AC en DC Motorregeling

1

1

AC- en DC-motorregeling

2

DC-motorregeling

De DC-motor : shuntmotor met onafhankelijke bekrachtiging

A1

A2 (B2)

UA

E1

E2

UE

anker (rotor) veldwikkeling (stator)

UE = vast

E

E = k.n.ΦΦ

I

E ≈ UA

UA ≈ k.n.Φ

Φ≈

.k

Un

Koppel : M = k’. Φ.I

2

3

Draaizin van een dc-motor

A1

A2 (B2)

E1

E2

UEEΦ

-

+

-

+

+

-

draaizin motor

DC-motorregeling

n ~ UA

UA

Φ (UE) = cte n

n+

n+

4

Volgestuurde thyristorbrug levert regelbare positieve spanning :

-

+

L1L2

L3

DC-motorregeling : met thyristorbrug

I+A1

A2

n+M+

3

5

L1

L2

L3

+

-

I+

n-M-

A1

A2

Volgestuurde thyristorbrug levert regelbare negatieve spanning :

DC-motorregeling : met thyristorbrug

6

L1L2L3

brug 2brug 1

Motor kan draaien en remmen in de twee richtingen :

VIERKWADRANTENBEDRIJF

DC-motorregeling : met 2 antiparallelle thyristorbrugen

4

7

L1L2L3

brug 2brug 1

Kwadrant 1 : brug 1 in werking, machine werkt als motor

I

E


8

L1L2L3

brug 2brug 1

Kwadrant 2 : brug 2 in werking, machine werkt als generator en wordt afgeremd

I

E


5

9

L1L2L3

brug 2brug 1

Kwadrant 3 : brug 2 in werking, machine werkt als motor

I

E


10

L1L2L3

brug 2brug 1

Kwadrant 4 : brug 1 in werking, machine werkt als generator en wordt afgeremd

I

E


6

11

Een praktischvoorbeeld :

SIMOREG K(Siemens)

+ -

~

via diodebrug

12

Encoders: toerentalmeting, positionering

roterende

lineaire

2 types : absolute en incrementele encoders

7

13

Lineaire encoders

Plaatsbepaling (positionering) bij bv. CNC-machines.

Resoluties mogelijk tot enkele µm !!

genereert een pulsbv. per 4 µm verplaatsing

14

Absolute encoders (prinipiele opbouw)

a. Graycodeb. Binaire code

8

15

Binaire- versus Gray-code

Van positie 7 naar 8 moeten4 bits tegelijkertijd van toestandveranderen (productiefout !!)

Van positie 7 naar 8 moetmaar 1 bit van toestandveranderen.

16

Absolute encoders : resolutie

Elke stand komt overeen met eenbepaalde code.Bv. Bij 9 tracks : 0011001101 track = 1 bitDit is dus een 9-bit encoder !

Hoe meer tracks, hoe meer bits, hoe kleiner de asverplaatsing die kan gemeten worden !bv. 9 tracks = 9 bits = 29 = 512 verschillende posities voor 360°

12 tracks = 10 bits = 212 = 4096 verschillende posities voor 360°

1 track

9

17

Incrementele encoders

referentie

4x de frequentie van A en Bflankenvan A en B

Kanaal A

Kanaal B

referentie

Quadratuurencoder

18

Opbouw en vereenvoudigd blokschema van een incrementele encoder

10

19

Blokschema van een dc-motorregeling

ngewenst

-10 ... +10 V-100 ... + 100 %

ngemeten-10 ... +10 V-100 ... + 100 %

+

-

E = ngewenst- ngemeten

igewenst

igemeten

α

Doel van n- en i-regelaar : E nul maken !!

n-regelaar i-regelaar

20

DC-motorregeling : hakkerschakelingen

Mosfetregeling met halve brug : éénkwadrantenbedrijf

B A B A

UA(AV)

IAA

B UA

IA

I.p.v. Flywheel MOSFET kan ook een diode gebruikt worden (vermogendissipatie) !!

