cahyo a l2f006023 power electronics design guide
TRANSCRIPT
GAMBAR 10.10 ciri-ciri Starting motor induksi dengan pengasut SCR.
yang ditingkatkan dari kosong ke 400% di suatu tanjakan 20-sec. Motor pecah ( rinci pergi pada di
sekitar arus 350% dan mulai untuk mempercepat. Bengkok 4 pertanda momen puntir yang netto tersedia
bagi percepatan motor, yang dikembangkan momen puntir kurang momen puntir beban yang diperlukan.
Profil kelajuan ditunjukkan di dalam gambar. 10.11.
Meski mungkin kelihatannya counterintuitive, pemakaian suatu arus yang dikurangi subyek-subyek
pengasut motor itu kepada lebih banyak tegangan termal dibanding across-the-line penganjakan. Yang
integral dari i2rdt adalah yang lebih tinggi oleh karena percepatan yang diperluas waktu, meskipun arus
itu adalah lebih rendah. Satu ekuivalen mengunci rotor waktu dapat dikembangkan dari analisis
penganjakan seperti(ketika çi2rdt dan yang dibandingkan dengan batas manufacturerfs. Perbandingan
ini akan konservatif, karena motor itu sedang menguntungkan dari peredaran udara selama SCR
penganjakan, sedangkan tidak ada panas yang penting menukar di bawah kondisi-kondisi rotor yang
dikunci.pengasut SCR menawarkan keuntungan-keuntungan sebagai tambahan terhadap kendali dari
arus kejutan-kejutan di saluran listrik. Atas tanjakan arus menghapuskan batang penumpang sementara
momen puntir bahwa menemani penganjakan garis, dan hal ini mengurangi mekanika menekankan di
beban-beban yang dihubungkan. Kendali perangkat lunak dari kaleng penganjakan yang ada
menyediakan suatu hampir momen puntir beban tetap selama penganjakan sering kali suatu persyaratan
untuk mesin pemisah dua benda dan beban-beban yang serupa. Sebagai alternatif, perangkat lunak itu
dapat diprogramkan untuk suatu percepatan yang tetap, linear profil kelajuan
GAMBAR 10.11 profil Speed dengan pengasut SCR.
10.5. SCR Konverter
Kelas dari ini fasa mengawasi sistem mencakup dalam kuasa dari yang industri persediaan daya dari
beberapa kilowat-kilowat ke(pada 2250-MW HVDC teminal-teminal. Semua gubahan rangkaian
membahas di bawah topik dari penyearah-penyearah digunakan di SCRs untuk kendali dari keluaran
DC. Betul-betul hampir semua rangkaian umum adalah anjungan(jembatan yang tiga fase menunjukkan
di Fig. 1012. Melalaikan barang kepunyaan komutasi pada saat ini, rangkaian ini mempunyai a daerah
kendali dari 180° dari tegangan keluaran positif penuh kepada hal negatif penuh tegangan keluaran,
meski rangkaian memerlukan suatu beban seperti satu pengimbas yang mampu tenggelam arus positif
selagi hal negatif sourcing tegangan. Untai jembatan mengizinkan[membiarkan aliran daya di dalam yang
manapun arah untuk tipe-tipe dari ini beban-beban, dan itu adalah mampu menyediakan pengereman
regeneratif karena motor-motor DC dengan medan balikan. Gambar 10.12 menunjukkan R/C snubbers
seperti juga peranti-peranti MOV yang bersifat melindungi di saluran listrik.
Himpunan dari gambar-gambar yang diikuti pertanda, ciri-ciri-ciri-ciri kendali dari konverter SCR.
Rangkaian-rangkaian gerbang di-set kepada gerbang masing-masing SCR pada 30° setelah
persimpangan-persimpangan kosong line-to-line. Gambar 10.13 menunjukkan line-toneutral tegangan-
tegangan dan baris arus-arus dengan satu beban mengimbas, Buah ara. 1014 menunjukkan hal positif
dan tegangan-tegangan bus negatif, Buah ara. 1015 pertanda tegangan line-to-line dari fasa A, dan Fig.
1016 menunjukkan keluaran DC bentuk gelombang. Ketika satu SCR ditembak; tertembak, masuk dan
ramah fasa-fasa bersifat shorted, dan anjlok tegangan bus keluaran kepada rerata dari kedua tegangan
fasa. Proses itu adalah serupa untuk tersebut dengan diode-diode, kecuali permulaan komutasi adalah
yang ditentukan oleh pengaturan waktu penundaan gerbang, á.Bus yang positif selalu mengasumsikan
paling hal positif tegangan gated di dalam sistim, dan bus yang negatif mengikuti hampir semua
tegangan gated negatif ketika komutasi diselesaikan. tegangan keluaran DC akan melanjutkan untuk
berkurang seperti(ketika penjuru/sudut pengapian dibuat bertahap punggung lebih jauh. Pada 90°
phaseback, tegangan keluaran rerata akankah nol dengan satu beban mengimbas. Konverter sediakan
hal positif bagian-bagian tegangan, dan beban mempengaruhi suatu tegangan santir cermin untuk
membentuk bagian-bagian yang negatif
GAMBAR 10.12 konverter anjungan jembatan SCR tiga fase.
GAMBAR 10.13 tegangan Converter L-N dan arus-arus garis (beban mengimbas).
GAMBAR 10.14 tegangan-tegangan bus Converter.
10.6. Inversi
Gambar 1017 bentuk gelombang pertanda pada á =120°, suatu daerah keluaran yang negatif tegangan
di mana operasi adalah yang mungkin dengan satu beban mengimbas telah memindahkanarus atau
dengan satu beban aktif. Tegangan itu adalah hal negatif, tetapi arus itu masih hal positif, sehingga
aliran daya adalah dari beban untuk sumber. Meski demikian phaseback lebih lanjut adalah yang
mungkin, tetapi ada suatu batas. Jika komutasi tidak bisa diselesaikan sebelum fasa yang ramah
menjadi lebih hal positif dibanding fasa yang [datang/berikutnya], perpindahan dari arus beban tidak bisa
diselesaikan, dan keinginan beban penuh yang ada kembali ke yang asli fasa seperti(ketika tegangan
mengayun dari hal positif ke hal negatif. Ini disebut a kegagalan komutasi, dan itu meninggalkan arus
beban penuh di dalam hanya satu SCR memasangkan dengan overcurrent rusak yang mungkin. Lebih
lanjut, suatu besar Tegangan arus bolak-balik terkesan di beban, dan ini bisa yang tidak diinginkan. Ke
hindari kegagalan komutasi, suatu penjuru/sudut garis tepi harus mengamati antara penjuru/sudut
phaseback yang maksimum dan penjuru/sudut di mana yang berganti-ganti tegangan mengubah
pengutuban. Suatu batas phaseback dari 165° dengan suatu 15° penjuru/sudut garis tepi sering
digunakan di dalam sistem reaktans secara relatif rendah di mana memancing komutasi bersifat rendah.
Di dalam penerapan-penerapan khusus seperti reaktans yang tinggi berdenyut sistem daya,
penjuru/sudut garis tepi adalah beban yang diganti-rugi maka bahwa penjuru/sudut dapat ditingkatkan
ketika pengurangan-pengurangan beban yang ada. Hal ini mengizinkan[membiarkan suatu maksimum
mendukung tegangan negatif dan perolehan tenaga cepat.
