Серво стабилизатор на напрежение
До серво стабилизатор на напрежението е управляващ механизъм със затворен цикъл, който служи за поддържане на балансирано 3 или еднофазно изходно напрежение въпреки колебанията на входа поради небалансирани условия. Повечето индустриални натоварвания са трифазни асинхронни двигатели и в реална фабрична среда напрежението в 3 фази рядко се балансира. Кажете например, ако измерените напрежения са 420, 430 и 440V, средното е 430V, а отклонението е 10V.
Процентът на дисбаланс се дава от
(10V X 100) / 430V = 2,3% Вижда се, че 1% дисбаланс на напрежението ще увеличи загубите на двигателя с 5%.
По този начин дисбалансът на напрежението може да увеличи загубите на двигателя от 2% на 90% и следователно температурата също се повишава с прекомерно количество, което води до допълнителни увеличени загуби и намалена ефективност. Следователно се предлага да се предприеме проект за поддържане на балансирано изходно напрежение във всичките 3 фази.
Монофазни:
Той се основава на принципа на векторното добавяне на напрежение A.C към входа, за да се получи желаният изход с помощта на трансформатор, наречен Buck-Boost transformer (T), вторичният от които е свързан последователно с входното напрежение. Първичното на същото се захранва от монтиран променлив трансформатор (R). В зависимост от съотношението на първичното към вторичното напрежение, индуцираното напрежение на вторичното идва във фаза или извън фаза въз основа на колебания на напрежението . Променливият трансформатор обикновено се захранва от входящото захранване в двата края, докато потупването на около 20% от намотката се приема като фиксирана точка за първичната част на трансформатора Buck-Boost. Следователно променливата точка на автотрансформатора е способна да достави 20% от фазовото напрежение, което се използва за повдигане, докато 80% е във фаза с входното напрежение и се използва за усилване. Движението на чистачките на променливия трансформатор се контролира чрез засичане на изходното напрежение към управляваща верига, която решава посоката на въртене на синхронния двигател, подаван през двойка TRIAC към неговата фазова намотка.
3-фазна балансирана корекция на входа:
За работа с малък капацитет, да кажем около 10KVA, понастоящем се вижда, че се използва двойно навита вариация, елиминирайки трансформатора Buck-Boost на самия променлив трансформатор. Това ограничава движението на чистачките на променлива до 250 градуса, тъй като везната се използва за вторичната намотка. Въпреки че това прави системата икономична, тя има сериозни недостатъци по отношение на нейната надеждност. Отрасловият стандарт никога не приема такава комбинация. В области с разумно балансирано входно напрежение се използват и трифазни сервоконтролирани коректори за стабилизиран изход, докато се използва единичен трифазен вариатор, монтиран от един синхронен двигател и единична контролна карта, отчитаща двуфазното напрежение от три. Това е много по-икономично и полезно, ако входните фази са разумно балансирани. Той има недостатъка, че докато се извършва сериозно неравновесие, изходът е пропорционално небалансиран.
3-фазна небалансирана корекция на входа:
Три серийни трансформатора (T1, T2, T3), всяка секунда от които се използва, по един във всяка фаза, който добавя или изважда напрежението от входното захранващо напрежение, за да достави постоянно напрежение във всяка фаза, като по този начин прави балансирания изход от небалансиран вход. Входът към първичната част на серийния трансформатор се подава от всяка фаза от един всеки променлив автотрансформатор (Variac) (R1, R2, R3), чийто чистачка е свързан към синхронен двигател с променлив ток (2 намотки) (M1, M2 M3). Двигателят получава захранване с променлив ток за всяка от своите намотки чрез превключване на тиристора за въртене по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка, за да даде възможност за желано изходно напрежение от променливата към първичната част на серийния трансформатор, било във фаза или извън фаза, за извършване на събиране или изваждане според изискванията на вторичния трансформатор за поддържане на постоянно и балансирано напрежение на изхода. Обратната връзка от изхода към управляващата верига (C1, C2, C3) се сравнява с фиксирано референтно напрежение чрез сравнителни нива, образувани от операционни усилватели, за да задейства TRIAC в крайна сметка според необходимостта от задействане на двигателя.
Тази схема се състои главно от управляваща верига, 1фазен серво асинхронен двигател, свързан към променливотоково захранване на първичен трансформатор за всяка фаза.
