Servospændingsstabilisator

Servospændingsstabilisator

Til servo spændingsstabilisator er en lukket kredsløbskontrolmekanisme, der tjener til at opretholde en afbalanceret 3 eller enfaset spændingsoutput på trods af udsving ved indgangen på grund af ubalancerede forhold. De fleste af de industrielle belastninger er 3-faset induktionsmotorbelastninger, og i et ægte fabriksmiljø er spændingen i 3 faser sjældent afbalanceret. Sig f.eks. Hvis de målte spændinger er 420, 430 og 440V, er gennemsnittet 430V og afvigelsen er 10V.

Procentdelen af ​​ubalance er givet af

(10V X 100) / 430V = 2,3% Det ses, at 1% spændingsubalance øger motortabene med 5%.

Således kan spændingsubalance øge motortabene fra 2% til 90%, og temperaturen stiger således også for meget, hvilket resulterer i yderligere øgede tab og reduceret effektivitet. Derfor foreslås det at tage et projekt op for at opretholde en afbalanceret udgangsspænding i alle 3 faser.

Enkelt fase:

Det er baseret på princippet om vektortilførsel af AC-spænding til indgangen for at få det ønskede output ved hjælp af en transformer kaldet Buck-Boost-transformer (T), hvis sekundære er forbundet i serie med indgangsspændingen. Den primære af den samme tilføres fra en motormonteret variabel transformer (R). Afhængig af forholdet mellem primær og sekundær spænding kommer den inducerede spænding af sekundæren enten i fase eller ud af fase baseret på spændingsudsving . Den variable transformer tilføres normalt fra inputforsyningen i begge ender, mens der tappes på omkring 20% ​​af viklingen, som et fast punkt for den primære af Buck-Boost-transformeren. Auto-transformerens variable punkt er derfor i stand til at levere 20% ud af fasespænding, der bruges til bukkeoperation, mens 80%, som er i fase med indgangsspændingen og bruges til at booste driften. Viskerens bevægelse af den variable transformer styres ved at registrere udgangsspændingen til et kontrolkredsløb, der bestemmer rotationsretningen for den synkronmotor, der føres gennem et par TRIAC'er til dens splitfasevikling.

3-faset afbalanceret inputkorrektion:

For drift med lav kapacitet, siger ca. 10KVA, ses det for tiden, at der anvendes en dobbelt sårvariac, der eliminerer Buck-Boost-transformeren på selve den variable transformer. Dette begrænser viskerens bevægelse til en variac til 250 grader, da vægten bruges til sekundærviklingen. Selvom dette gør systemet økonomisk, har det alvorlige ulemper med hensyn til dets pålidelighed. Industristandarden accepterer aldrig en sådan kombination. I områder med rimelig afbalanceret indgangsspænding anvendes trefasede servostyrede korrektioner også til stabiliseret udgang, mens en enkelt trefasevariac anvendes monteret af en synkron motor og et enkelt kontrolkort, der registrerer tofasespændingen ud af tre. Dette er meget mere økonomisk og nyttigt, hvis inputfaser er rimeligt afbalancerede. Det har den ulempe, at mens alvorlig ubalancering finder sted, er output proportionalt ubalanceret.

3-faset ubalanceret inputkorrektion:

Tre serietransformatorer (T1, T2, T3), hvoraf hvert sekund bruges, en i hver fase, der enten tilføjer eller trækker spændingen fra indgangsforsyningsspændingen for at levere konstant spænding i hver fase og derved frembringer det afbalancerede output fra ubalanceret indgang. Indgangen til det primære i serietransformatoren tilføres fra hver fase fra en hver variabel autotransformer (Variac) (R1, R2, R3), hvis visker er koblet til en vekselstrømsdelt fase (2 spoler) synkronmotor (M1, M2 M3). Motoren modtager vekselstrømforsyning for hver af sine spoler gennem tyristorkobling til enten med eller mod uret rotation for at muliggøre ønsket udgangsspænding fra variacen til den primære i serietransformatoren, enten i fase eller ud af fase, for at udføre addition eller subtraktion som krævet ved sekundærtransformatoren for at opretholde en konstant og afbalanceret spænding ved udgangen. Feedback fra udgangen til kontrolkredsløbet (C1, C2, C3) sammenlignes med en fast referencespænding af niveaukomparatorer dannet ud af op-forstærkere for i sidste ende at udløse TRIAC ifølge behovet for at aktivere motoren.

