istosmjerni elektromotorni pogoni – – istosmjerni pretvara Či i i
Post on 14-Jan-2016
123 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
ISTOSMJERNI ELEKTROMOTORNI POGONI – – ISTOSMJERNI PRETVARAČI II.
ANALIZA U USTALJENOM STANJU
Analiza se može provesti:
– računanjem sa srednjim vrijednostima napona i struja,
– računanjem sa stvarnim valnim oblicima (tj. uzimanjem u obzir har- monika).
Računanje sa srednjim vrijednostima ima opravdanje u tome što je korisni moment srednji moment. To je moment koji se prenosi na teret. Strujni harmonici ne doprinose srednjem momentu. No, doprinose armaturnim gubicima, jer povećavaju efektivnu struju motora.
Ako se traži vršna struja, armaturni gubici i točno poznavanje vremenskog tijeka elektromagnetskog momenta treba izračunati valni oblik armature struje.
Uzet ćemo da je brzina vrtnje konstantna i da se radi o nezavisnom motoru.
Analiza usrednjavanjem
Srednja armaturna struja iznosi:
aR
EVI
dc
av
gdje je:
sdVV dc
Vs je napon napajanja armature, a d faktor opterećenja. Elektromagnetski moment je:
avav IKT b
Kombiniranjem ovih jednadžbi i jednadžbe:
mbKE
dobije se:
Nm)(
ava
mbsb
R
KdVKT
Normiranjem:
b
mmn
b
sa
b
aban V
VV
V
RIR
,,
dobije se:
an
mnn
b
abb
b
mbsb
b
b
ben R
dV
V
RIKV
KdVK
V
TV
T
T
)(av
aR
EVI
dc
av
avav IKT b
enan TR
mn
ndV
Normirane karakteristike moment-brzina vrtnje, parametar je faktor opterećenja i napon napajanja.
Iz ovih karakteristika može se očitati moment kod određene brzine vrtnje, ako je poznat d, Vn i Ran.
an
mnnen R
dVT
Armaturni napon i armaturna struja u neisprekidanom načinu rada
Analiza proračunom valnih oblika
Traži se vremenski tijek struje i vremenski tijek momenta (uključeni su harmonici), i u neisprekidanom i u isprekidanom načinu rada.
Neisprekidani način rada
TtdTt
iLiRE
dTtt
iLiREV
aaaa
aaaas
d
d0
0d
d
Rješenje ovih jednadžbi je:
dTttTtdTIR
Eti
R
LTdTTI
R
EVti
aa
aa
T
t
aT
t
aa
a
aa
T
t
aT
t
a
sa
11
0
11
ee1)(
0ee1)(
aT
T
a
T
dT
s
aaT
T
a
T
dT
s
a R
E
R
V
IR
E
R
V
Ia
a
a
a
1e
1e
e1
e1
01
Vrijednost d kod koje nastupa isprekidana struja dobije se izjednačavanjem Ia0 s nulom:
1e1ln aT
T
s
ac V
E
T
Td
Uočite da je dc ovisan o omjeru T/Ta i o omjeru E/Vs. Ili napisana pomoću sklopne frekvencije fc:
1e1ln
1
acTf
sacc V
ETfd
1e1ln
1
acTf
sacc V
ETfd
acTf
cd
Armaturni napon i armaturna struja u isprekidanom načinu rada
Isprekidani način rada
0)(d
d0
0)0(0d
d
dTtidTttdTt
iLiRE
idTtt
iLiREV
xaxa
aaa
aa
aaas
Rješenje ovih jednadžbi je:
TtdTtti
dTttdTR
EIti
dTtR
EVti
xa
xT
dTt
a
T
dTt
aa
T
t
a
sa
aa
a
0)(
e1e)(
0e1)(
1
E
RITt
R
EVI
aaax
T
dT
a
sa
a
1
1
1ln
e1
Četverokvadrantni istosmjerni pretvarač
Strujna i naponska opteretivost komponenti
Promatramo ovaj istosmjerni pretvarač. Uzmimo da je armaturna struja nevalovita. Neka je najveća dopustiva armaturna struja Imaks.
Struja tranzistora i diode u motornom načinu rada
maxav
max
2max
rms
2
12
1)(
2
Id
I
Id
dTTT
II
D
T
rmsTI
avDI
d
Najveći radni napon na diodama i tranzistorima iznosi Vs.
Struja kompo-nente normi-rana na Imax.
