POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
Laboratorium sterowania napędów elektrycznych
Układ łagodnego rozruchu silników asynchronicznych.
Wykonał:
Wojciech Bisek
KiRP sem. IX
Częstochowa 2005
1. Wstęp.
1.1. Definicja układu przekształtnikowego.
Przekształcaniem nazywamy zmianę przebiegu danego napięcia lub prądu według określonego prawa, definiowanego w pewien sposób, np. w postaci operacji matematycznej. Zależnie od rodzaju tego prawa rozróżniamy kilka rodzajów przekształceń.
We wszystkich wzmacniaczach sygnału lub innych członach liniowych (proporcjonalnych) nie zachodzi przekształcenie, bo wielkość wyjściowa x2 (np. prądu lub napięcia) jest proporcjonalna do wielkości wejściowej x1, a więc zachodzi związek
gdzie k = const.
1.2. Układy przekształtnikowe statyczne.
W układach przekształcających statycznie występuje pewien związek funkcjonalny między wielkościami chwilowymi:
wyjściową i wejściową, wyrażające się wzorem
x2 = f (x1)
gdzie f (x1), zwane charakterystyką statyczną układu przekształcającego spełnia warunek
f (x1) ¹ k x1
Oprócz tego zakładamy, że charakterystyka nie zależy od częstotliwości dla f < f max. Charakterystyka układu przekształcającego może mieć różny przebieg, który można wyrazić w sposób analityczny lub wykreślny.
Najprostsze układy przekształcające mają charakterystyki (rys. 1a, b, c), składające się z prostej przechodzącej przez początek układu oraz z jednej lub dwóch prostych poziomych. Układy takie, przenoszące sygnał bez zmian na liniowym odcinku charakterystyki, ograniczają go od góry, od dołu lub obustronnie po dojściu do poziomych części charakterystyki; takie układy przekształcające nazywają się układami ograniczającymi lub obcinającymi.
Charakterystyka układu przekształcającego może się również wyrażać jedną ze znanych funkcji analitycznych, np. parabolą stopnia drugiego, trzeciego itp. (rys. le, f)
x2 = k1 x1n
Funkcję logarytmiczną (rys. lg)
x2 = k2 lg (k3 x1)
Rys. 1 Charakterystyki układów przekształcających statycznie: a), b), c), d) ograniczające i obcinające; e), f) paraboliczne; g) logarytmiczne; h) wykładnicze.
Funkcję wykładniczą (lub antylogarytmiczną) rys. 1h
x2 = k4 exp(k5x1)
Wyżej omówione układy przekształcające statycznie zawierają zawsze co najmniej jeden element nieliniowy, nadający im właściwą charakterystykę statyczną.
1.3. Układy przekształtnikowe dynamiczne.
Drugi typ układów przekształcających wpływa na właściwości dynamiczne przenoszonego sygnału, a wiec związek miedzy wielkościami wyjściową i wejściową daje się określić tylko dynamicznie, np. w postaci liniowego równania różniczkowo-całkowego lub operatorowego. Najprostsze i najczęściej stosowane układy przekształcające dynamicznie są to:
Układ całkujący wyrażony wzorami
x2=k fx1dt lub
Układ różniczkujący określony zależnościami
lub x2(p) =pk x1(p)
Układy przekształcające dynamicznie składają się zwykle z elementów liniowych RLC, ewentualnie w połączeniu z członami wzmacniającymi. Odrębną grupę stanowią układy przekształcające, w których następuje skojarzenie dwóch lub więcej sygnałów w pewien określony sposób; sposób ten wyraża najczęściej pewne proste działanie matematyczne, np.:
dodawanie lub odejmowanie
x2 = x1’ ± x1”
mnożenie
x2 = k(x1’x1”)
dzielenie
Układy tego typu wykorzystuje się często w urządzeniach pomiarowych i regulacyjnych, w analogowych maszynach matematycznych itp.
1.4. Układy przekształtnikowe impulsowe.
Ostatni typ przekształcania polega na działaniu na impulsach umożliwiając ich liczenie w odpowiednich urządzeniach; podstawę takich układów tworzą człony zmniejszające liczbę impulsów w określonym stosunku.
Jeżeli liczba impulsów na wejściu wynosi w pewnym przedziale czasu N1, na wyjściu zaś N2 w tym przedziale czasu, to zachodzi tu związek
gdzie n jest liczbą całą, będącą podstawą użytego systemu liczenia.
