AKTUATORI U JEDNOSMERNOM POGONU Pojčivči snge Uređji z npjnje električnom energijom jednosmernih motor u pogonim, pre sveg regulisnim. ENERGETSKI ULAZ P eu L d P uu UPRAVLJAČKI ULAZ AKTUATOR + u + e M + i P eu P uu u P i u i
Sng n uprvljčkom ulzu im isključivo električnu prirodu. P u uu Npon u c KOMANDNI NAPON, može biti zntno mnji od npon u. c i c U njvećem broju slučjev: u k u c gde je k konstnt pojčnj ktutor. Sng n energetskom ulzu može biti (u zvisnosti od vrste ktutor) mehničk ili električn (u nizmeničnom ili jednosmernom obliku). Vrste ktutor Elektromehnički: 1. Genertor jednosmerne struje 2. Amplidin Sttički (konvertori) ktutori 1. Isprvljči (AC/DC) 2. Čoperi (DC/DC) 3. Mgnetni pojčivči
GENERATOR JEDNOSMERNE STRUJE DINAMIČKI SISTEM R L + + u f i f R f L f N f f + e G m g, g =const. u + i Jednčine N L Diferencijlne: f d f dt di dt u f e u R f i f R i Algebrske: e u m c g f u f i f i f f g ;?; t c i
NORMALIZACIJA: Sistem bznih vrednosti bir se u zvisnosti od tog: d li je posmtrni dinmički sistem nezvisn, td se bir isto ko kod motor; ili posmtrni ktutor je podsistem u nekom složenom sistemu, td se mor voditi rčun o komptibilnosti bznih vrednosti u celom dinmičkom sistemu. Usvjnjem sledećih bznih vrednosti: u fb f fb b b b fb b fb R i u R i c i f 1 fb
Možemo sprovesti postupk normlizcije N: N u f b f fb d dt * * e * u* i* b b * f* g* u f* * f* u u i,?, t * * * * g* f * * i f* f* L R di R R R dt R e m f i i T p u i f f f f T R pi e u R i
BLOK DIJAGRAM: N: i f f -1 () u f =u c + 1 pt f f ωg e + 1 R + 1 pt i u Kod ovog ktutor vži: P u i uu f f P u i P m i eu g g g f Ako se znemre gubici n trenje, ventilciju i u gvožđu, vži: 1R Vezu između ulznog signl i izlz ktutor ovde nije moguće odrediti jednoznčno jer je sistem složen i nelinern!!! Potrebno je ktutor integristi u konkretn dinmički sistem, nime odrediti relciju u (i,?,t), ztim linerizovti model i tek td se mogu određivti prenosne funkcije i pojčnj.
Vrd Leonrdov grup PM G U M U c =U f
ISPRAVLJAČI Iz perspektive dns ktuelnih isprvljč z pogone s jednosmernim motorom treb govoriti smo o poluprovodničkim isprvljčim, s tiristorim i diodm, pri tome rešenj s diodm, neregulisne isprvljče (smo diode) i poluuprvljive isprvljče (rzne kombincije tiristor i diod) treb smo pomenuti. Delimično ćemo proučiti, pre sveg s stnovišt elektromotornog pogon, dve vrste regulisnih isprvljč: - monofzni mosni isprvljč; - trofzni mosni isprvljč. Detljno proučvnje ovih isprvljč rdi se u okviru predmet Energetski pretvrči.
Strukturn šem isprvljč: MREŽA SINHRONI- ZACIJA ( TESTERE ) P eu = V ~ I ~ cos () u c GENERATOR OKIDNIH IMPULSA UGAO PALJENJA POJAČAVAČ IMPULSA IMPULSI TIRISTORSKI MOST JEDNOSMERNI IZLAZ (P ;u ;i )
Dijgrm pretvrnj komndnog npon u c u ugo pljenj t u c u c mx u c min min mx 2 Pojčnje genertor impuls: k min mx mx min /V gi u u u c mx c min cmx
Monofzni punouprvljivi most Spreg monofznog most i jednosmernog motor i p i s v p 2V p sin t N p N s v s Q 1 i i f Q 3 u Q 4 Q 2 Ekvivlentn šem pomoću koje se može objsniti rd ovog isprvljč N - ~ + v AN - ~ + v BN A B u Q A + + - - i GA v AKA Q i B GB v AKB i A i B R - + - v R + E L e L i Anlizom rd ovog isprvljč može se utvrditi d postoji više rzličitih režim rd koji se mogu podeliti n dve osnovne grupe: - režime prekidnih struj, i - režime neprekidnih struj.