Pulzacije momenta
Treba naći harmonike armaturne struje. Rezultat Fourierove analize je:
2222
av
1av
cos,22
,2
j,2
sin2
,
)sin()(
aca
an
cnc
acancs
na
a
nnnc
n
na
LnR
RdTn
T
LnRZdTn
n
VA
R
EVI
tnZ
AIti
Amplituda pulzirajućeg momenta zbog osnovnog harmonika struje iznosi:
2sin
22221
11
dT
LR
VI
IKT
c
aca
sa
abe
ili izraženo pomoću d:
dLR
VI
aca
sa
sin
22221
Ako je d = 0,5, osnovni harmonik struje je maksimalan. Ako je d = 1,0, nema pulzacija momenta. Trenutačni elektromagnetski moment iznosi:
ehe TTtT av)(
Normiranjem se dobije:
dEdV
V
LR
R
REdVLR
dV
IK
IK
T
T
s
s
aca
a
a
s
aca
s
b
abe
sin2
sin2
222
222
av
1
av
1
222111
11av
1
cos,cos2
sinsincos
2
aca
a
ss
e
LR
Rk
VE
d
dk
VE
d
d
T
T
d
av
l
1
1
T
T
ke
sV
E
Normirana pulzacija momenta uzrokovana osnovnim harmonikom struje u ovisnosti o faktoru opterećenja
s
e
VE
d
dk
T
T
sin1
av
1
Kako smanjiti pulzirajući moment? Pitanje se svodi na pitanje kako smanjiti:
dLR
VI
aca
sa
sin
22221
Ako je fiksan napon napajanja Vs, preostaju samo dvije varijable: sklopna frekvencija fc i armaturni induktivitet La. Uočite da se ne može upotrijebiti d, on ovisi o brzini vrtnje i momentu tereta.
Još primijetimo da su armaturni gubici:
dLR
VII
III
RIP
aca
sa
ac
sin2
2 222
11
21
2avrms
2rms
Zadatak 7.1.
Nezavisni motor napaja se iz čopera čiji je ulazni napon 180 V. Motor će se upotrijebiti kod malih brzina vrtnje, pa pulzacije momenta ne smiju biti veće od 2 % nazivnog momenta kod 300 okr/min. Odgovorite na sljedeća pitanja:
– Da li motor odgovara navedenoj primjeni?
– Ako ne odgovara, na koliko treba povisiti sklopnu frekvenciju da bi pulzacije momenta bile najviše 2 % nazivnog momenta?
– Kako veliku prigušnicu treba dodati u seriju s armaturom moto-ra da bi pulzacije momenta bile najviše 2 % nazivnog momenta?
Podatci motora: 3 KS, 1500 okr/min, Ra = 0,8 Ω, La = 0,003 mH, Kb = 0,764 V/rad/s, fc = 500 Hz
Rješenje
Nazivni moment:
Nm25,1460/15002
6,7453
erT
Dopušteni pulzirajući moment:
Nm285,025,1402,002,0 erT
Da bi našli osnovni harmonik struje, treba naći d. On se približno određuje iz pretpostavke da motor daje nazivni moment kod 300 okr/min:
216,0
180
8,0764,025,14
603002
764,0av
d
V
RKT
K
V
RIE
V
Vd
s
ab
ermb
s
a
s
a
Nm8,56,7764,0
A6,7
216,0sin)003,05002(8,0
1802sin
2
1
1
222221
e
a
aca
sa
T
I
dLR
VI
Računamo pulzirajući moment osnovnog harmonika:
11 abe IKT
Prema tome, pulzirajući moment znatno prekoračuje dopušteni (0,285 Nm).
Računamo na koliko treba povisiti sklopnu frekvenciju. Amplituda osnovnog harmonika ne smije biti veća od:
A373,0764,0
285,01 b
e
K
T
dLR
VI
aca
sa
sin
22221
kHz23,102
rad/s64278
003,0
8,0
373,0003,0
216,0sin1804sin4
11
1
2
2
222
22
2
2
2dop1
22
22
1
cc
c
a
a
aa
sc
f
L
R
IL
dV
Koliku treba dodati prigušnicu?
aa
a
ac
sex L
L
R
I
dVL
2
2
2dop1
22
22 sin4
mH5,71003,05002
8,0
373,0)5002(
216,0sin18042
222
22
exL
aa
a
ac
sex L
L
R
I
dVL
2
2
2dop1
22
22 sin4
top related