11

21

DC-motorregeling : hakkerschakelingen

H-brug : tweekwadrantenbedrijf

Principe van een H-brug

A1 A2

22

DC-motorregeling : hakkerschakeling


A en D bekrachtigd : draairichting 1

12

23



B en C bekrachtigd : draairichting 2

24



13

25

vrijloopdiodes


26

Spanning- en stroomverloop

via vrijloopdiodes


14

27

Mosfetregeling van dc-motoren : H-brug

Voorbeeld van een H-brug in IC-uitvoering: LMD18200

LMD18200

28



TJ=170°C

VS < 10V

10 A

377 µA/A

TJ=145°Cindienf > 1 kHz

DMOS : geleidt in 2 richtingen !! 4 KW-bedrijf mogelijk !!

15

29



Werkingsmodus 1 :Sign/Magnitude Control

IA

IAUA

UA(AV)

VCC

0

30



Werkingsmodus 2 :Locked Antiphase Control

VCC

-VCC

0

UA(AV)

IA

UA IA0

16

31

AC-motorregeling :d.m.v. frequentieomvormers

De driefasige inductiemotor of kooiankermotor

rotor = aluminium kooi

stator = driefasige wikkeling

32

Ontstaan van draaiveld en toerental


17

33

Aansluiten van een kooiankermotor

U1 V1 W1 U1 V1 W1

W2 U2 V2 W2 U2 V2

motor in ster motor in driehoek

L1 L2 L3 L1 L2 L3

bv. op motor staat220/380 V

Bij netspanning3 x 220 : driehoek3 x 380 : ster


34

U1 V1 W1 U1 V1 W1

W2 U2 V2 W2 U2 V2

motor in ster motor in driehoek

L1 L2 L3 L1 L2 L3

Draaizin van de motor

Bij deze aansluitingdraait de motorin uurwijzerzin.

Bij omwisselen van2 fasen, draait demotor andersom.


18

35

Toerental van de motor

)1(.60.

sp

fn −=

bv. f = 50 Hzp = 2s = 0,02n = 2940 tr/min

n in tr/min

Dus door f te veranderenkan het toerental veranderdworden.


36

De frequentieomvormer

f = vast : 50 HzU = vast : 3 x 380V

f = 0 ... 400 HzU = 0 ... 380 V

Soepel regelen van nd.m.v. variëren van fen U !!


19

37

Waarom moet U samen veranderen met f ?

Statorwikkeling = spoel = L

I door motor :ω.L

UI=

Bij 380 V en 50 Hz loopt door de wikkeling denominale motorstroom bv. 10 A.Indien f = 25 Hz wordt en U blijft hetzelfde wordt I = 20 A !!De motor zou verbranden !!

Dus U en f moeten samen evenredig wijzigen.

ω = 2.π.f


38

Hoe is een frequentieomvormer opgebouwd ?

inverter


20

39

Spanning over en stroom door de statorwikkeling

Spanning

PWM-signaal = Usinus = grondgolf = U1

Stroom

Verhakkelde sinusZorgt voor - extra opwarming in motor- storingen !!


40

Gevolgen van PWM-spanning

De uitgangsspanning op omvormer vermeld door de fabrikant is U1 en niet U (de werkelijke uitgangsspanning).

U > U1

U kan enkel correct gemeten worden met een RMS-meter.

U1 kan enkel gemeten worden met een netspanningsanalyser,bv. FLUKE41.


21

41

Nog enkele aandachtspunten

1. Opletten bij lagere frequenties : motorkoeling !!

2. (Elektronische) thermische beveiliging zit in omvormer.

3. Een frequentieomvormer kan storingen (EMC) veroorzaken !!

4. Via een frequentieomvormer kan een driefasige motorprobleemloos gebruikt worden bij een enkelfasig net!

5. Een frequentieomvormer zorgt voor extra geluidshinder !


AC en DC Motorregeling

Documents

Transcript of AC en DC Motorregeling