Režim prekidnih struj v 2V E v AN v BN v AN 2 3 t Mle brzine, ml elektromotorn sil. i GA i GB i 2 i A i B i A 3 t u - 2V sin( ) E 2 2 3 3 t t i p 2 3
Z sve prekidne režime vže sledeće nlitičke relcije: E f rcsin rcsin 2V 2V u E z t u 2V sin t z t Jednčin nponske rvnoteže je: di L u E R i dt
čijim se rešvnjem dobij: 2V f i t,, sin t Z R 2V sin t e R Z f t/ tg gde je: 2 2 Z L R L rctg R
U prekidnom režimu vži: i,, Rešvnjem ove jednčine po dobij se:, Zbog svoje složenosti i trnscendentne prirode ov jednčin se može rešiti smo numerički!!! Mksimln vrednost z ugo je: mx mx - Grnic prekidnog režim, posle koje nstje neprekidni režim (s kontinulnom strujom).
Srednj struj u prekidnom režimu je: 1, I i d t ili f U R R E U I, 1, Srednj vrednost isprvljenog (jednosmernog) npon je: cos cos 2 1, V U f
Zbog vremenski promenljive struje pri stlnom fluksu im se i promenljiv moment, njegov srednj vrednost je: M, I, e f Poslednji izrz predstvlj MEHANIČKU KARAKTERISTIKU u prekidnim režimim, koj je očigledno nelinern.
Režimi s neprekidnim strujm v 2V v AN v BN v AN Veće brzine i veliko operećenje. E i GA i GB i i A i B i A 2 2 2 t 3 () t 3 (b) t 3 (c) U 2 v 2V AN v BN v AN 3 t (d) 2 t 3 (e)
Anlitičke relcije koje vže u režimu neprekidnih struj. Srednj vrednost isprvljenog npon je: Tkođe vži i relcij: 2 2V U cos U E R I R I f Sd se može izvesti sttičk krkteristik: 2 2 V R cos I Dok je MEHANIČKA KARAKTERISTIKA linern i glsi: 2 2 V R cos f f 2 f f M e
[o/min] M emin Grnic prekidnosti L d = o 3 45 6 6 75 4 3 2 1 8 6 4 2-2 -4-6 -8 9 15 12 135 15 18 prekidni režim gr f egr gr I M,, mx M e neprekidni režim
Prenosn funkcij most Most je nelinern sistem! Pojčnje se određuje linerizcijom. U ( ) V [] k mos U 2 2 cos 3 cos15 V, 13V V/ 3 15
U dinmičkim režimim most unosi trnsportno kšnjenje, međutim, zbog pojednostvljenj nlize most se može predstviti ko čln s kšnjenjem prvog red: G mos p k 1 mos Gde je: T d srednje vreme kšnjenj koje je z monofzni most npjn iz nizmenične mreže s 5Hz: T d pt 1 T 1 1 5 ms 2 2 2 2 f Promen ugl pljenj se može dogoditi bilo kd, dok promen npon nstje tek nkon uključenj odgovrjućeg tiristor. d u 1 2 U 1 U 2 1 2 3 4 T d
Ukupno pojčnje isprvljč V kis kgi kmos, 13 mx min / u c mx U prksi je: min mx 1 3 15 16 Prenosn funkcij isprvljč: G is p k is 1 pt d
Trofzni tiristorski most Ov konfigurcij isprvljč dns se njčešće koristi u prksi. Principijeln šem trofznog most dt je n slici. - v n + i s Q 1 Q 3 Q 5 i G3 i G1 i i G5 n - + v bn i sb b i 3 i 6 i 1 i 4 i 5 i 2 u - v cn + i sc c i G6 i G4 Q 6 Q 4 Q 2 i G2
2V v v b v bc v c 2 t Kod ovog nčin isprvljnj tkođe postoje režimi s prekidnom i neprekidnom strujom. Režim PREKIDNIH STRUJA nećemo proučvti iz dv rzlog: zbog višefznog isprvljnj ovj režim se ne jvlj često; nliz režim prekidnih struj je u principu ist kod svih vrst isprvljnj.