Sementara anjungan(jembatan itu adalah rangkaian paling populer, beberapa gubahan-gubahan yang
lain digunakan. Semiconverter mengganti/kan diode-diode untuk sebanyak tiga SCRS. Rangkaian ini
populer pada awal hari-hari SCRs, ketika mereka apakah sungguh mahal, tetapi itu digunakan lebih
sedikit sering kali sekarang. Satu keberatan yang utama kepada rangkaian adalah bahwa/karena itu
[menggambar/menarik] DC dari sumber. Yang sama benar dari suatu rangkaian setengah gelombang
yang sederhana bahwa sudah menemukan penggunaan sekali-kali di dalam berputar penyearah-
penyearah dari pengeksitasi-pengeksitasi yang tanpa sikat untuk motor sinkron dan pembangkit-
pembangkit. Itu tidak hanya [menggambar/menarik] DC tetapi juga memerlukan suatu sumber dengan a
gerakkan netral. Tabel 101 pertanda sebagian dari hubungan-hubungan yang dasar di suatu yang tiga
fase . SCR konverter. Mereka dimasukkan untuk rujukan.
GAMBAR 10.15 Converter line-to-line tegangan.
GAMBAR 10.16 tegangan keluaran Converter DC.
GAMBAR 10.17 inversi Converter DC pada 150° phaseback.
T ABLE10.1 Converter Equations
Ed = Edo IpuXpu 2 -------------------– ucos
() αcos () IpuXpu–= pf ≈ cos
α u 2 ⎝ + ⎠ ⎛ ⎞
wher
e Edo= no-load DC voltage
Ed= unloaded DC voltage
Ipu= per unit load current
Xpu= per unit reactance of
one phase
u= commutating angle
α= phaseback angle
pf= displacement power
factor
10.7. Gerbang Memandu Rangkaian-rangkaian
Banyak gubahan-gubahan telah digunakan untuk memperoleh rujukan-rujukan fasa untuk SCR gerbang
memandu. Ini termasuk orang yg tak dapat dipercaya fasa, simpal terkunci fase, tanjakan menginterupsi,
kosinus menginterupsi, dan programmable meja panjang tempat pelayanan para langganan, di
antaranya. Yang paling dapat diterapkan di dalam yang manapun perangkat keras atau perangkat lunak.
Suatu orang yg tak dapat dipercaya fasa R/C yang sederhana bisa pantas ketika suatu dibatasi
daerah dari kendali fasa bagian-bagian memuaskan, cascaded meski akan sediakan suatu daerah yang
lebih besar. Meja kasir programmable bersandar pada suatu highfrequency tanda rujukan yang
diaktipkan pada suatu titik rujukan di dalam tegangan saluran. Kendali lalu siklus-siklus gelar bangsawan
dari rujukan itu untuk menetapkan suatu tunda waktu yang, tentu saja, berhubungan dengan
perlambatan arus fasa dari tegangan saluran. Akan ada suatu getaran fasa di dalam pengarah gerbang
jika rujukan frekuensi tidak disamakan kepada baris, tetapi ini dapat dibuat sebagai kecil seperti yang
diinginkan dengan meningkatkan frekuensi rujukan. Suatu fasa pengarah gerbang simpal yang dikunci
dapat mengunci frekuensi rujukan kepada baris oleh [alat; makna] dari meja panjang tempat pelayanan
para langganan dan suatu komparator fasa. Suatu tanda rujukan gated dari suatu fasa dapat digunakan
untuk menetapkan enam tanda gerbang yang diperlukan untuk suatu anjungan(jembatan SCR yang tiga
fase. Meski sederhana untuk menerapkan, ini boleh menjurus kepada beberapa ketidaksamaan antara
kiri di dalam keluaran jika fasa-fasa perbekalan bukanlah seimbang. Pemakaian tiga rujukan dan tiga
tanda-tanda pengarah yang terpisah lebih disukai. Semua pentahapan ini sistem mempunyai kerugian
dari suatu fungsi pindah taklinear tegangan kendali kepada tegangan anjungan(jembatan karena sudut
tundaan itu adalah proporsional untuk mengendalikan tegangan, tetapi tegangan keluaran
anjungan(jembatan adalah proporsional kepada kosinus dari penjuru/sudut ini. Bagaimanapun,
hubungan ini dapat linearized di dalam perangkat lunak.
Kosinus menginterupsi pengarah gerbang mempunyai satu perpindahan dengan tak terpisahkan linier
fungsi. Suatu tegangan line-to-line terintegrasi dan yang dibalikkan untuk membentuk a tegangan
rujukan, tegangan line-to-line antaran itu yang oleh 90°. Lalu, a DC memerintah tegangan dibandingkan
pada tegangan ini dan suatu tanda gerbang dihasilkan ketika keduanya sama. Sudut tundaan itu adalah
arccosine dari baris perpotongan, dan per keluaran konverter satuan adalah kosinus dari sudut tundaan.
Rangkaian ini menyediakan 180° dari ingsutan fase untuk daerah penuh kendali dari suatu konverter.
Sebanyak enam rangkaian-rangkaian seperti itu secara umum digunakan untuk optimum kendali.
Rangkaian-rangkaian pelengkap dapat memaksa pengapian-pengapian gerbang untuk mencegah
komutasi kegagalan-kegagalan di dalam inversi. Gambar 10.18 menunjukkan dasar kosinus
menginterupsi pengarah gerbang. fasa daya ditunjukkan yang terintegrasi dan yang dibalikkan untuk
membentuk suatu rujukan tegangan fasa bahwa mempimpin oleh 90°. Suatu DC memerintah tingkatan
lalu angkatan a pengapian gerbang ketika tegangan fasa rujukan jatuh di bawah perintah tingkatan.
Komparator-komparator digunakan untuk meyakinkan operasi di bagian yang tepat gelombang/lambaian]
rujukan. Contoh DC memerintah tingkatan-tingkatan menghasilkan keterlambatan dari 30°, 75°, dan 150°
ditunjukkan. Jika tegangan daya naik, tegangan rujukan naik menurut perbandingan, dan perpotongan
terjadi kemudian (dalam) waktu untuk suatu yang tetap memerintah tingkatan. Jadi; Dengan demikian,
tegangan keluaran adalah yang dikurangi oleh perlambatan arus fasa karena menuju ke untuk naik dari
tegangan sumber peningkatan. Keluaran itu adalah penyeimbangan diri sendiri dan memelihara suatu
konstan tegangan keuntungan Yang lain utama dari rangkaian perpotongan kosinus adalah
bahwa/karena tegangan rujukan berasal dengan pengintegrasian satu baris tegangan. Jadi; Dengan
demikian, suatu sangat derajat tinggi imunitas bising diperoleh. Suatu sinyal bising yang besar
hanyalah mengakibatkan suatu pintal yang kecil di dalam kelinearan tanggapan. Kosinus
pengarah gerbang perpotongan bahkan memaklumi takik-takik komutasi di dalam baris
tegangan. Ini adalah suatu keuntungan yang terpisah; jelas (di) atas sistern saluran bahwa memerlukan a
kosong tegangan yang melintas untuk penyerempakan fasa. Sistim lain dari gerbang mengendalikan
yang dipekerjakan di suatu pembangkit bahwa harus operasikan (di) atas suatu cakupan luas dari
kelajuan dan frekuensi ke gunakan suatu enkoder yang berputar di batang pembangkit untuk
menetapkan yang internal penjuru/sudut. Tegangan terminal untuk kendali gerbang kemudian adalah
manyatukan dari penjuru/sudut ini, perangsangan medan, parameter-parameter mesin, dan beban arus.
Jika pembaca itu akan memaafkan suatu keberangkatan yang singkat dari teori, suatu [peristiwa;
pemandangan] dari beberapa tahun yang lalu boleh membuktikan (bahwa) menghibur. Perusahaan
pengarang itu sedang bernegosiasi dengan suatu pelanggan yang potensial untuk suatu besar,
berdenyut SCR konverter. Pelanggan itu memperhatikan kemampuan perpotongan kosinus
memandu gerbang untuk mengatasi suatu tegangan perbekalan yang serius disimpangkan
oleh konverter-konverter yang lain dengan segera. Suatu insinyur yang muda di dalam pengarang itu
kelompok telah menyiapkan satu demonstrasi yang mengesankan untuk menenangkan perhatian-
perhatian dari pelanggan dan konsultan pelanggan itu. Dengan semua penjabat sajikan, ia melemparkan
saklar itu untuk menggerakkan beberapa konverter-konverter dilibatkan.