- Контролна верига, състояща се от компаратор на прозорци, окабелен около транзистори и усилване на напрежението на RMS сигнал за напрежение от IC 741, е монтирана в Multisim и е симулирана за различни условия на работа на входа, осигурявайки изстрелване на TRIAC, които биха управлявали фазово изместен асинхронен двигател, е необходима посока който контролира въртенето на чистачката на вариатора.
- Въз основа на максималните и минималните стойности на колебанията на напрежението, серийният трансформатор и управляващите трансформатори са проектирани, използвайки стандартна формула, съответстваща на предлаганите в търговската мрежа железни ядра и супер емайлирани размери на медната тел преди навиване на същите за използване в проекта.
Технология:
В балансирана 3-фазна енергийна система всички напрежения и токове имат еднаква амплитуда и са изместени по фаза на 120 градуса един от друг. Това обаче не е възможно практически, тъй като небалансираните напрежения могат да доведат до неблагоприятни ефекти върху оборудването и електрическата разпределителна система.
При небалансирани условия разпределителната система ще понесе повече загуби и отоплителни ефекти и ще бъде по-малко стабилна. Ефектът от дисбаланса на напрежението също може да бъде вреден за оборудване като асинхронни двигатели, силови електронни преобразуватели и задвижвания с регулируема скорост (ASD). Сравнително малък процент дисбаланс на напрежението с трифазен двигател води до значително увеличение на загубите на двигателя, което води и до намаляване на ефективността. Разходите за енергия могат да бъдат сведени до минимум в много приложения чрез намаляване на мощността на двигателя, загубена поради дисбаланс на напрежението.
Процент дисбаланс на напрежението се определя от NEMA като 100 пъти отклонението на линейното напрежение от средното напрежение, разделено на средното напрежение. Ако измерените напрежения са 420, 430 и 440V, средното е 430V, а отклонението е 10V.
Процентният дисбаланс се дава от (10V * 100 / 430V) = 2,3%
По този начин 1% дисбаланс на напрежението ще увеличи загубите на двигателя с 5%.
Следователно дисбалансът е сериозен проблем с качеството на захранването, засягащ главно разпределителни системи с ниско напрежение и поради това се предлага в проекта да се поддържа балансирано напрежение по отношение на величината във всяка фаза, като по този начин се поддържа балансирано напрежение в линията.
ВЪВЕДЕНИЕ:
А.С. Стабилизаторите на напрежението са предназначени за получаване на стабилизиран променлив ток захранване от флуктуацията на входящата мрежа. Те намират приложение във всяка област на електрическата, електронната и много други индустрии, изследователски институти, изпитателни лаборатории, образователни институции и др.
Какво е дисбаланс:
Състоянието на дисбаланс се отнася до състоянието, когато 3-фазните напрежения и токове нямат еднаква амплитуда, нито една и съща фазова промяна.
Ако едното или и двете от тези условия не са изпълнени, системата се нарича небалансирана или асиметрична. (В този текст по подразбиране се приема, че формите на вълните са синусоидални и по този начин не съдържат хармоници.)
Причини за дисбаланс:
Системният оператор се опитва да осигури балансирано системно напрежение на PCC между разпределителната мрежа и вътрешната мрежа на клиента.
Изходните напрежения в трифазната система зависят от изходните напрежения на генераторите, импеданса на системата и тока на натоварване.
Тъй като обаче се използват предимно синхронни генератори, генерираните напрежения са силно симетрични и поради това генераторите не могат да бъдат причина за дисбаланс. Връзките при по-ниски нива на напрежение обикновено имат висок импеданс, което води до потенциално по-голям дисбаланс на напрежението. Импедансът на системните компоненти се влияе от конфигурацията на въздушните линии.
Последици от дисбаланса на напрежението:
Чувствителността на електрическото оборудване към дисбаланс се различава при различните уреди. Кратък преглед на най-често срещаните проблеми е даден по-долу:
а) Индукционни машини:
Това са a.c. синхронни машини с вътрешно индуцирани въртящи се магнитни полета, чиято величина е пропорционална на амплитудата на директните и / или обратните компоненти. Следователно в случай на небалансирано захранване, въртящото се магнитно поле става елиптично вместо кръгло. по този начин индукционните машини се сблъскват главно с три вида проблеми поради дисбаланса на напрежението
1. Първо, машината не може да произведе пълния си въртящ момент, тъй като обратно въртящото се магнитно поле на системата с отрицателна последователност произвежда отрицателен спирачен момент, който трябва да бъде изваден от основния въртящ момент, свързан с нормалното въртящо се магнитно поле. Следващата фигура показва различните характеристики на приплъзване на въртящия момент на индукционна машина при небалансирано захранване
2. На второ място, лагерите могат да претърпят механични повреди поради индуцирани компоненти на въртящия момент при двойна системна честота.
