κύκλωμα T E Χαρακτηριστικές κινητήρων DC Στο μηχανικό μέρος, ηκίνηση: Όπου η συνολική αδράνεια του συστήματος είναι το άθροισμα: Σε κατάσταση ισορροπίας: J = J + J T = T, η αυτεπαγωγή του πηνίου δεν παίζει ρόλο em L eq m L Οπότε, αγνοώντας την πτώση τάσης από την αντίσταση του οπλισμού: Για μικρές ταχύτητες δεν είναι γραμμική η σχέση 3

4 Για τον έλεγχο του κινητήρα ν = V ν an ν = ν o an Θέλουμε ευχέρεια ν bn Vd KV d Έτσι για κάθε πόλο θέτουμε = ν o / 2, ν bn = ν o / 2 Όπου n φανταστικό / 2 ν an = Vd / 2 + ν o / 2, ν bn = Vd / 2 ν o / 2 Εισάγουμε το com d Έτσι η σχετική διάρκεια αγωγής ν an d a = = ν o / V d d b = ν o / Vd Vd Διάγραμμα Ελέγχου PMAC Γιατί χρειάζεται το αισθητήριο θέσης; Τα ρεύματα του στάτορα συγχρονίζονται με τη μηχανική θέση του ρότορα ώστε το ρεύμα στη α φάση να είναι σε φάση με την κορυφή της επαγόμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης, όταν η κορυφή της μαγνητικής ροής του ροτορα εχεί κατεύθυνση 90 μοίρες πριν τον άξονα της φάσης α. 4

5 Χαρακτηριστικές των PMAC Κατατάσσονται στους σύγχρονους κινητήρες Το ισοδύναμο κύκλωμα Εξομοίωση ελέγχου κινητήρα PMAC 5

6 Εξομοίωση ελέγχου κινητήρα PMAC (Ρεύματα, ταχύτητα) Κινητήρες Επαγωγής Ρότορας βραχυκυκλωμένου δρομέα 6

7 Χαρακτηριστική ροπής-στροφών Χαρακτηριστικές Επαγωγικού κινητήρα Όπου η γωνιακή ταχύτητα ολίσθησης είναι Εάν έχουμε ένα ζεύγος πόλων Ενώ για αριθμό Ρ πόλων Ηροπή: T em Pem = ω m 7

8 Εξομοίωση ελέγχου επαγωγικού κινητήρα Εξομοίωση εκκίνησης επαγωγικού κινητήρα 8

9 Εξομοίωση ελέγχου επαγωγικού κινητήρα (Field oriented control) Συστήματα αδιάλειπτης παροχής Ανωμαλίες παροχής 9

10 Από πού προέρχονται οι ανωμαλίες Αντικείμενα στις γραμμές άνεμοι κεραυνοί Βλάβες εξοπλισμού Προβλήματα λειτουργίας Μέσα στα κτήρια Εξοπλισμός εργαστηρίων Εξοπλισμός γραφείου Κινητήρες ανελκυστήρων συστημάτων ψύξης κλπ Εκκίνηση κλιματιστικού σε νοσοκομείο 10

11 Το δίκτυο Καμπύλες αντοχής εξοπλισμού Για διαστήματα πέραν του δευτερολέπτου,εξοπλισμός που είναι κατασκευασμένος σύμφωνα με την καμπύλη CBEMA-μπορεί να αντέξει μέχρι 106% υπέρταση και 87% υπόταση Καμπύλη CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association) 11

12 Τοπολογίες Δίκτυο AC/DC Μπαταρία Σ.Τ. DC/AC Φορτίο UPS - Line interactive (Off Line) ΣΤ-Σταθεροποιητής τάσης Δίκτυο AC/DC Μπαταρία DC/AC On-Line Dual Conversion (VFI) Ανεξάρτητο τάσης και συχνότητας Φορτίο V +/- 1% +/-1%Hz Συστήματα αδιάλειπτης παροχής μέσης τάσης Συνήθης τάση στα 5, 15, 25 & 34.5 kv Ισχύς μέχρι 20,000 kva / 16,000 kw Συστήματα Μεταφοράς Πηγής Μηχανικά και ηλεκτρομηχανικά Λιγότερο των 3 sec Λιγότερο των 2 κύκλων Ηλεκτρονικών Ισχύος 2-4 msec (1/4 κύκλου) Στοιχείο 250 kw 12

13 Φαρμακευτική βιομηχανία 2 x 10,000 kva kv Με μεταφορά πηγής και γεννήτριες Δυναμική αποκατάσταση τάσης Dynamic Voltage Restorer (Sag Correction System) Έχουν εφαρμοστεί για φορτία μέχρι 100 MVA Η ενέργεια με πυκνωτές διασφαλίζει διατήρηση τάσης μέχρι 50% για 1 s σε όλες τις φάσεις. Οικονομικότερη λύση για αντιμετώπιση βυθίσεων και υπερτάσεων για μεγάλα φορτία Ιδανικό όταν υπάρχει μια μόνο πηγή ή εάν είναι δύο πηγές και οι ανωμαλίες προέρχονται από το σύστημα μεταφοράς 13

14 Σύνδεση DVR 14