Ηλεκτρικές Μηχανές Βιομηχανικοί Αυτοματισμοί. Ημιανορθωτής. Πλήρης ανορθωτής

Transcript

1 Ημιανορθωτής 1 Πλήρης ανορθωτής 2 1

2 Πλήρης τριφασικός ανορθωτής 3 Φίλτρα στη έξοδο του Ανορθωτή Η έξοδος των ανορθωτών μπορεί να εξομαλυνθεί ακόμα περισσότερο με τη χρήση φίλτρων διέλευσης χαμηλών συχνοτήτων (low pass filter) Οι δύο τύποι στοιχείων που χρησιμοποιούνται συνήθως για το λόγο αυτό είναι: Πυκνωτές συνδεδεμένοι παράλληλα στις γραμμές τροφοδοσίας (εξομαλύνουν τάση) Πηνία συνδεδεμένα σε σειρά με τις γραμμές τροφοδοσίας (εξομαλύνουν ρεύμα) 4 2

3 Φίλτρα στη έξοδο του Ανορθωτή Απλό πηνίο σε σειρά (πηνίο choke) Χρησιμοποιείται συνήθως σε κυκλώματα ανορθωτών που λειτουργούν με ηλεκτρικές μηχανές 5 Ρύθμιση επιπέδου τάσης σε DC φορτίο Επιλέγουμε το SCR κατά τέτοιον τρόπο, ώστε η ορθή τάση κατάρρευσής του με μηδενικό ρεύμα στην πύλη να είναι μεγαλύτερη από οποιαδήποτε άλλη τάση στο κύκλωμα Αν ο διακόπτης S 1 κλείσει και ο S 2 παραμείνει ανοιχτός, το SCR δεν πρόκειται να αρχίσει να άγει Αν ο S 2 κλείσει, με τη βοήθεια του RC κυκλώματος και της διόδου PNPN θα έχουμε τον απαραίτητο σκανδαλισμό ανά ημιπερίοδο 6 3

4 Ρύθμιση επιπέδου τάσης σε DC φορτίο Η ισχύς που παρέχεται στο φορτίο αποτελεί συνάρτηση του χρόνου πυροδότησης του SCR. Όσο πιο νωρίς πυροδοτείται, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα ισχύος θα μεταφερθεί στο φορτίο. Ο χρόνος πυροδότησης εκφράζεται συνήθως με τη γωνία πυροδότησης (firing angle): Η γωνία της εφαρμοζόμενης ημιτονικής τάσης τη στιγμή της πυροδότησης. 7 Ρύθμιση επιπέδου τάσης σε AC φορτίο Μπορεί καταρχήν να χρησιμοποιηθεί το ίδιο κύκλωμα με μια μικρή αλλαγή: 8 4

5 Ρύθμιση επιπέδου τάσης σε AC φορτίο Στο εναλλασσόμενο όμως υπάρχει και ένας πιο απλός τρόπος ρύθμισης, με χρήση ενός DIAC στη θέση της διόδου PNPN, και ενός TRIAC στη θέση του SCR: 9 Έλεγχος ισχύος σε DC κυκλώματα - Choppers Μετατροπείς συνεχούς ρεύματος (dc to dc converters choppers) Η είσοδος ενός chopper είναι η σταθερή τάση μιας πηγής συνεχούς ρεύματος. Η τάση εξόδου μεταβάλλεται με τη ρύθμιση του ποσοστού του χρόνου στον οποίο η πηγή συνδέεται με το φορτίο 10 5

6 Έλεγχος ισχύος σε DC κυκλώματα - Choppers Πρόβλημα: Έλλειψη εξομάλυνσης 11 Έλεγχος ισχύος σε DC κυκλώματα - Choppers Λύση: Επαγωγικό φίλτρο: 12 6

7 Έλεγχος ισχύος σε DC κυκλώματα - Choppers 13 Έλεγχος ισχύος σε DC κυκλώματα - Choppers Επίσης έχουμε πρόβλημα με την αποκοπή του SCR Στα κυκλώματα DC το ρεύμα δε μειώνεται ποτέ αρκετά για να σβήσει το SCR Για την αναγκαία αποκοπή χρησιμοποιούμε κυκλώματα «εξαναγκασμένης μετάβασης» που εφαρμόζουν στο τέλος κάθε παλμού ανάστροφη τάση στα άκρα του SCR Στην περίπτωση αυτή πρέπει να χρησιμοποιηθεί επίσης μια «δίοδος ελεύθερης ροής» για να εκφορτίζεται η αυτεπαγωγή μετά το μηδενισμό του παλμού 14 7

8 Αντιστροφείς - Inverters Πρόκειται για διατάξεις που μετατρέπουν εναλλασσόμενη ισχύ μιας συχνότητας σε εναλλασσόμενη ισχύ διαφορετικής συχνότητας ύο βασικές μέθοδοι: Ανορθωτές αντιστροφείς: Στην αρχή ένας ανορθωτής μετατρέπει την εναλλασσόμενη ισχύ σε συνεχή, και στη συνέχεια ένας αντιστροφέας μετατρέπει τη συνεχή ισχύ σε εναλλασσόμενη διαφορετικής συχνότητας από την αρχική. Κυκλομετατροπείς (Cycloconverters): ιατάξεις που μετατρέπουν απευθείας εναλλασσόμενη ισχύ μιας συχνότητας σε εναλλασσόμενη ισχύ διαφορετικής συχνότητας. 15 Αντιστροφείς Οι πρώτοι αντιστροφείς ήταν ηλεκτρομηχανικοί ιακόπτης αρχικά με ελατήριο και ηλεκτρονόμο (ρελαί), στη συνέχεια με τρανζίστορ 16 8

9 Αντιστροφείς Οι σύγχρονοι αντιστροφείς βασίζονται στην κατάλληλη πυροδότηση διάταξης από SCR, με σκοπό το φορτίο να τροφοδοτηθεί με κυματομορφή όσο το δυνατόν κοντύτερα στην επιθυμητή: 17 Κυκλομετατροπείς Είναι πιο πολύπλοκοι από τους αντιστροφείς, η βασική ιδέα λειτουργίας τους όμως είναι σχετικά απλή. Η είσοδος του κυκλομετατροπέα είναι μια τριφασική πηγή τάσης. Ο κυκλομετατροπέας παράγει την επιθυμητή κυματομορφή εξόδου με την επιλογή εκείνου του συνδυασμού των τριών φάσεων που σε κάθε συγκεκριμένη χρονική στιγμή προσεγγίζει καλύτερα την επιθυμητή τάση εξόδου. 18 9

10 Κυκλομετατροπείς 19 Βασικές εφαρμογές Ρυθμιστές ταχύτητας ηλεκτρικών κινητήρων (drives) 20 10

11 Παλμοτροφοδοτικά Βασικές εφαρμογές 21 Βασικές εφαρμογές Uninterruptible Power Supply (UPS) Offline - Standby UPS 22 11

12 Βασικές εφαρμογές Uninterruptible Power Supply (UPS) Line Interactive UPS Online UPS 23 12