jednostavne strukture namotaji koncentrisani i samo na ...vozila.etf.rs/eg4ev_4_jovica.pdf ·...
Post on 06-Sep-2019
8 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PrekidaPrekidackicki reluktantni motori reluktantni motoriili SR motoriili SR motori
q Jednostavne strukture
q Namotaji koncentrisani i samo na statoru
q Rotor laminirani feromagnetik
q Radi na principu varijabilne reluktanse
2~ ΨF
Sila tezi da ih dovede
u polozaj min=ℜì
6 statorskih polova2 rotorska pola
Izgled trofaznog
namota na statoru
A
B
A
A
A
A
B
B
B
B rs pp ≠
SW
RW
A B C
Par naspramnih polova zine namotaje jedne faze
gde je magnetne energija
a ako je , gde je
èW
Mconstø m
∂∂
−=⇒= mW
dVdHBWV
H
m ∫∫ ∫∫
⋅⋅==0
.consti =è
WM m
∂
′∂=
∫∫ ⋅⋅==′′ H
m dHBW0
0
B
H
θ∂∂
⋅⋅ AA
Aem
LiM 2
21
~
faza A
Rè
Ai
emM
èLA
∂∂
minL
Rè
Rè
Rè
maxL
AL
ì
AA
NL
ℜ=
2
S
δµµ ⋅=ℜ
0
1
δ δ duzina zazora ; S - površina koju prodiru linije fluksa
Pol rotora je širi od pola statora pa postojemargine gde je
−=
2.
DWW
constL SRA
Ro tor
Stato r
Uslov postojanja momenta u svakoj tacki
fazabrojnjegdenDð
WS −≥⋅
⋅;
12
(( )) (( ))∫∫ −−⇒⇒⋅⋅⋅⋅
==2
1
minmax21
~1 è
èSRSR LLMèdèM
èèMmaxL
minL1è
2è
Vrednost momenta proporcionalna strmini AL
Ako je moment ceizgledati kao na grafiku
Generatorski
rad ne zavisi
od smera struje
Moguceunipolarnonapajanje
AM
∑ M
CM
BM Rè
Rè
Rè
.constiA =
( )2~ iM
Rè
Pretvarac za napajanje SR motoraPretvarac za napajanje SR motora
ako je .constiA =
AAA iLø ⋅=
RAA
A ùiè
Ltè
èø
dtød
e ⋅⋅∂
∂=
∂∂⋅
∂∂==
+
E
A B C
Ae
1QISM
X
q potrebno poznavati polozaj rotora q moment je impulsnog karakteraq umanjena snaga u oblasti slabljenja polja
q cenaq jednostavnostq nema indukovanja napona pri havarijama
ÈoperkvU kvU⋅⋅1,0 polI
Kod reostatske kontrolemotora celokupna polaznastruja povlaci se iz mre�e.
Pretpostavka: Coper nema gubitaka
polkvizlul
izlkv III
U
UI ⋅⋅==⇒⇒⋅⋅==⇒⇒ 1,0
U slucaju reostatske kontrole deo napona jena otpornicima. Polazna struja seogranicava redno paralelnim sprezanjem.
Prekidaci za prikljucenje serijskog otpora moraju bitispecijalne izrade. Poseduju duvace elektricnog luka.
Parazitna kapacitivnost
Parazitna induktivnostotpornika pL
motoraI
Induktivnost armature,kontaktnog voda,…
Pri otvaranju prekidaca struja se nemo�e trenutno uspostaviti kroz
pa c se na samom prekidacu indukovati:pL
dt
diLU p
psw ⋅⋅==
Na parazitnim kapacitivnostima napon se pove�avadok se ne pojavi proboj na prekida�u- elektri�ni luk.Struja ovog luk se mora prekinuti.
Duva�i luka mogu biti na principu komprimovanogvazduha ili na elektromagnetnom principu. Prekida�ikoji rade na ovom principu moraju se odr�avati (menjati).
Srednje vreme izmedju dva kvara (MTBF - MEAN TIME BETWEEN FAILURE) je za red veli�ine manje nego kod �opera.
