1

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣΙΣΧΥΟΣΗΜΥΗΜΥ 444444

ΕΛΕΓΧΟΣΕΛΕΓΧΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝΚΙΝΗΤΗΡΩΝDCDC ΚΑΙΚΑΙ ACAC

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΔΙΑΛΕΙΠΤΗΣΑΔΙΑΛΕΙΠΤΗΣΠΑΡΟΧΗΣΠΑΡΟΧΗΣΔρ Ανδρέας Σταύρου

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

Τα Θέματα

Κινητήρες DC, PMACΚινητήρες επαγωγήςΣυστήματα αδιάλειπτης παροχήςΑδιάλειπτη παροχή στη μέση τάσηΔυναμική αποκατάσταση τάσης

2

Διάγραμμα ηλεκτρικού κινητήριουσυστήματος

Παράδειγμα: Κλιματιστικό μεμεταβλητή ταχύτητα

Να θυμηθούμε τους Κινητήρες DC

Μαγνήτες

Τύλιγμα οπλισμού ρότορα

Συλλέκτης

ψήκτρα

Η μαγνητική ροή προκαλείται είτε από μόνιμους μαγνήτες είτε από μια περιέλιξη

Η ηλεκτρομαγνητική ροπή παράγεται από την αλληλεπίδραση της μαγνητικής ροήςκαι του ρεύματος του οπλισμού

3

Σχέσεις στους κινητήρες DCΤο μέγεθος και η κατεύθυνση της ηλεκτρομαγνητικής ροπής εξαρτώνται από τορεύμα του οπλισμού

Η ηλεκτρεγερτική δύναμη εξαρτάται από τη ταχύτητα περιστροφής, και γιακάθε μηχανή μπορεί να εκφραστείΕξισώνοντας τη μηχανική ενέργεια με την ηλεκτρική:

ETamEaTmaaemm kkikikieT =⇒=⇒= ωωωΕφαρμόζοντας τάση αντίθετης πολικότητας ωθεί τορεύμα να αλλάξει κατεύθυνση, έτσι η ηλεκτρομαγνητικήροπή αντιστρέφεται και μαζί του η κατεύθυνσηπεριστροφής και η πολικότητα της επαγόμενηςηλεκτρεγερτικής δύναμης στους αγωγούς

Εξίσωση του DC κινητήρα όπως φαίνεται από τοισοδύναμο κύκλωμα

Χαρακτηριστικές κινητήρων DCΣτο μηχανικό μέρος, η κίνηση:

Όπου η συνολική αδράνεια του συστήματος είναι το άθροισμα: Lmeq JJJ +=Σε κατάσταση ισορροπίας: Lem TT = , η αυτεπαγωγή του πηνίου δεν παίζει ρόλο

Οπότε, αγνοώντας την πτώση τάσης από την αντίσταση του οπλισμού:

Για μικρές ταχύτητες δεν είναιγραμμική η σχέση

4

Για τον έλεγχο του κινητήρα

bNaNo ννν −=

2/,2/ obnoan νννν −==

dd VV K−

2/2/,2/2/2/ odbNodaNdcom VVV ννννν −=+=⇒=

Θέλουμε ευχέρεια

Έτσι για κάθε πόλο θέτουμε

Όπου ‘n’φανταστικό

Εισάγουμε το

Έτσι η σχετική διάρκεια αγωγής

dod

aNa V

Vd /5.05.0 νν

+== dob Vd /5.05.0 ν−=

Διάγραμμα Ελέγχου PMAC

Τα ρεύματα του στάτορα συγχρονίζονται με τη μηχανική θέση του ρότορα ώστετο ρεύμα στη ‘α’ φάση να είναι σε φάση με την κορυφή της επαγόμενηςηλεκτρεγερτικής δύναμης, όταν η κορυφή της μαγνητικής ροής του ροτορα εχείκατεύθυνση 90 μοίρες πριν τον άξονα της φάσης ‘α’.