Pada saat yang tepat itu, suatu kapasitor elektrolitik yang kecil memutuskan selfimmolation
dan mengambil?membutuhkan batal ke seberang laboratorium dengan suatu yang nyaring membanting
pintu, seret satu ekor spiral lebih panjang dari pernah; selalu foil aluminium. Untunglah, pelanggan
tertawa[kan nya batal, dan order(pesanan itu dijamin aman setelah pekerjaan pembetulan yang kecil
kepada peralatan demo
GAMBAR 10.18 perpotongan Cosine SCR pengarah gerbang.
10.8. Daya kepada Gates
Banyak gubahan-gubahan telah digunakan untuk menyediakan pengarah gerbang yang diperlukan
daya. Low-voltage rangkaian-rangkaian dapat menggunakan suatu transformator pemodulasian yang
disetir oleh a dengan cepat naik tegangan dengan suatu tanda penopangan tegangan yang lebih rendah
untuk menyediakan pengarah gerbang langsung. Transformator pemodulasian mendisain harus suatu
kompromi antara waktu bangkit pemodulasian dan tingkatan penopangan yang ada. Sebagai alternatif,
transformator pemodulasian dapat disetir oleh suatu kereta api pemodulasian frekuensi tinggi,
masing-masing siklus [di/yang/ttg] mana mempunyai suatu yang tingkat tinggi, dengan cepat naik arus
yang awal. tugas beredar di kereta api pemodulasian harus tidak kurang dari 50% untuk hampir semua
penerapan-penerapan. sulit untuk menyediakan waktu bangkit yang diperlukan dan mendukung
arus ketika isolasi/penyekatan yang cukup digunakan untuk mengoperasikan suatu tegangan tinggi
transformator pemodulasian pada frekuensi garis, dan suatu perbekalan frekuensi tinggi adalah
ya dinggunakan. Sistim lain menyediakan transformator yang digabungkan dan DC yang diralat
gerakkan untuk gerbang. Sumber itu dapat yang manapun tegangan saluran atau suatu frekuensi tinggi
tegangan. tegangan DC dari persediaan daya ini kemudian adalah yang diswitch kepada gerbang SCR
oleh suatu transistor deret yang disetir oleh suatu serat mata rantai berhubung dengan mata dari suatu
tegangan rendah gating rangkaian. Suatu variasi dari gubahan sering digunakan untuk penerapan-
penerapan tegangan menengah. Satu dibatasi kabel(telegram adalah threaded melalui berbagai
transformator-transformator untuk membentuk primer-primer putaran tunggal. Arus kabel(telegram bisa
menyerupai 50 sampai 100 A pada frekuensi garis. Beberapa SCRS dapat gated secara langsung oleh
cahaya yang kuat dari suatu laser dengan optika serat yang menyediakan pengasingan tegangan. Meski
demikian SCRs lain mempunyai satu yang integral cahaya mengaktipkan pilot SCR bahwa memerlukan
suatu lebih sedikit sumber cahaya yang kuat. Daya gerbang berasal dari tegangan katoda anoda dengan
kapasitor ruang simpan. Arahkan gating optis kini satu daerah dari pembangunan substansiil
usaha. Hal-hal ini lebih lanjut dibahas di Bab 11
10.9. SCR Autotapchangers
Satu himpunan yang menarik dari sistem SCR dikelompokkan di bawah yang umum
nama dari autotapchangers. Pada dasarnya, mereka semuanya adalah metoda-metoda dari kungan
kendali mengisi?memuat bahwa menggunakan SCRs untuk tidak hanya transformator perubahan
menyadap tetapi ke atur tegangan antara penakik-penakik untuk kendali yang berkelanjutan. Mereka
adalah terutama bermanfaat karena meningkat;kan faktor daya (di) atas suatu SCR yang sederhana
kendali dan karena memperkecil jangkah nilai transformator untuk beban-beban itu
perlukan daya tetap (di) atas suatu daerah tegangan yang lebar/luas. Satu contoh adalah
pelumer-pelumer gelas/kaca, di mana yang diinginkan meleleh daya adalah konstan, hanya
bervariasi tahanan beban secara luas dengan suhu gelas/kaca.
Gambar 1019 pertanda satu AC autotapchanger menurut bagan dengan suatu yang centertapped
transformator sekunder. Karena tegangan-tegangan keluaran sampai ke separuh maksimum, SCR yang
lebih rendah di-set dibuat bertahap di dari kosong ke keluaran penuh, separuh
tegangan. Di atas tegangan ini, himpunan yang bagian atas adalah secara berangsur-angsur dibuat
bertahap ke atas tingkatkan tegangan dari himpunan yang lebih rendah. Sebagai satu atas SCR adalah
gated di, itu commutates SCR yang lebih rendah batal dan mengasumsikan arus beban. Di dalam
kasus dari suatu beban daya yang tetap, lilitan transformator yang lebih rendah harus
yang dinilai karena maksimum memerlukan arus di tegangan operasi yang paling rendah,
sedangkan kumparan atas dapat dinilai untuk arus maksimum pada separuh tegangan.
Untaian dasar ini dapat diterapkan di dalam berbadan tegap SCR konverter-konverter
di dalam pertunjukan yang sama untuk DC mengisi?memuat. Gubahan seperti itu digunakan untuk
MIT Alcator C-MOD Tokamak toroidal medan menyediakan beberapa tahun
yang lalu. Magnet memerlukan suatu berdenyut 265-kA arus operasi hanya juga
diperlukan waktu bangkit yang mungkin paling cepat pada arus ini dan ambrukan berikut. Namun kVA
yang tersedia dari pembangkit sumber dibatasi pada 250 MVA. Satu himpunan autotapchanging dari
konverter-konverter mengizinkan sistim untuk membedah/beroperasi pada konverter tegangan tinggi
pada 1500 Vdc pada arus-arus yang rendah dan secara berangsur-angsur fasa kembali konverter
tegangan tinggi dengan meningkatkan arus sampai konverter tegangan rendah menyediakan arus beban
penuh pada 900 Vdc. Gubahan ini mencukupi waktu bangkit yang diperlukan selagi memperkecil
memutar akhir menekankan di pembangkit. Penakik tegangan rendah mempunyai
6 paralel SCR lintasan-lintasan, dan penakik tegangan tinggi mempunyai 4 lintasan paralel di dalam
masing-masing dari 8 konverter, selama 480 SCRs di dalam semua.
Faktor daya bermanfaat bagi dari suatu autotapchanger adalah yang ditunjukkan di dalam
Buah ara. 1020. Di sini, suatu tegangan keluaran DC yang dikendalikan ditunjukkan dengan dan
tanpa suatu 2:1 nisbah tegangan autotapchanging konverter ditetapkan. Jika suatu konstan
beban daya diperlukan, penggerusan di dalam permintaan var bahkan lebih
mengesankan. Anjungan(jembatan tegangan rendah melakukan pada suatu secara linear meningkatkan
faktor daya sampai faktor daya kesatuan dicapai pada separuh tegangan.
faktor daya lalu berkurang sedikit banyak(nya) seperti(ketika anjungan(jembatan tegangan tinggi adalah
yang dibuat bertahap di dengan meningkatkan tegangan, tetapi itu lalu bangkit kembali kepada kesatuan
pada tegangan penuh
GAMBAR 10.19 SCR autotapchanger.
GAMBAR 10.20 faktor daya Displacement.