Denne ordning består hovedsageligt af et kontrolkredsløb, enfaset servoinduktionsmotor koblet til en variabel tilførsel af primær af en serietransformator for hver fase.

• Kontrolkredsløb bestående af en vindueskomparator kablet rundt transistorer og RMS-fejlsignalspændingsforstærkning af IC 741 er rigget op i Multisim og simuleres til forskellige indgangsdriftsbetingelser, der sikrer, at fyring af TRIAC'erne, der vil betjene kondensatorens faseskiftede induktionsmotor, kræves retning der styrer rotation af variaceviskeren.
• Baseret på de maksimale og minimale værdier af spændingsudsving, er serietransformatorer og kontroltransformatorer designet ved hjælp af standardformel, der matcher den kommercielt tilgængelige jernkerne og den superemaljerede kobbertrådstørrelse, inden den opvikles den samme til brug i projektet.

Teknologi:

I et afbalanceret 3-faset elsystem har alle spændingerne og strømmen den samme amplitude og faseforskydes 120 grader fra hinanden. Det er dog ikke muligt praktisk, da ubalancerede spændinger kan resultere i uønskede virkninger på udstyr og det elektriske distributionssystem.

Under ubalancerede forhold vil distributionssystemet medføre flere tab og varmeeffekter og være mindre stabilt. Virkningen af ​​ubalance i spænding kan også være skadelig for udstyr såsom induktionsmotorer, elektroniske effektomformere og frekvensomformere (ASD'er). En relativt lille procentdel af ubalance i spænding med trefaset motor resulterer i en signifikant stigning i motortab, hvilket også medfører et fald i effektiviteten. Energiomkostninger kan minimeres i mange applikationer ved at reducere det motoreffekt, der går tabt på grund af ubalance i spændingen.

Ubalance i procent spænding er defineret af NEMA som 100 gange afvigelsen fra linjespændingen fra den gennemsnitlige spænding divideret med den gennemsnitlige spænding. Hvis de målte spændinger er 420, 430 og 440V, er gennemsnittet 430V, og afvigelsen er 10V.

Procent ubalance er givet af (10V * 100 / 430V) = 2,3%

Således vil 1% spændingsubalance øge motortabene med 5%.

Derfor er ubalance et alvorligt strømkvalitetsproblem, der hovedsagelig påvirker lavspændingsdistributionssystemer, og det foreslås derfor i projektet at opretholde en afbalanceret spænding med hensyn til størrelsen i hver fase og således opretholde en afbalanceret linjespænding.

INTRODUKTION:

AC-spændingsstabilisatorer er beregnet til at opnå et stabiliseret AC forsyning fra svingende indgående lysnettet. De finder applikationer inden for alle områder af elektriske, elektroniske og mange andre industrier, forskningsinstitutioner, der tester laboratorier, uddannelsesinstitutioner osv.

Hvad er ubalance:

Ubalancetilstand refererer til tilstanden, når de 3-fasede spændinger og strømme ikke har den samme amplitude eller den samme faseforskydning.

Hvis en eller begge af disse betingelser ikke er opfyldt, kaldes systemet ubalanceret eller asymmetrisk. (I denne tekst antages det implicit, at bølgeformerne er sinusformede og derfor ikke indeholder harmoniske.)

Årsager til ubalance:

Systemoperatøren forsøger at levere en afbalanceret systemspænding ved PCC mellem distributionsnettet og kundens interne netværk.

Udgangsspændingerne i trefasesystemet afhænger af generatorens udgangsspændinger, systemets impedans og belastningsstrøm.

Men da der for det meste anvendes synkron generatorer, er de genererede spændinger meget symmetriske, og derfor kan generatorerne ikke være årsagen til ubalance. Forbindelser ved lavere spændingsniveauer har normalt høj impedans, hvilket fører til potentielt større spændingsubalance. Systemkomponenternes impedans påvirkes af konfigurationen af ​​luftledninger.