Rekuperativno ko�enje je veoma ote�ano jer jeredni motor J.S. u generatorskom re�imu nestabilan.Svodi se na dinami�ko i protivstrujno ko�enje.
max; øøùù kr ==<<
Pošto je malo radi se samo za i tada sukarakteristike motora jednake motoru sa nezavisnompobudom.
maxøø ==krù
∑∑⋅⋅⋅⋅
==R
ùKI e
amaxÖ
∑∑⋅⋅⋅⋅
−−==R
ùKÌ e
åì
2max
2 Ö
(( )) ae IRùK ⋅⋅==⋅⋅⋅⋅ ∑∑maxÖ
,..., pobudearmatureotpor aI
sR
E
Mana je da se ovim ko�enjemvozilo ne mo�e zaustaviti. Zatose upotrebljava protiv strujnoko�enje. Ono se realizujeukrštanjem armaturnog i pobudnognamotaja.
ù
0==Rs
∑∑ ++== pa RRR
Za datu brzinu ko�ioni momenat se menja nagibom krive,odnosno promenom serijskog otpornika (ne mo�emo menjati fluks jer bi izašli iz ) . maxøø ==
M
Prelasku na protivstrujno ko�enjeprethodi beznaponsko stanje. Pastoga na ovim prekida�ima nisuneophodni duva�i luka.
M
MA
B
MR PS
PS MR
A B
.koèjnoprotivstruzaPS
radmotornizaMR
−−−−
Predavanja iz VUCE
Za vrlo male brzine promenom mo�e se promeniti ko�ioni momenat.
SR
M
ù
0==SR
M
SR
A
B
KVUL
Predavanja iz VUCE
q Impulsni karakter vu�ne sileq Du�ina rada bez kvaraq Udobnost putovanjaq Nepovoljan energetski bilans (nema rekuperacije)
Reostatska kontrola
q Jednostavnost
Predavanja iz VUCE
Srednja vrednost snage svih motornihkola podzemne �eleznice u jednom gradu u toku
jedne godine
%115
%5,3 %5,11 %51 %30 %10%9
nicipodsta
usnageGubici
vodu
kontaktnomu
snageGubici
.. koèdin
procesuuR
uGubitak
Smotoru
uGubicinjukreta
Otpor matizacijakli
iGrejanje
%100
vozilu
predatasnagaPk −− O�ekivano je da gubici ubudu veliki jer su periodi vo�nje
stalnom brzinom kratki.
SR
Predavanja iz VUCE
��operska regulacija vuoperska regulacija vu��ne silene sile
MGP A
B
mL
Filter
Èoper
KV
ÈoperKVUMU
KVI MI
(zanemarujemo gubitke u�operu)pri tome je klu�na osobina �operapodešavanje napona bez gubitakasnage: [ ]kvm UU ,0∈
1→ηkvm PP =⇒
Predavanja iz VUCE
�OPER Spušta� napona "BUCK"
E++ ++
∞∞→→L
IU
++
E
XU
XUT T2
LIulI
izlI
ont
LI LI
- indeks modulacijem
T
tm on== EmU i ⋅⋅==
Pošto je strujumo�emo
smatrati konstantnom!
∞∞→→L
- struja prigušniceLI
Lul ImIsr
⋅⋅==
kontinualno podešavanje od 0 do E snaga:
LL IEImEP ⋅⋅⋅⋅⋅⋅== ~
Veli�ina prekida�a: EIAV L ⋅⋅⋅⋅∑∑ ~
Predavanja iz VUCE
Podiza� napona "BOOST"
Pošto je strujumo�emo
smatrati konstantnom!
∞∞→→L ++E XU
++++
IU
XUT T2
ont
ulI
izlI
IUSrednja vrednost mora biti jednaka
xUE
Kontinualno podešavanje od do E ∞∞
LIEP ⋅⋅~
∑∑ >>⋅⋅⋅⋅ )(~ EUIUAV iLi
Snaga:
Veli�ina prekida�a:
Predavanja iz VUCE
Obrta�i napona"BUCK - BOOST"
Pošto je strujumo�emo
smatrati konstantnom!
∞∞→→L
Srednja vrednost napona na prigušnici 0==xU
mEm
U i −−⋅⋅
==1
Mo�e davati manji ili ve�i napon od ulaznog
Snaga:
Veli�ina prekida�a:
2~ LIE
P⋅⋅
∑∑ ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ LIEAV 2~
E
++
++++IUXU
T T2ont
XU
ulI
izlI
izlIulI
LI LI
E
IU−−
Predavanja iz VUCE
Veli�ina prekida�a se definiše kao .∑∑ ⋅⋅ AV
U vu�i se koristi samo prva vrsta �opera (BUCK). Motor je okarakterisan nominalnim
naponom i on je jednak maksimalnom trajnom naponu za koji je pravljena izolacija.