1010. SCR DC Motor Memandu
DC motor memandu adalah satu awal penerapan fasa mengawasi konverter-konverter.
Regenerasi dapat diperoleh dengan suatu konverter anjungan(jembatan
dan suatu sistim medan maknit pembalikan pengutuban. Bagaimanapun, waktu tanggapan itu adalah
lemah(miskin dan tak sesuai kepada persyaratan-persyaratan untuk regenerasi yang cepat dan
membalikkan di dalam rol pabrik pengilingan baja memandu. Pemakaian dua anjungan(jembatan dalam
satu kebalikan pmbalikan mengizinkan[membiarkan hubungan sejajar dan regenerasi penuh atas
pertolongan kendali armatur. Jika anjungan(jembatan-anjungan(jembatan itu secara langsung
disejajarkan, satu harus yang dilumpuhkan terus menerus untuk menghindari suatu hubung-singkat.
Pemakaian reactor-reactor untuk pasangkan kedua anjungan(jembatan-anjungan(jembatan
mengizinkan[membiarkan mereka untuk bersifat gated secara serempak dengan pendukung reactor-
reactor perbedaan-perbedaan di dalam tegangan riak mereka sampai jumpa sebagai suatu komponen
DC tidak ada di dalam kedua-duanya. Jika nya adalah gated pada penjuru/sudut á, yang lain adalah
gated sedikit di balik 180° – á.Yang menurut bagan untuk a seperti itu gubahan konverter rangkap
ditunjukkan di Fig. 1021. Reactor-reactor itu dapat yang manapun inti udara atau inn besi. Rangkaian ini
mengizinkan[membiarkan a alihan lembut antara hal positif dan arus motor negatif, satu atribut penting
untuk satu tanggapan loop kontrol optimum.
10.11. SCR Motor ARUS BOLAK-BALIK Memandu
Satu awal dan motor SCR AC kasar memandu terdiri atas satu SCR DC onverter, suatu pengimbas yang
besar, dan satu set enam SCRs di suatu inverter yang force-commutated. Yang yang dikenal sebagai
suatu inverter sumber yang ada (CSI), itu adalah sangat toleran dari beban bermasalah dan bisa
operasikan (di) atas suatu frekuensi keluaran yang lebar/luas daerah. Dasar menurut bagan ditunjukkan
di Fig. 1022. Bagian konverter beroperasi di suatu tegangan mengatur modus dengan batas yang ada.
Tegangan ditentukan oleh persyaratan beban dan biasanya proporsional kepada rekuensi keluaran.
Keberatan yang pokok kepada sumber yang ada inverter adalah biaya, ukuran, dan berat/beban dari
pengimbas-pengimbas dan yang lemah(miskin faktor daya dari masukan pada tegangan-tegangan
keluaran yang rendah. Juga, konverter punyakah suatu tingkatan ketinggian yang ada harmonic.
Meskipun begitu, ini tadinya suatu yang populer tancapkan silam tahun. SCR Lain AC motor memandu
motor sinkron dapat digunakan untuk adalah inverter yang load-commutated (LCI), yang ditunjukkan di
Fig. 1023. Di sini, komutasi-komutasi yang dipaksa untuk SCRs itu disediakan oleh tegangan-tegangan
berkembang di dalam motor daripadanya perangsangan medan. Pengarah itu dimulai oleh berfasa
tunggal mengejutkan pada waktu yang sama oleh suatu sangat deret frekuensi rendah dari kacang-
kacangan di inverter sehingga motor itu lebih atau lebih sedikit “dibanting keras-keras” ke dalam rotasi,
satu tiang pada waktu yang sama, dengan arus inverter yang putus-putus. Ketika tegangan jangkar
adalah cukup tinggi untuk menyediakan arus komutasi untuk SCRs, inverter berbalik ke AC pengarah
dan mempercepat motor itu untuk kelajuan operasi. Permasalahan dengan pengarah ini adalah, lagi;
kembali, yang lemah(miskin tingkatan faktor daya dan harmonic di konverter. Penumpang sementara
momen puntir di penganjakan boleh juga adalah tak dapat disetujui. Meskipun kerugian-kerugian dari
dua pengarah ini mengetik, mereka telah buatan ukuran-ukuran yang besar untuk banyak tahun.
GAMBAR 10.21 Reversing, pengarah motor SCR DC regenerative.
GAMBAR 10.22 inverter sumber SCR yang ada AC pengarah.
GAMBAR 10.23 inverter SCR load-commutated AC pengarah.
10.12. Cycloconverters
Jika konverter SCR rangkap DC pengarah motor disetir dengan suatu frekuensi rendah tanda ARUS
BOLAK-BALIK, itu akan dengan setia menghasilkan suatu secara siklis membalikkan keluaran.Kecuali
mesin cuci, bagaimanapun, pengarah motor seperti itu akan [menjadi/dari]?berasal dari penggunaan
yang kecil. Tetapi kemampuan konverter yang rangkap untuk bertindak sebagai suatu frekuensi
sesuatu yang berubah mengakibatkan sejumlah besar penerapan-penerapan. Rangkaian dari
Buah ara. 1023 dapat digunakan sebagai untuk menghasilkan satu frekuensi keluaran AC seperti(ketika
ketinggian seperti(ketika 25 Hz. Tiga satuan seperti itu dapat bertenaga mesin dari suatu yang umum
60-Hz menyediakan bus untuk menghasilkan tiga fase, 25 Hz dengan transformator yang terisolasi
primer-primer yang menggantikan mesin DC. Gerbang memandu seperangkat
dari tiga tanda 25-Hz yang adalah fasa yang dikunci ke(pada suatu rujukan yang umum
dengan 120° ingsutan fase. Meski cycloconverter yang tiga fase memerlukan 36 SCRs, [ini] merupakan
suatu sesuatu yang berubah frekuensi sederhana, kasar dengan sejumlah yang penting
tribut-atribut. Bilamana digunakan untuk menyediakan suatu bus umum untuk suatu sistim 25-Hz, nya(itu
dapat menyediakan arus-arus beban leih tinggi untuk mengizinkan[membiarkan pengetripan selektif yang
bersifat melindungi arus beban lebih sambung siar dan cukup untuk memungkinkan across-the-line
penganjakan motor induksi yang besa. Itu dapat menyediakan frekuensi variabel
daya ke(pada suatu enam, laju-awal, imbas atau motor sinkron tiga fase untuk kendali laju. Karena
gubahan ini memerlukan tidak ada perbekalan atau keluaran
transformator, [ini] merupakan suatu petinju kelas ringan, sistim efisiensi tinggi yang akan menjadi
populer untuk pendorong angkatan laut di atas kedua-duanya penjelajah kirim dan militer
bejana(kapal-bejana(kapal.
Cycloconverter itu dapat juga digunakan sebagai satu asychronous intertie
antara dua sistem daya dari frekwensi yang berbeda atau antara saling behubungan
sistem daya dari frekuensi yang sama. Kemudian kasus, nya(itu
dapat menukar daya tanpa adanya perhatian sekitar sudut fasa yang nisbi
dari sumber keduanya dan dengan demikian [menjadi/dari]?berasal dari nilai bahan di dalam memelihara
kestabilan sistim. Kemampuan nya yang tidak bisa dipisahkan untuk memindahkan daya di dalam yang
manapun arah adalah juga penting. Pengarang mempunyai kesenangan (terus terang dengan
beberapa yang ragu-ragu bercampur takut) saling behubungan sistem 60-Hz dan 25-Hz dari
kegunaan Niagara Mohawk dengan suatu 2000-kVA yang kecil cycloconverter
yang dirancang karena pekerjaan-pekerjaan kokas dari Bethlehem Steel di Lackawanna, NY.
sistim Niagara Mohawk mempunyai beberapa ratus daya muat megawatts
di sistim 25-Hz dan beberapa ribu megawatts di 60-Hz
sistim. Semua pergi baik-baik dengan aliran daya yang dikendalikan di dalam yang manapun arah.