Režim neprekidnih struj isprvljčki režim rd v 2E V v cb v b v c v bc v b v c v cb v b v c 2 t 3 i G1 i G2 i G3 i G4 i G5 i G6 i u /3 2 2 2 2 2 2 i 5 i 6 i 1 i 2 i 3 i 4 i 5 i 6 i 1 i 4 i 5 i 6 i 1 i 2 i 3 i 4 i 5 i 6 t 3 t 3 t 3 t 3 t 3 t 3 t 2 3 v cb v b v c v bc v b v c v cb v b i s 2 t 3 2 t 3
Režim neprekidnih struj, invertorski režim rd v 2V v cb v b v c v bc v b v c v cb v b v c E i G1 2 t 3 t 2 i /3 3 G2 t i 2 3 G3 t i 2 3 G4 t 2 3 i G5 t i 2 3 G6 t 2 3 i i 3 i 4 i 5 i 6 i 1 i 2 i 3 i 4 i 5 i 3 i 4 i 5 i 6 i 1 i 2 i 3 i 4 t u 2 3 t 2 3 E v b i s v bc v c v bc v cb v b v b v c v cb 2 t 3
Srednj struj je: f R U I, Mehničk krkteristik, koj je linern je: e f f M R V 2 cos 2 3 Fmilije mehničkih krkteristik z rzličite uglove pljenj dte su n slici.
[o/min] 15 = o =3 o 1 5 Grnic prekid L d = Prekidni režim =45 o =6 o =75 o -5 5 1 15 2 25 Neprekidni režim M enom =9 o =15 o M e [Nm] -1-15 =12 o =135 o =15 o =18 o
Pojčnje trofznog most je: k mos o U 3 2 cos 3 cos15 V, 195V V/ 3 15 o Srednje vreme kšnjenj: T d 1 T 1 1 1, 66ms 2 6 2 6 f
ČETVOROKVADRANTNI POGON Vžno je istći d jedn punouprvljivi most obezbeđuje rd pogonu smo u dv kvdrnt. Rd u četiri kvdrnt može se ostvriti: - prevezivnjem jednog isprvljč, u slučjevim kd se ne zhtev brzi prelzk iz jedne u drugu polurvn; - ntiprlelno povezivnje s odvojenim uprvljnjem (bez kružne struje), kod brzih prelzk (njčešće u prksi); - ntiprlelno povezivnje s sglsnim uprvljnjem (s kružnom strujom), kod vrlo brzih prelzk iz jedne u drugu polurvn. Kod rd s kružnom strujom vži: U 1 2 C1 C1 U C2 u ( t) u ( t) C2
Četvoro- kvdrtni rd s preklopnikom Regulcij brzine z mle brzine revers! Logičko kolo: - promen stnj prekidč smo kd je i = - položj prekidč u funkciji od znk i * L d * Reg. brzine * i i Reg. struje u c 6x L1 L2 L3 M DB i * i Logičko kolo
Četvoro-kvdrtni rd s dv nti-prleln most (rzdeljeno uprvljnje) L d * Reg. brzine * i Reg. struje u c 6x L1 L2 L3 M DB i 6x i i * * i Logičko kolo isti hldnjk
Četvoro-kvdrntni rd s kružnom strujom i 1 L c { 1L1 1L2 1L3 C1 i L d M { 2L1 2L2 2L3 C2 DB L c i 2
Četvoro-kvdrntni rd s kružnom strujom (sglsno uprvljnje) Koristi se z ostvrivnje brzih revers (promene znk) moment. C 1 ISP. C 1 ISP. C 2 INV. C 2 INV. 12 18 o m e C 1 INV. C 2 ISP. C 1 INV. C 2 ISP.