Bitno:Dimenzije, te�ina, grejanje �opera ( vezano za naponski i
strujni kapacitet upotrebljenih prekida�a)Po pitanju dimenzija najpovoljniji je spušta� napona.
Obrta� se jedino koristi u prekida�kim izvorima napajanja.
�operi spušta�i napona se dele na:q �opere spušta�e napona sa rekuperacijomq �opere spušta�e napona bez rekuperacije
Predavanja iz VUCE
�oper spušta� napona sa rekuperacijom
E KVU
++
1BI
2BI
1T
2T
ML aI
pIA
BKVi UmU ⋅⋅==
1D
2D
M
jurekuperaci
zadioda
tT
ont1BI
Impulsi na bazi tranzistora
Tmton ⋅=
ÖÖ
⋅⋅⋅⋅−−⋅⋅
==⇒⇒⋅⋅++⋅⋅⋅⋅==⋅⋅==e
aakvaaekvi K
IRUmùIRùKUmU
Predavanja iz VUCE
*~~a
ekvaemv
R
ùKUmIMF
⋅⋅⋅⋅−−⋅⋅==
Ö
Omski otpor prigušnice
⇒⇒++== Laa RRR * Promenom mo�e se podešavati kontinualno brzina i vu�na sila.
ont
Ukoliko bi postojali samo T1 i D1
ne bi’ mogli vršiti rekuperaciju energije. Stoga su neophodni T2 i D2.
Predavanja iz VUCE
M
1T
2T
1D
2D 3T
4T
3D
4D
Kod manipulativnih vozila mora se ostvariti mogu�nost promene polariteta.
Ovo je omogu�eno tzv. H mostom. On ima dvostruko više elemenata.
Ovakav �oper se primenjuje za manje vu�ne snage, do 100kW.
Predavanja iz VUCE
Tiristorski nerekuperativni �oper satiristorima
za automatsko slabljenje polja
MKVU
++
1T
1D
MLMI2
PN
2PN
∞∞C
Motor ima pobudni napon iz dva dela
Struja kroz D1 ima impulsni karakter a
da bi se izbegla naizmeni�na
komponenta vezuje se C.
ùEUEmU mi ≈≈≈≈≈≈⋅⋅==
[[ ]]nomùù ,0∈∈ [[ ]]1,0∈∈m
Predavanja iz VUCE
T
ont
offt
MI1DI
strujevrednostsrednjaImI msr
D →→⋅⋅−−== )1(1
(( ))
−−⋅⋅==⋅⋅−−⋅⋅++⋅⋅==++==
211
2221
mINIm
NI
NFFF mpm
pm
pp
Predavanja iz VUCE
Prakti�na realizacija eksploatacione karakteristiketranzistorskog vu�nog �opera
Kod vozila za masovni transport snaga motora
a motornih kola . U upotrebi su �operikWP 200100 ÷÷≈≈
kW800~AIVUkWP 10003001200700~200~ max ÷÷==÷÷
Naj�eš�e se koriste IGBT tranzistori (INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR)
G
K
EG
K
E
Tuma�enje IGBT-a
Predavanja iz VUCE
Za VG>VT (VT - napon praga) prekida� vodi.
Prelazni procesi:
CI
CV
ft
iup ⋅⋅== 1W
tf - odre�uje komutacionu u�estanost
15
1~
WfkHzf
sìIGBT
PWMkom ⋅⋅==≅≅⇓⇓
Snaga gubitaka pri komutaciji:
1WfP PWMnom
ã ⋅⋅==
Predavanja iz VUCE
M
KVU
GP
FL
FC
ìI
iU ML MI
AL
èetkice
Merenje armaturne struje
∑∑⋅⋅ LfI
PWM
1~Ä
uI
MI
IÄ
Predavanja iz VUCE
q LF i CF slu�e kao filtar za eliminaciju visoko frekventnih komponentiq LA nije dovoljno da smanji "ripl" struje motora ispod graniceq 5 - 10% Inom pa se dodaje Lmq Armaturna struja se meri iz razloga zaštite i regulacije vu�ne sileq Pobuda obi�no nezavisna i napaja se iz posebnog izvora
KVR
PSU
FR
RIMU
++
Ups - napon podstaniceRkv - otpor kontaktnog vodaRF - otpor prigušnice iz filtra
(( )) RPSM IRUU ⋅⋅++== ∑∑
Podstanice vrlo �esto nisu receptivne (tj. ne mogu da prime energiju ko�enja). U tom slu�aju ona se mora utrošiti na neko vozilo
koje se trenutno nalazi u motornom re�imu
Predavanja iz VUCE
KVR
FR
MU RI
Na motoru napon ne sme pre�i UM (Unom +10%). Ako se to desi mora se pre�i na mehani�ko ko�enje.