Suatu salinan cycloconverter telah dibangun untuk garis sn dari J&L Steel,
di Aliquippa, NILAI, untuk bertindak sebagai suatu sumber untuk bus kilang 25-Hz. Sedikit
satuan simpan;amankan biaya yang pantas dipertimbangkan berlari/menjalankan suatu frekuensi
35,000-hp sesuatu yang berubah menetapkan pada beban ringan. Namun satuan yang lain serupa
[memandu/mengemudi] a pompa pada suatu 235 Hz yang nominal untuk menyediakan air untuk kota
Aliquippa. Samping yang bawah dari cycloconverter adalah bahwa/karena tidak ada pengasingan
antara rangkaian-rangkaian masukan dan keluaran. Saluran listrik masukan mempunyai seperangkat
dari azimut yang ada yang harmonc, tandatangan yang umum dari konverter masukan
lebih suatu himpunan yang kaya dari frekwensi yang palsu yang sebagai hasil intermodulation
hasil-hasil dari frekwensi garis dan beban. Spektrum intermodulation
dari suatu frekuensi variabel cycloconverter pengarah bervariasi dengan keluaran
frekuensi, dengan demikian hal tersebut menjadi sulit untuk menipis tanpa satu tapis aktif.
Tegangan keluaran juga mempunyai suatu keluaran ketinggian harmonic oleh karena
perkiraan yang dicincang ke(pada suatu gelombang sinus.
Kerugian yang lain dari cycloconverter adalah bahwa/karena itu operasikan pada a
faktor daya rerata sangat lemah dan boleh memerlukan koreksi yang pantas dipertimbangkan.
Faktor daya bervariasi dari suatu nilai secara relatif tinggi kepada kosong (di) atas gelombang sinus
keluaran. Ini bisa dari saat yang kecil di suatu sistim yang dipersembahkan,
tetapi cycloconverters operasi dari bentuk kegunaan mungkin akan
harus faktor daya yang dikoreksi untuk menghindari hukuman-hukuman faktor daya serius
di tuntutan permintaan. Oleh karena isi ketinggian harmonic dari
baris arus, kapasitor-kapasitor koreksi faktor daya akan mungkin kebutuhan
pengimbas-pengimbas deret untuk mencegah mereka dari arus-arus gali lubang sumuran harmonic
berlebihan. Subyek ini adalah lebih lanjut ditujukan di Bab 15.
Bab 11
Deret dan Paralel Operasi
Tak peduli bagaimana besar SCRs dan sanak mereka boleh jadinya, akan ada
selalu adalah suatu kebutuhan untuk mengoperasikan peranti-peranti secara urut dan/atau paralel untuk
temu persyaratan-persyaratan dari tegangan tinggi DC (HVDC) sistem, kompensator-kompensator var,
dan sistem transmisi AC yang luwes (FAKTA-FAKTA) peranti-peranti. disain sasaran untuk
menyediakan baik pembagian tegangan secara urut operasi dan arus di dalam operasi paralel.
[bukan/tidak] tidak penting. SCRS telah di/terpilih untuk menggambarkan teknik-teknik, hanya
semipenghantar-semipenghantar lain akan memiliki persyaratan-persyaratan yang serupa.
11.1. Pembagian Tegangan
Operasi deret SCRs memerlukan SCRs itu untuk berbagi dengan sama
voltase luar di bawah semua kondisi-kondisi berguna. Ada empat yang terpisah; jelas
daerah-daerah operasi untuk satu SCR: menyalakan, hantaran kemajuan, belokan,
dan operasi diam dengan yang manapun haluan atau tegangan balik. Di dalam
suatu cerobong deret dari SCRs, peranti yang paling lambat akan memiliki suatu yang tidak sebanding
bagian(saham dari menyeluruh tegangan sebelum nya menyalakan, karena para mitra nya akan
telah di. Oleh karena itu, perlu menyalakan masing-masing SCR seperti(ketika
dengan cepat sebagai yang mungkin dengan tanda-tanda gating yang bersama mempunyai dengan
cepat naik waktu kepada sebagian orang 3 sampai 5 A di dalam kurang dari 500 n. Di dalam hampir
semua situasi-situasi SCR gating arus-arus, lebih, yang lebih tinggi, dan lebih cepat semuanya adalah
lebih baik. Mengemudi tegangan adalah pada umumnya 20 sampai 40 V sirkit terbuka dengan
pembatasan yang ada.
Gambar 11.1 pengulangan Fig. 10.2 untuk menunjukkan suatu gerbang yang khas memandu yang
pantas untuk operasi deret. Jika gerbang-gerbang deret ditembak; tertembak dari optika serat,
disperse jam berbagai emiter-emiter dan detektor-detektor di dalam optik serat
rantai-rantai harus diperkecil. ejumlah sistem telah dipikirkan untuk menembak satu rangkaian SCR
gerbang-gerbang. Gambar 112 pertanda beberapa gubahan-gubahan tentang pengapian konvensional
SCRS secara urut rak buku-buku perpustakaan. Pada ditinggalkan, suatu tegangan tinggi membatasi
kabel(telegram adalah threaded melalui suatu deret dari trafo arus toroidal dengan sekunder
luka untuk mendukung beerapa sepuluh volt. Kabel(telegram yang utama akankah
beredar(mengedarkan suatu arus yang khas 100 A atau kira-kira segitu pada 60 Hz untuk menyediakan
gerakkan di tingkatan gerbang. Gerbang-gerbang itu ditembak; tertembak oleh optika serat. Ini miliki
suatu gubahan yang populer untuk kompensator-kompensator var tegangan menengah.
Skets pusat menunjukkan trafo daya yang individu menyediakan
gerakkan di gerbang-gerbang. Lagi; kembali, pengapian gerbang jemu akan optika serat. a
variasi di gubahan ini gunakan suatu perbekalan frekuensi tinggi untuk
kurangi ukuran dari transformator-transformator. Pada hak, suatu pemodulasian memandu sistim
pandu semua gerbang melalui transformator-transformator pemodulasian. Meski ini mempunyai
digunakan dengan sukses di sistem tegangan menengah, transformator-transformator
perlukan desain saksama dan menguji untuk temu isolasi/penyekatan, waktu bangkit, dan
dukung persyaratan-persyaratan. Gubahan lain menggunakan sejumlah sekunder di suatu transformator
pemodulasian dan sudah dipekerjakan dengan sukses di peralatan kelas 5-kV. Kebanyakan gubahan-
gubahan menggunakan a pemodulasan melatih daripada suatu gating berdenyut per siklus.
Gubahan namun lain untuk daya gerbang, yang ditunjukkan di dalam bentuk yang dasar
di Fig. 113, bisa diterapkan untuk tegangan-tegangan yang paling tinggi. Di sini, daya untuk
suatu gerbang berasal dari tegangan katoda anoda SCR itu. Hal ini
perlukan suatu penundaan yang kecil di gating sehingga sistim dapat menuntut?menugaskan hanya,
ketika dibebankan, itu dapat menyediakan dua kacang-kacangan gerbang 60° terpisah masing-masing
siklus. Itu tidak bisa dukung suatu gerbang yang tingkat tinggi memandu tanpa disipasi jejala yang
berlebihan. Rencana gating dasar ini digunakan di sistem HVDC.