Konsekvenser af ubalance i spænding:

Følsomheden af ​​elektrisk udstyr over for ubalance varierer fra apparat til apparat. Nedenfor gives en kort oversigt over de mest almindelige problemer:

(a) Induktionsmaskiner:

Disse er AC synkrone maskiner med internt inducerede roterende magnetfelter, hvis størrelse er proportional med amplituden af ​​direkte og / eller inverse komponenter. Derfor i tilfælde af en ubalanceret forsyning bliver det roterende magnetfelt elliptisk i stedet for cirkulært. således står induktionsmaskiner hovedsageligt over for tre slags problemer på grund af ubalance i spændingen

1. For det første kan maskinen ikke producere sit fulde drejningsmoment, da det omvendt roterende magnetfelt i det negative sekvenssystem producerer et negativt bremsemoment, der skal trækkes fra basismomentet, der er knyttet til det normale roterende magnetfelt. Følgende figur viser de forskellige momentglidekarakteristika for en induktionsmaskine under ubalanceret forsyning

2. For det andet kan lejerne lide mekanisk skade på grund af inducerede momentkomponenter ved dobbelt systemfrekvens.

3. Endelig opvarmes statoren og især rotoren for meget, hvilket muligvis fører til hurtigere termisk ældning. Denne varme er forårsaget af induktion af signifikante strømme af det hurtige roterende (i relative forstand) inverse magnetfelt, set som rotoren. For at være i stand til at håndtere denne ekstra opvarmning skal motoren klassificeres, hvilket kan kræve, at der installeres en maskine med en større effekt.

TEKNO-ØKONOMI:

Spændingsubalancen kan forårsage for tidlig motorfejl, hvilket ikke kun fører til ikke-planlagt nedlukning af systemet, men også medfører stort økonomisk tab.

Virkningerne af lav og høj spænding på motorer og de relaterede ydelsesændringer, der kan forventes, når vi bruger andre spændinger end dem, der er angivet på typeskiltet, gives som følger:

Virkninger af lav spænding:

Når en motor udsættes for spændinger under typeskiltet, vil nogle af motorens egenskaber ændre sig lidt, og andre vil ændre sig dramatisk.

Mængden af ​​strøm trukket fra linjen skal fastsættes til en fast mængde belastning.

Mængden af ​​effekt, motoren trækker, har en grov korrelation med spændingen til strøm (ampere).

For at bevare den samme mængde strøm, hvis forsyningsspændingen er lav, fungerer en stigning i strømmen som kompensation. Det er dog farligt, da højere strøm får mere varme til at opbygges i motoren, som til sidst ødelægger motoren.

Ulemperne ved at anvende lav spænding er således overophedning af motoren, og motoren er beskadiget.

Startmoment, pull-up moment og pullout moment af større belastning (induktionsmotorer) baseret på den anvendte spænding i kvadrat.

Generelt kan en reduktion på 10% fra spændingsgraden føre til lavt startmoment, trække op og trække drejningsmoment ud.

Effekter af højspænding:

Højspænding kan medføre, at magneterne mættes, hvilket får motoren til at trække for stor strøm for at magnetisere jernet. Således kan høj spænding også føre til skader. Højspænding reducerer også effektfaktoren, hvilket medfører en stigning i tabene.

Motorer tåler visse ændringer i spændingen over designspændingen. Når ekstremerne over konstruktionsspændingen får strømmen til at stige med tilsvarende ændringer i opvarmning og en forkortelse af motorens levetid.

Spændingsfølsomheden påvirker ikke kun motorer, men også andre enheder. Solenoiderne og spolerne, der findes i relæer og startere, tåler lavspænding bedre, end de gør højspænding. Andre eksempler er forkoblinger i lysstofrør til lysstofrør, kviksølv og højtryksnatrium og transformere og glødelamper.

Samlet set er det bedre for udstyret, hvis vi skifter vandhaner på indgående transformere for at optimere spændingen på anlæggets gulv til noget tæt på udstyrets klassifikationer, hvilket er hovedkonceptet bag det foreslåede koncept for spændingsstabilisering i projektet.

Regler for at bestemme forsyningsspændingen

• Små motorer har tendens til at være mere følsomme overspænding og mætning end store motorer.
• Enfasede motorer har tendens til at være mere følsomme overspænding end 3-fasede motorer.
• U-rammotorer er mindre følsomme overspænding end T-rammer.
• Førsteklasses effektivitet Super-E-motorer er mindre følsomme overspænding end standardeffektivitetsmotorer.
• 2- og 4-polede motorer har tendens til at blive mindre påvirket af højspænding end 6- og 8-polede designs.
• Overspænding kan øge strømstyrken og temperaturen selv på let belastede motorer
• Effektiviteten påvirkes også, da den reduceres med lav eller høj spænding
• Effektfaktoren reduceres med høj spænding.
• Startstrøm stiger med højere spænding.

Få mere viden om forskellige elektroniske koncepter og kredsløb ved at lave noget mini elektronikprojekter på ingeniørniveau.