Γιατί χρειάζεται το αισθητήριο θέσης;

5

Χαρακτηριστικές των PMACΚατατάσσονται στους σύγχρονους κινητήρες

Το ισοδύναμο κύκλωμα

Εξομοίωση ελέγχου κινητήρα PMAC

6

Εξομοίωση ελέγχου κινητήραPMAC (Ρεύματα, ταχύτητα)

Κινητήρες Επαγωγής

Ρότορας βραχυκυκλωμένου δρομέα

7

Χαρακτηριστική ροπής-στροφών

Χαρακτηριστικές Επαγωγικούκινητήρα

Όπου η γωνιακή ταχύτητα ολίσθησης είναι

Εάν έχουμε ένα ζεύγος πόλων

Ενώ για αριθμό Ρ πόλων

m

emem

PTω

=Η ροπή:

8

Εξομοίωση ελέγχου επαγωγικούκινητήρα

Εξομοίωση εκκίνησηςεπαγωγικού κινητήρα

9

Εξομοίωση ελέγχου επαγωγικούκινητήρα (Field oriented control)

Συστήματα αδιάλειπτης παροχής

Ανωμαλίες παροχής

10

Από πού προέρχονται οι ανωμαλίες

Αντικείμενα στις γραμμέςάνεμοικεραυνοίΒλάβες εξοπλισμούΠροβλήματα λειτουργίας

Μέσα στα κτήρια

•Εξοπλισμός εργαστηρίων•Εξοπλισμός γραφείου•Κινητήρες ανελκυστήρωνσυστημάτων ψύξης κλπ

Εκκίνηση κλιματιστικού σε νοσοκομείο

11

Το δίκτυο

Καμπύλες αντοχής εξοπλισμού

Καμπύλη CBEMA (Computer and BusinessEquipment Manufacturers

Association)

Για διαστήματα πέραν του δευτερολέπτου,εξοπλισμός που είναικατασκευασμένος σύμφωνα με την καμπύλη CBEMA-μπορεί να αντέξει μέχρι106% υπέρταση και 87% υπόταση

12

Τοπολογίες

ΣΤ-Σταθεροποιητήςτάσης

ΔίκτυοΦορτίο

DC/ACΜπαταρία

AC/DC

Σ.Τ.

UPS - Line interactive(Off Line)

Δίκτυο

Φορτίο

DC/ACAC/DC

Μπαταρία

V +/- 1%+/-1%Hz

On-Line Dual Conversion (VFI)

Ανεξάρτητο τάσηςκαι συχνότητας

Συστήματα αδιάλειπτης παροχήςμέσης τάσης

•Συνήθης τάση στα 5, 15, 25 & 34.5 kV•Ισχύς μέχρι 20,000 kVA / 16,000 kW

Στοιχείο 250 kW

Συστήματα Μεταφοράς Πηγής

•Μηχανικά και ηλεκτρομηχανικά–Λιγότερο των 3 sec–Λιγότερο των 2 κύκλων

•Ηλεκτρονικών Ισχύος–2-4 msec (1/4 κύκλου)

13

Φαρμακευτική βιομηχανία2 x 10,000 kVA UPS @12.47 kV

Με μεταφορά πηγής και γεννήτριες

Δυναμική αποκατάσταση τάσης

Dynamic Voltage Restorer (Sag Correction System)

• Έχουν εφαρμοστεί για φορτία μέχρι 100 MVA• Η ενέργεια με πυκνωτές διασφαλίζει διατήρησητάσης μέχρι 50% για 1 s σε όλες τις φάσεις.

• Οικονομικότερη λύση για αντιμετώπιση βυθίσεωνκαι υπερτάσεων για μεγάλα φορτία

• Ιδανικό όταν υπάρχει μια μόνο πηγή ή εάν είναιδύο πηγές και οι ανωμαλίες προέρχονται από τοσύστημα μεταφοράς

14

Σύνδεση DVR