U Dijgrm trenutnih vrednosti npon u ( t) u ( t) C1( 1) UC2( 2) C1 C2 u () t C1 o C1 45 C2 135 smo z o C1 C2 o 9 o C2 45 C1 135 kružn struj 9 u ( t) u ( t) C1 C2 C1 C2 o t u () t C2 u ( t) u ( t) C1 C2 t
Vrd Leonrdov grup zmjc PM g G i M DB Ref. Reg V c A i f
ČOPERI U ZAVISNOSTI U KOJIM KVADRANTIMA JE MOGUĆ RAD, DELIMO IH NA KLASE: A, B, C, D i E
U U U I I I Kls A Kls B Kls C U U I I Kls D Kls E
ČOPER KLASE A (spuštč npon) N slici je prikzn šem ovog čoper i dijgrmi krkterističnih veličin u režimu s prekidnom strujom i u režimu s neprekidnom strujom. i s U I + - V Q 1 i G1 i D D 1 v AK1 i - E U L R + vr + - - e L + U t on T V
u (t), e(t) i (t) i g1 (t) ČOPER KLASE A Režim s prekidnom strujom U t on T p V 1.5.2.4.6.8.1.12.14.16.18.2 t = Vreme [s] 4 V 1V, e4v R 1, L 1mH T, 2s F 5Hz p p 2.2.4.6.8.1.12.14.16.18.2 t = Vreme [s] 1 5.2.4.6.8.1.12.14.16.18.2 t = Vreme [s]
u (t), e(t) i (t) i g1 (t) ČOPER KLASE A Režim s neprekidnom strujom 1 V 1V,.5 e 4V R L T F p p 1, 1mH,2s 5Hz.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 15 1 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] I 2 I 1 1 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s]
ČOPER KLASE B (podizč npon) Šem i dijgrm krkterističnih veličin u režimu s neprekidnom strujom je dt n slici. i s U D 2 I + - V Q 2 i G2 i Q + v AK2 i U L R + - + - e L v R + - E ()
ČOPER KLASE B U T p t T p on V V 1V, e11v R 1, L 1mH T, 2s F 5Hz p p
i s (t) u (t), e(t) i (t) i g2 (t) ČOPER KLASE B Režim s neprekidnom strujom 1.5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] -5-1.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 1 I 1 I 2 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] -5-1.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] i D2 =i s
ČOPER KLASE C Ovj čoper omogućv rd u dv kvdrnt i predstvlj kombinciju prethodn dv. Šem i krkteristični dijgrmi dti su n slici. i s U I + - V Q 1 i G1 Q 2 i G2 i Q1 i Q2 D 2 i D2 L i R D 1 i D1 U + - - + vr e L + - E
ČOPER KLASE C V 1V, e4v R 1, L 1mH T, 2s F 5Hz p p U t on T p V
i s (t) u (t), e(t) i (t) i g1 (t) Čoper klse C Režim rd s neprekidnom strujom 1.5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 4 2 i Q1 i D1 i Q2 i D2-2.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 1 I 1 I 2 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 4 2-2.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s]
ČOPER KLASE D Šem čoper: i s U I Q 1 D 2 V i G1 i L R + - + - e L + v R U D 1 Q 2 E + - i G2
i s (t) u (t), e(t) i (t) i g1 (t) ČOPER KLASE D Režim rd s neprekidnom strujom 1.5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 15 1 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 1 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 15 1 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] V 1V, e4v R 1, L 1mH T, 2s F 5Hz p p
ČOPER KLASE E Kombincij dv čoper klse C omogućv četvoro-kvdrntni rd. Šem čoper je n slici. Q 2 - D 4 - ON D 2 - D 3 - ON U Q 1 - Q 4 - ON D 1 - Q 4 - ON I Q 2 - Q 3 - ON Q 2 - D 3 - ON D 1 - Q 4 - ON D 1 - D 4 - ON i s - V + - Q 1 Q 2 D 1 D 2 L R i + - + - e L U v R E + - Q 3 D 4 Q 4 D 3 v D +
ČOPER KLASE E V 1V, e4v R 1, L 1mH T, 2s F 5Hz p p
i s (t) u (t), e(t) i (t) i g1 (t) Čoper klse E Režim rd s neprekidnom strujom 1.5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 15 1 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 1 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s] 15 1 5.2.22.24.26.28.3.32.34.36.38.4 t = Vreme [s]
Svremeni elektromotorni pogon s motorom jednosmerne struje npjnim iz čoper L u dc u C R k Čoper M DB i