Najprostsze elektroniczne układy zliczające można stosować przy n=2 w urządzeniach liczących, pracujących w systemie dwójkowym (binarnym). System ten ma dużo zalet, przede wszystkim odznacza się prostotą układów przekształcających i ich dużą pewnością działania.
Dogodniejszy sposób odczytu wyników liczenia, wprowadzania danych itp. otrzymuje się przy n=10 , czyli w systemie dziesiętnym (dekadowym). Okupuje się to koniecznością użycia bardziej złożonych układów lub elementów elektronicznych; mimo to urządzenia dziesiętne są coraz powszechniej stosowane ze względu na łatwość wprowadzania danych wejściowych oraz odczytu wyników.
Rzadko stosuje się układy o innych wartościach n , np. n=3 , choć w niektórych przypadkach daje to pewne korzyści.
Układy przekształcające impulsy, stanowią podstawę działania urządzeń cyfrowych, mających zastosowanie w cyfrowych maszynach matematycznych lub regulatorach cyfrowych, w cyfrowych przyrządach pomiarowych itp.
2. Struktura układu.
2.1 Przeznaczenie układu.
Elektroniczny układ łagodnego rozruchu przeznaczony jest do przeprowadzania rozruchu oraz łagodnego zatrzymania silników klatkowych. Efekty zastosowania układu są następujące:
Ø obniżenie prądu rozruchowego do wartości około 2¸5 krotności prądu znamionowego
Ø łagodny i wolny od uderzeń przebieg momentu rozruchowego
Ø płynne zmniejszenie prędkości przed zatrzymaniem silnika( tzw. wybieg)
Ø poprawa cos j niedociążonego silnika, zmniejszenie zużycia energii
Ø zwiększenie trwałości styczników przez łączenie bezprądowe
Ø zmniejszenie obciążenia sieci zasilającej prądem rozruchowym ( ograniczenie przysiadu napięcia)
Ø łagodne zatrzymanie eliminuje naprężenia mechaniczne, występujące przy nagłym zatrzymaniu maszyny
2.2 Zasada działania strony prądowej układu.
Przy bezpośrednim załączaniu trójfazowych silników klatkowych (do sieci) płyną prądy rozruchowe, które mogą dochodzić do 8-krotnej wartości prądu znamionowego. Wytworzony przy tym moment rozruchowy może osiągnąć 3-krotną wartość momentu znamionowego. W wyniku tego powstają duże obciążenia mechaniczne w napędzanych urządzeniach. Skutkiem tego są uszkodzenia maszyn i krótsza ich żywotność a także znaczny pobór mocy w trakcie rozruchu i przeciążenia sieci zasilającej. Układ łagodnego rozruchu, powoduje że napięcie zasilające silnik jest płynnie zwiększane od napięcia odpowiadającego nastawionemu momentowi rozruchowemu do napięcia znamionowego.
Elementem regulującym napięcie są przeciwsobnie połączone tyrystory sterowane układem mikroprocesorowym. Zatrzymanie silnika następuje przez wyłączenie tyrystorów lub po włączeniu funkcji wybieg przez płynne zmniejszanie napięcia zasilającego silnik i wyłączenie tyrystorów przy napięciu równym 40% wartości napięcia znamionowego. W celu zmniejszenia strat mocy w przewodzących tyrystorach stosuje się tak zwany stycznik obejścia, bocznikujący tyrystory w urządzeniu, po zakończeniu rozruchu.
2.3 Opis działania sterowania układu.
Opis przycisków panelu urządzenia
Po załączeniu układu na wyświetlaczu siedmio segmentowym pojawia się C wciskając przycisk MODE/MEM wybieramy jedną z kolejnych parametru. Strzałka pozwoli pozwala na wybranie dowolnej wartości. Kolejnym krokiem jest naciśnięcie przycisku @/DATA i ustawienie dowolnej wartości a następnie zapamiętanie jej przez ponowne wciśniecie przycisku MODE/MEM.
Opis Programów:
A1 : Prąd znamionowy silnika : In
· -Nastawa prądu znamionowego silnika zasilanego z CT-START
· -Obliczona w % prądu znamionowego CT-STARTi zaokrąglona do najbliższej krotności 5.
Przykład : CT-STAFT : 22 ; silnik : 15 A
In = 15/22 = 68.2% zaokrąglone do 70 kod 4.
A2 : Prąd rozruchu
· -Prąd silnika zaraz po podaniu komendy "starł".
· -Wyrażony w % prądu znamionowego silnika.
...
frugo84