3. И накрая, статорът и особено роторът се нагряват прекомерно, което може да доведе до по-бързо термично стареене. Тази топлина се причинява от индукцията на значителни токове от бързо въртящото се (в относителния смисъл) обратно магнитно поле, както се вижда от ротора. За да може да се справи с това допълнително нагряване, двигателят трябва да бъде намален, което може да изисква инсталиране на машина с по-голяма мощност.
ТЕХНО-ИКОНОМИКА:
Дисбалансът на напрежението може да причини преждевременна повреда на двигателя, което не само води до непланирано изключване на системата, но също така причинява големи икономически загуби.
Ефектите от ниско и високо напрежение върху двигателите и свързаните с тях промени в производителността, които могат да се очакват, когато използваме напрежения, различни от посочените на табелката, са дадени, както следва:
Ефекти от ниско напрежение:
Когато двигателят е подложен на напрежение под номиналната табелка, някои от характеристиките на двигателя ще се променят леко, а други драстично.
Количеството мощност, изтеглена от линията, трябва да бъде фиксирано за фиксирано количество товар.
Количеството мощност, която черпи двигателят, има груба корелация с напрежението към тока (ампера).
За да се запази същото количество енергия, ако захранващото напрежение е ниско, увеличаването на тока действа като компенсация. Въпреки това е опасно, тъй като по-високият ток води до натрупване на повече топлина в двигателя, което в крайна сметка разрушава двигателя.
По този начин недостатъците на прилагането на ниско напрежение са прегряването на двигателя и двигателят е повреден.
Началният въртящ момент, въртящият момент и въртящият момент на изтегляне на голямо натоварване (асинхронни двигатели) въз основа на приложеното напрежение на квадрат.
Като цяло, 10% намаление от номиналното напрежение може да доведе до нисък начален въртящ момент, изтегляне и издърпване на въртящия момент.
Ефекти от високо напрежение:
Високото напрежение може да доведе до насищане на магнитите, което да накара двигателя да изтегли прекомерен ток, за да намагнетира желязото. По този начин високото напрежение също може да доведе до повреда. Високото напрежение също намалява фактора на мощността, което води до увеличаване на загубите.
Двигателите ще толерират определени промени в напрежението над проектното напрежение. Когато крайностите над проектното напрежение ще доведат до повишаване на тока със съответните промени в отоплението и съкращаване на живота на двигателя.
Чувствителността на напрежението засяга не само двигателите, но и други устройства. Соленоидите и намотките, намиращи се в релета и стартери, понасят ниско напрежение по-добре, отколкото високо напрежение. Други примери са баластите във флуоресцентни, живачни и натриеви осветителни тела с високо налягане и трансформатори и лампи с нажежаема жичка.
Като цяло е по-добре за оборудването, ако сменим крановете на входящите трансформатори, за да оптимизираме напрежението в пода на завода до нещо, близко до номиналните стойности на оборудването, което е основната концепция зад предложената концепция за стабилизация на напрежението в проекта.
Правила за определяне на захранващото напрежение
- Малките двигатели са по-чувствителни към свръхнапрежение и насищане, отколкото големите двигатели.
- Еднофазните двигатели са склонни да бъдат по-чувствителни към пренапрежение от 3-фазните двигатели.
- U-рамковите двигатели са по-малко чувствителни към пренапрежение, отколкото T-рамките.
- Премиум ефективност Super-E двигателите са по-малко чувствителни към свръхнапрежение, отколкото стандартните двигатели с ефективност.
- 2 и 4-полюсните двигатели са по-малко засегнати от високо напрежение, отколкото 6- и 8-полюсните конструкции.
- Пренапрежението може да увеличи ампеража и температурата дори на леко натоварени двигатели
- Ефективността също е засегната, тъй като намалява с ниско или високо напрежение
- Коефициентът на мощност намалява с високо напрежение.
- Пусковият ток се покачва с по-високо напрежение.
Получете повече знания за различни електронни концепции и схеми, като направите някои мини проекти за електроника на инженерно ниво.