++++
m0 m2500
1PS 2PS
Rekuperacija Motorni re�im
Predavanja iz VUCE
Ukoliko mre�a nije u stanju da prihvati rekuperiranu energiju:
KVU
GP
FL
FC
ìI
iU ML MI
AL
èetkiceM
F
RCF
CI
dt
dV==
Struja rekuperacije preko gornje diode uve�ava napon na CF
za desetak millisekundinapon �e biti ve�i od UMAXšto mo�e da ošteti tranzistore
Predavanja iz VUCE
QK se uklju�uje i rastere�uje CF, višak energije se "spaljuje" na RK
MKQ
KD KR
Predavanja iz VUCE
Elektromagnetne smetnje vu�nog �opera
AiU MI
tt1t 2t
V3~
iU
E
do t1 prekida� vodi. U t1 prekida� se otvara i dolazi do debalansa struja. Dioda još nije provela.
Da bi zaklju�ili šta se doga�a moramo posmatrati parazitne kapacitivnosti CP.
sec20
nV
CI
dtdU
P
Mi ≈≈==
Predavanja iz VUCE
U trenutku t2 provede dioda. Najkriti�niji je deo od t1 do t2, javlja se problem elektromagnetne kompatibilnosti (velika strmina). Naro�ito opasno za komunikacione veze
VT~ 4 - 7V
xE
++GR
GU++
++
CGI CGC
CI
CU
A
B
4
1,4
GU mVVT 100Ä ==
CCG - parazitna kapacitivnost kolektor-gejt
u A prekida� po�inje da se uklju�uje dok je u B ve� uklju�en
Predavanja iz VUCE
GV
xE
TV
t
t
t
CU
dtdUC
CIkt rt
1t 2t 3t
prekidaèisklj.
dtdU
CI CCGCG ⋅⋅==
Balans struja u gejtu bi�e zadovoljen od t2 do t3 jer je IRG ide kroz CCG odnosno IRG= ICG
G
TXRG R
VEI
−−==
CGG
TXC
CRVE
dtdU
⋅⋅−−
==
Na strminu uti�emo izborom RG ( ve�e RG manja strmina a samim tim i manje smetnje)
tK= t2- t1 - kašnjenjetR= t3- t2 - vreme uspona IC
Predavanja iz VUCE
Gubici usled komutacije imaju pik u tR pa stoga RG ne sme biti preveliko
Predavanja iz VUCE
CU
t
t
t
t
CI
KONP
ont
CONCE IV ⋅⋅)(
VV ONCE 3)( ≈≈
KOMP
rt ft
CCEON
KON
KOM
KON
KOMKONã
IVT
tP
komutacijaP
kondukcijaP
PPP
⋅⋅⋅⋅==
−−
−−
++==
Ako usvojimo tR≈≈tF i da setalasni oblici UC i IClinearno menjaju
PWMCCKOM fIUP ⋅⋅⋅⋅⋅⋅== max
21
Gubici snage i hla�enje vu�nog�opera
Predavanja iz VUCE
Dimenzije prekida�a su 100x50x25 mm (za stotinak volti i 1500A) pa sledi da su gubici oko 1500W. Problem koji se javlja je kako odvesti toplotu da ne bi došlo do ošte�enja.
Mali prekida�i imaju mali toplotni kapacitet pa se stogamontiraju na aluminijumski hladnjak. Hla�enje ventilatoromnije mogu�e vršiti jer, u vu�i, pretvara� mora biti izolovan
Za hla�enje se koriste toplotni ili freonske pumpe. Kao rashladno sredstvo koristi se freon
Predavanja iz VUCE
Zid vozila (�eš�e krov)
Sanduk za smeštaj pretvara�a
Bakarna cev
FreonSistem cevi
(kondenzator)
Potpuno zatvoren(veliki napon, velika struja, jakoelektro magnetno polje)
Predavanja iz VUCE
kWokoodvodeceviCum
freonal3
15
32→→
−−
Freon ugro�ava �ivotnu sredinu, koristi se samo u zatvorenim i bezbednnim sistemima !