Sebagai tambahan terhadap gerbang-gerbang secara elektris menembak, dua versi SCRs adalah
ditembak; tertembak secara langsung dari cahaya. Beberapa besar SCRs mempunyai menurut muoptika
peka gerbang-gerbang bahwa menembak sesudah menerima suatu sinar laser yang tingkat tinggi. Yang
lain menggunakan a gerbang pilot menembak dari suatu laser bertenaga mesin yang lebih rendah. Ini
adalah satu daerah dari peranti pembangunan sekarang. Teknik-teknik gating di atas tutup yang
diperlukan menyalakan simetri untuk operasi deret. SCR perolehan adalah sedikit banyak(nya) lebih
diper;rumit. Bentuk gelombang perolehan dari Fig. 102 dapat diperluas seperti di Fig. 114 untuk
menunjukkan perolehan-perolehan yang tidak bisa dipisahkan tiga peranti deret. SCR 1 awal untuk
pulihkan pertama dan, karena mulai untuk mendukung tegangan, tegangan rangkaian mengemudi di/dt
berkurang, dan perolehan dari SCR 2 dan SCR 3 melambat. SCR 1 akan memiliki suatu bagian(saham
yang tidak sebanding dari tegangan sumber, karena yang lainnya masih sedang melaksanakan arus-
lawan. Dimungkinkan untuk memenuhi ciri-ciri-ciri-ciri perolehan dari SCRs, tetapi itu masih perlu untuk
memaksa suatu pembagian yang lebih baik, karena pertandingan itu akan dimakan karat oleh uhu dan
rangkaian di/dt . Persamaan-persamaan Fig. 104 dapat yang diperluas kepada peranti-peranti deret
dengan individu SCR ciri-ciri-ciri-ciri digunakan untuk menentukan takseimbang di dalam tegangan balik.
Teknik patokan untuk memaksa pembagian tegangan selama perolehan untuk menambahkan satu jejala
R/C ke seberang masing-masing SCR. Konstanta waktu dari R1/C jejala di Fig. 115 dibuat dapat
diperbandingkan dengan waktu pemulihan dari SCRs. Jika SCRs itu ditarungkan di dalam yang disimpan
beban?tugas perolehan dan arus, yang menurut bagan dari Fig. 104 dapat diperluas ke(pada suatu
rangkaian deret, itu mewakili; menunjukkan takseimbang-takseimbang kasus yang terburuk dan
menghasilkan tegangan pemulihan untuk masing-masing SCR ciri-ciri. Kasus yang terburuk adalah
biasanya satu puasa perolehan (- arus perolehan puncak rendah dan beban?tugas yang disembuhkan
rendah) SCR di dalam deret dengan sejumlah peranti-peranti yang lebih lambat. jejala R1/C
mengerjakan tidak ada apa pun untuk membantu pembagian tegangan selama kala-kala di mana SCRs
itu hanyalah duduk dengan haluan atau membalikkan terapan tegangan. Konstanta waktu dari R1C
adalah sangat celana pendek sehingga perbedaan-perbedaan di dalam tegangan hanya menuntut?
menugaskan kapasitor. Induktor Transisi R2 digunakan untuk paya ke luar perbedaan-perbedaan di
dalam haluan dan membalikkan kebocoran untuk SCRs. Itu perlukah [menggambar/menarik] 5 sampai
10 kali arus bocoran, tergantung pada derajat tingkat dari keseimbangan diperlukan. Induktor Transisi R1
harus suatu tipe yang tidak induktif, tetapi R2 tidaklah harus. Snubber desain harus diuji dengan suatu
program komputer seperti di Fig. 114 untuk menentukan induktor transisi dan SCR kerugian-kerugian.
GAMBAR 11.1 pengarah gerbang High-level.
GAMBAR 11.2 gerbang Series SCR memandu gubahan-gubahan.
GAMBAR 11.3 Anode-cathode memperoleh gating.
GAMBAR 11.4 ciri-ciri-ciri-ciri perolehan Series SCR.
GAMBAR 11.5 jejala Sharing untuk deret SCRs.
11.2. Pembagian Yang Ada
Pembagian yang ada adalah sangat sederhana. Hanyalah menyisipkan hambatan cukup di dalam
masing-masing rangkaian SCR kepada paya ke luar variasi-variasi di dalam tetesan yang ke depan. Hal
ini bekerja bagus di dalam berdenyut konverter-konverter untuk penelitian fusi yang magnetis di mana
baja tahan karat atau monel buluh digunakan untuk memperoleh beberapa volt-volt dari tetesan pada
arus penuh. Sayangnya, lesapan daya itu adalah sangat tinggi bahwa ini tidak bisa
digunakan kecuali berdenyut konverter-konverter di mana siklus tugas adalah sangat rendah.
Pembagian yang ada di dalam konverter-konverter secara terus-menerus menilai memerlukan SCRs
yang ditarungkan di dalam tetesan yang ke depan dan tertentu perhatian kepada menjaga
keseimbangan diri sendiri dan induktansi bersama pada setiap lintasan. Gambar 116 pertanda beberapa
bus gubahan-gubahan bahwa keseimbangan pertanda dan takseimbang.
Pada A, arus di SCR 1 keinginan adalah lebih besar dari di SCR 2, karena
kedua-duanya induktansi-induktansi dan hambatan-hambatan bersifat lebih rendah. SCR 2 sudah yang
ditambahkan 1–2 lintasan. Situasi itu dapat dikoreksi dengan menggunakan B bagan-bagan, C, atau D,
semua yang mempunyai induktansi-induktansi dan hambatan-hambatan seimbang. Pada E, SCR 2
dapat arus yang paling tinggi, karena kedua-duanya SCR 1 dan SCR 3 mempunyai yang lebih tinggi
induktansi dan hambatan. Situasi itu dapat dikoreksi oleh offsetting hubungan menunjuk seperti di F
sehingga hambatan-hambatan dan induktansi-induktansi dari masing-masing SCR ke bus adalah sama.
G menggambarkan satu yang menarik masalah, karena indutansi bersama sekarang masuk ke dalam
arena. Jika pengaturan jarak antara bus-bus masukan dan jalan keluar dan bus sejajar dengan adalah
kecil, ada induktansi bersama kecil ke(pada SCR 2.SCR 1, bagaimanapun, menggabungkan
kepada bus-bus masukan dan jalan keluar yang sedang membawa arus yang ganda di dalam
arah kebalikan dari SCR 1 dan oleh karena itu mempengaruhi tegangan-tegangan bahwa mengurangi
dari yang memberi hambatan dan induktansi diri menetes jatuh. Mungkin saja mungkin
kepada offset poin-poin tambahan bus masukan dan jalan keluar, hanya tidak ada
jaminan ini akan pekerjaan. Meskipun jika masukan dan jalan keluar menunjuk adalah di
SCR 2, Mei yang ada masih sebagai yang lebih besar itu di SCR 1.Lalu, solusi
harus untuk menyusun kembali bus atau meningkatkan pengaturan jarak bus-bus.
Gambar 117 menggambarkan proses. Suatu adalah satu bus masukan, dan B +C adalah
suatu bus hubungan kepada dua SCRs yang diwakili oleh titik-titik. Selfinductances
dari B panjangnya-panjangnya dan C bisa dihitung dari yang umum formula berdasar pada matra-matra
bus dan panjangnya-panjangnya. . Arus itu adalah dua kali sama ketinggian di A seperti di B, dan itu
adalah di dalam arah kebalikanny. Mungkin tidak mungkin untuk memperoleh suatu keseimbangan oleh
offsetting lebih lanjut hubungan menunjuk jika pengaturan jarak, S, kecil sehubungan dengan B
panjangnya-panjangnya dan C.Satu-satunya solusi lalu adalah Peningkatan atau mengubah bagan bus.
Catat bahwa suatu induktansi bersama yang kecil antara A dan C mempunyai
yang dilalaikan di dalam analisis ini. Kapan saja bus-bus berjalan sejajar kepada satu sama lain,
induktansi bersama itu harus diujuntuk permasalahan potensial dengan neraca arus. Perusahaan dan
yang lain Elektrik Umum Kanada sudah menggunakan radial simetri untuk memperoleh keseimbangan.
bus-bus Masukan dan jalan keluar adalah di pusat dari suatu gubahan hub dengan SCRs pada akhirnya
dari bus radial hubungkan. Oleh GAMBAR 11.7 Self dan induktansi bersama. menggunakan SCRs yang
ditarungkan karena tetesan yang ke depan, neraca arus sempurna adalah diperoleh.
GAMBAR 11.6 bagan Bus.
GAMBAR 11.7 Self dan induktansi bersama.
11.3. Dipaksa Membagi
Dimungkinkan untu menggunakan satu pengimbas pada setiap kaki dari satu set SCRs yang
disejajarkan untuk menciptakan anjlok tegangan cukup kepada offset takseimbang-takseimbang.
Gubahan ini sudah digunakan di motor DC memandu di mana anjungan(jembatan-anjungan(jembatan
SCR adalah menjulang di dalam ahli gambar/laci dengan pengimbas-pengimbas inti udara yang
menghubungkan ereka kepada yang lain anjungan(jembatan-anjungan(jembatan untuk sejajar dengan.
Pengimbas-pengimbas memperbaiki pembagian yang ada dan kurangi arus kesalahan.
Suatu gubahan lebih populer untuk yang dipaksa membagi ditunjukkan di dalam
Buah ara. 118. SCRs semuanya adalah yang digabungkan bersama-sama dengan dua pengimbas
kumparan bahwa memaksa neraca arus. Pengimbas-pengimbas yang harus dirancang ke
hindari memenuhi di arus takseimbang yang maksimum untuk suatu pelaksanaan
siklus. Gubahan itu dapat diperlua kepada setiap nomor dari SCRs. Hal ini
adalah suatu sistim secara relatif sangat mudah, tetapi biaya dan ukuran dari pengimbas-pengimbas
janganlah Pengarah gerbang tidak penting berkomentar buatan hormat kepada operasi deret
menerapkan juga untuk sejajar dengan. SCR yang pertama untuk menyalakan keinginan cenderung
untuk mencuri tegangan anode perlu menyalakan sisanya dan akan memiliki suatu ketinggian di/dt
sehingga proses harus berlangsung sama datar sebagai yang yang mungkin. Suatu yang tingkat tinggi,
dengan cepat naik pemodulasian gerbang akan meyakinkan bahwa semua SCRs menyalakan. Lagi
kembali, [ini] merupakan suatu kebaikan besar kepada SCRs itu untuk menggunakan gating tingkat
tinggi di dalam setiap penerapan.
GAMBAR 11.8 reactor Sharing.
Bab 12
Konverter-konverter Pulsa
SCR mungkin akan mempunyai suatu umur rancang yang panjang(lama di dalam pemanggilan
penerapan-penerapan untuk menyingkat kacang-kacangan dari arus-arus yang tinggi. Kemampuan nya
untuk mengancing [alat; makna] yang tidak bisa dipaksa ke luar dari suatu kondisi yang dipenuhi oleh
beban lebih, benar begitu dengan transistor dwikutub gerbang yang dibatasi (IGBT). Ketika yang
digunakan sebagai satu daya AC sumber, SCR itu adalah mampu menyediakan arus kesalahan cukup
untuk mengizinkan pemecah selektif yang menyandungkan untuk gangguan sistim yang minimum.
perancangan daya yang tinggi berdenyut sistem konverter adalah satu seni tentangnya kepunyaan,
dan sebagian dari asas itu dibahas di dalam bab ini. Pengarang
pasti mempunyai kehormatan tentang kerja di sejumlah mempesona penerapan-penerapan
di dalam hal ini mengkhususkan daerah.
12.1. Alat pelindung
Kebanyakan materi switchgear membawa suatu jangkah nilai waktu yang singkat bahwa harus terhormat
untuk berdenyut layanan. Sambung siar bersifat melindungi bisa kebalikan waktu mengetik untuk
mengizinkan membawa arus-arus tinggi untuk suatu waktu yang singkat tanpa menyandungkan suatu
pemecah. Unsur-unsur yang seketika/spontan yang harus di-set di atas arus maksimum, dari
kursus. Suatu overcurrent yang luas menyiarkan ulang ciri-ciri-ciri-ciri ada tersedia—
kebalikan, sangat kebalikan, dan sangat kebalikan di dalam kedua-duanya waktu yang singkat
dan versi-versi lama. Di dalam suatu tipe yang diberi, penakik-penakik yang ada dan satu waktu
angka telepon mengizinkan[membiarkan penyetelan (di) atas suatu sangat cakupan luas tentang
menyandungkan waktu dan arus-arus. Sebagai contoh, jika satu sangat kebalikan waktu overcurrent
sambung siar terpilih kepada masuk suatu pemecah pada suatu arus yang diberi setelah suatu waktu
yang sangat panjang, pemecah itu akan tinggal yang tertutup pada 5 arus kali ini untuk 1 detik, 10
arus waktu ini untuk 03 detik, dan 40 arus kali ini untuk 01 detik dengan
seting tertentu angka telepon waktu. Lembar data pabrikan menyediakan
informasi lebih lanjut tentang overcurrent menyiarkan ulang.
Padukan ada tersedia di dalam suatu ciri-ciri-ciri-ciri yang luas untuk menyesuaikan
hampir setiap kebutuhan, dari melambat meniup kaca kendali memadukan kepada yang kecepatan
tinggi semipenghantar memadukan kepada tegangan menengah memadukan karena rangkaian-
rangkaian motor atau perlindungan transformator. Bengkok diharapkan bahwa pertanda pelelehan
time/current ciri-ciri dan pembatasan cacat mengukur di dalam kasus dari
tipe semipenghantar memadukan bahwa membersihkan subcycle. Di dalam. umum, sekring-sekring
harus tidak dioperasikan pada berdenyut rms arus-arus lebih dari tentang 60%
dari arus pelelehan untuk pemodulasian waktu. Ini akan meyakinkan suatu jayalah.
Lagi; kembali, lembar data pabrikan itu harus dimintai pendapat untuk lebih lanjut informasi.
12.2. Transformator
Transformator-transformator secara umum dapat dioperasikan sumur di atas jangkah nilai mereka yang
yang berkenaan dengan panas untuk menyingkat kala-kala. Faktor pembatas itu bisa suhu yang fana
kenaikan meski, lebih sering, akan jadi suatu batas di yang electromagnetis angkatan. Transformator-
transformator dapat dirancang dengan menyegarkannya kumparan-kumparan agar supaya izinkan
kacang-kacangan pendek berulang pada lebih dari (sekedar) 15 kali jangkah nilai yang berkenaan
dengan panas. Sebagai contoh, empat transformator yang dibangun untuk tokamak Alcator C-MOD
pada MIT dirancang dengan teras-teras bentuk silang, baja gulung berat terassilindris mengepung,
primer putaran yang terselip di antara halaman dan sekunder melilit, dan tukang bungkus kumparan
kekuatan kacaserat poliester tinggi. Masing-masing transformator dinilai selama 3750 kVA berkelanjutan
dan 58,000 kVA untuk a bunga mawar pemodulasian itu kepada arus puncak dalam 2 detik, arus puncak
yang dibawa untuk 1 detik, dan yang terjatuh kepada kosong di dalam 2 detik yang lain. Pemodulasian
mengulangi setiap 20 min. Transformator-transformator ini telah berada di layanan untuk sebagian orang
20 tahun sekarang dan sudah [mengirim/bawa] banyak ribuan kacang-kacangan. Transformator-
transformator yang serupa mempunyai digunakan dalam berbagai menilai di persediaan tokamak pada
Oak Ridge National Laboratories (suatu 300-m berdenyut), Perusahaan Atomis Umum, dan Princeton
Laboratorium Fisika Plasma. Yang paling adalah gaya teras mengeringkan tipe-tipe. Suatu transformator
yang standar dapat biasanya dioperasikan pada tiga kepada 5 kali arus yang dinilai di suatu tugas
beredar bahwa tidak melebihi lama kVA jangkah nilai. Transformator-transformator yang harus dirancang
untuk mengatasi angkatan menghasilkan oleh satu cacat beban sekali-kali, maka semua mempunyai
kemampuan itu untuk menangani a sedikit; beberapa siklus-siklus dari, barangkali, 20 kali menilai arus.