Regulacioni blok dijagram tranzistiorskog vuRegulacioni blok dijagram tranzistiorskog vu��nog nog ��opera sa IGBTopera sa IGBT
meri se: Ia - armaturna struja � - temperatura Uul - ulazni napon �opera
Procenjuje se: �m - ugaona brzina obrtanja
Ö⋅⋅≈≈
e
Mm K
Uù
Predavanja iz VUCE
Zadaci regulacije: - odre�ivanje ton - odre�ivanje napona napajanja pobudnog namota
(( ))(( )) (( ))ona
aMa
MSMa
tfmfU
SLLREU
I
~==
⋅⋅++++−−
==
Tt
m on==
dulatormo
ièoper
vF
regulatorPIsr
mU
Predavanja iz VUCE
namotaja
pobudnog
napajanje
SLR
L
pp
p
⋅⋅++
′′pUpU
ù
ù pÖ
*aI ++
−−
aI
eÓvF
regulatorPI
(( ))(( )) (( ))ona
aMa
MSMa
tfmfU
SLLREU
I
~==
⋅⋅++++−−
==
merena vrednost
zadata vrednost
diskriminator greške
greška
Predavanja iz VUCE
Kako se odre�uje Ia* (�eljena armaturna struja):
§ regulacija brzine – �ovek§ diskriminator greške brzine – �ovek§ pomeraj pedale gasa - zadata vu�na sila (zadaje - �ovek)
Veoma �esto polo�aj pedale direktno odre�uje Ia*.
Ovaj regulator ima zadatak da se obezbedi i ograni�enje napona kojim se �oper napaja.
MAXU ++
−−Ó KQ
merenoE
KR
Postoji još i zaštita od pregrevanja.
Predavanja iz VUCE
RKè
IGBTèÓ
ÓÓ
C°°180
C°°95
*aI*aI
aI
++
Ru�no – postoji mogu�nost da se pusti u rad bez obzira na pregrevanje!
Predavanja iz VUCE
Bilans utroBilans utroššene elektriene elektri��ne energijene energije
%100
%81
%5,2
%9
%5,15%19
%4
%24
%10
%5,34
Pomo�ni potroša�i%9
U �operu
U motoru
trenje
Na otporniku za ko�enje%5,18
rekuperacija
Energija predata motornim kolima
Unapojnomvodu
Gubitak u podstanici
Predavanja iz VUCE
Tiristorski vuTiristorski vu��ni ni ��operoper
M
FL
FC KL KCML
1rT
2rT
A
Bèetkice
Komutaciona kola isklju�uju tiristor. On sam to ne mo�e. (Tr1, Tr2, LK, CK)
KKK CLðô ⋅⋅~
Predavanja iz VUCE
CK mora svaku narednu komutaciju da do�eka na odre�enom potencijalu U toku ton mora da se završi cela komutacija.
(( ))mLa
onSR
onSR RR
Tt
EUTt
EU ++==⋅⋅==⋅⋅==min
min;
Problem je kada USRmin>UM pol
T� , fPWM� ; fPWMnom ~ 200 - 800 Hz
Pri polasku javljaju se karakteristi�ni zvuci pri polasku
[[ ]]nomff ,0∈∈
Predavanja iz VUCE
PomoPomo��na oprema vozila za masovni prevoz putnikana oprema vozila za masovni prevoz putnika
§ signalizacija i detekcija voza§ grejanje i klimatizacija§ "glavno" i "de�urno" svetlo
Detekcija voza - ure�aj je lociran u šinama. Jedna od šina je sekcionisana.
Bakarna pletenica
0UHz400
U0 - detekcioni signal. Mnogo je manji kada to�kovi kratko spoje šine.
VF trafo
Predavanja iz VUCE
DC
DC
DC
ACKVU
Grejanje Osvetljenje
Frekvencija je stalna (ista) za jednu podsekciju.Osvetljenje: Greja�:
kWPosv 2,2≈≈makolikW /50≈≈
Predavanja iz VUCE
U svakim kolima mora da postoji:vagonski pretvara�akumulatorska baterija
kondenzator
Aku baterijaVagonskipretvara�
Vu�ni�oper
top related