Tangkapan adalah bahwa/karena, tanpa perlindungan khusus dan menyegarkan, seumur hidup di bawah
yang berulang berdenyut tugas bisa sangat pendek. Angkatan bertukar-tukar seperti(ketika penyiku?
lapangan dari arus, dan di sana tidak pasti cara untuk menetapkan suatu berdenyut menilai untuk suatu
patokan
transformator. Suatu ketentuan khusus transformator untuk berdenyut layanan arusmempertimbangkan;
menganggap hambatan dan reaktans bocoran. Berdenyut konverter-konverter secara umum beroperasi
sebebasnya komutasi memancing oleh karena dengan tak terpisahkan operasi ketinggian
12.3. SCRS
Pertimbangan-pertimbangan desain untuk deret dan operasi paralel SCRs adalah
yang dibahas di Bab 11. Semua faktor ini berlaku bagi SCRs di dalam berdenyut
layanan, tetapi ada lebih lanjut pertimbangan-pertimbangan untuk hal ini mengkhususkan kelas
operasi, kebanyakan dilibatkan dengan kerugian-kerugian hantaran
dan suhu-suhu pencabangan. Jika tetesan yang ke depan membengkok karena yang di/terpilih
SCR tidak meluas kepada arus puncak yang diperlukan, penjual itu perlu dimintai pendapat untuk satu
kurva anjlok tegangan yang diperluas. Suatu yang layak perkiraan dapat biasanya dibuat dengan
pengepasan suatu anjlok tegangan yang ditetapkan?diperbaiki dan suatu kenaikan yang memberi
hambatan dengan arus kepada kurva yang diterbitkan sejauh itu pergi, dan lalu yang ramalan kepada
arus-arus yang lebih tinggi. Dengan suatu tetesan yang ke depan membengkok di dalam tangan,
kerugian yang seketika/spontan dapat dihitung sebagai P =i(t) v(i) dan lalu yang digunakan di dalam
modeling yang berkenaan dengan panas menggambarkan di Bab 15. Di dalam berdenyut layanan,
kerugian-kerugian alihan pada umumnya bukan yang penting kecuali jika tugas siklus adalah ketinggian.
Mengoperasikan pada pemodulasian Mei yang ada yang tinggi memerlukan pertimbangan salakan
di/dt . Ini mempunyai suatu masalah yang serius di dalam perancangan rel penerapan-penerapan
meriam dan yang serupa di mana SCRs itu harus pindah sangat arus-arus tinggi. SCRs Khusus telah
dirancang sangat yang interdigitated struktur-struktur gerbang agar supaya menyalakan seluruh daerah
katoda seperti(ketika dengan cepat seperti yang mungkin dan memperkecil menyalakan kerugian-
kerugian. Meski katoda yang penuh daerah bisa mampu melakukan suatu arus yang sangat tinggi, SCR
itu dapat
yang dibinasakan; dihancurkan oleh yang dilokalisir memanaskan di dalam struktur katoda sebagai
pelaksanaan kecil usaha daerah-daerah untuk mengatasi arus-arus sangat tinggi pada menyalakan.
Gerbang ini mendisain adalah juga digunakan di puasa perolehan SCRs untuk frekuensi tinggi
operasi di mana kerugian-kerugian alihan menjadi penting. Pertimbangan namun lain untuk berdenyut
layanan pada arus-arus yang tinggi adalah bahwa/karena gaya elektromagnet cabang samping di rak
buku-buku perpustakaan SCR boleh bangun dari arus-arus di dalam konduktor-konduktor rak buku-buku
perpustakaan atau bus yang bersebelahan. Mei ini memperkenalkan suatu diferensial
di dalam penjepit memaksa ke seberang diameter dari “peri jahat permainan hoki” SCRS. Seperti
dengan pertimbangan-pertimbangan di atas, penjual itu perlu selalu adalah berkonsultasi
di setiap penerapan bahwa gangguan-gangguan di atmosfir dari lembar data yang diterbitkan.
Bab 13
Switchmode Sistem
Awal pembangkit-pembangkit DC mempekerjakan satu sistim perangsangan yang terkendali
oleh a “bunyi berdetik-detik” regulator. Jika tegangan pembangkit jatuh di bawah
nilai yang diatur, perangsangan itu dinyalakan sampai itu kembali ke
normal. Lalu, perangsangan itu dimatikan lagi; kembali, dan arus medan itu
meluncur bebas melalui suatu kontak yang pendek. Konstanta waktu medan
apakah cukup panjang bahwa ini regulator yang sederhana adalah sama sekali memuaskan ke
pelihara tegangan pembangkit di dalam suatu pita yang sempit. Sampai transistor-transistor
datang kemari, sistem sederhana seperti itu mengatur tegangan untuk instrument
seikat dalam satu mobil, dan orang bisa adakalanya melihat suatu melalaikan
berkedip di dalam lampu instrumen [tempo dulu; purbakala] gerbong-gerbong. pembangkit-pembangkit
DC di dalam yang auto juga arus dibatasi oleh satu di batal regulator. Dunia yang modern
harapkan lebih dari (sekedar) paling sederhana di batal regulator-regulator dapat kirim, dan
asas-asas dasar mempunyai segued ke dalam lebar denyut yang canggih mengatur
sistem elektronika daya di mana di batal operasi adalah dengan sepenuhnya
transparan kepada pemakai.
13.1. Pemodulasian Lebar Denyut
Jika DC menyediakan yang ditunjukkan di Fig. 131 dapat diswitch dengan cepat di dan
batal, bentuk gelombang beban akan [mereka/yang] dinunjukkan. Suatu secara terus-menerus variabel
tegangan rerata dari (hampir) kosong untuk (hampir) tegangan perbekalan yang penuh ada tersedia
dengan mengubah siklus tugas dari alihan. “hampir”
harus ditambahkan, karena peranti-peranti alihan di dalam dunia nyata mempunyai
tepat waktu minimum bahwa menghasilkan suatu keluaran yang kecil dan minimum batal
waktu bahwa mencegah merka dari mencapai tegangan keluaran penuh di suatu yang terkendali
cara. Mereka dapat diswitch dengan sepenuhnya di atau dengan sepenuhnya
batal, daerah terlarang kecil tetapi dari kendali selalu ada dekat mereka
ekstremum-ekstremum. Pembatasan-pembatasan yang dikenakan oleh kebutuhan akan tegangan
saluran AC atau memaksa komutasi di SCRs membatasi penerapan-penerapan mereka di dalam lebar
denyut mengatur sistem, dan mereka menghimbau pembangunan dari SCR turunan
bahwa bisa dipadamkan oleh suatu tanda kendali. SCR morphed dalam satu
arah ke dalam thyristor belokan gerbang (GTO) . Peranti ini dapat yang dipadamkan oleh suatu tanda
gerbang dengan suatu daya puncak yang sangat tinggi hanya suatu yang kecil
daya rerata. GTO ada tersedia di dalam arus dan tegangan tinggi yang tinggi
menilai dan sudah menemukan penerapan-penerapan relung di mana ciri-ciri-ciri-ciri nya adalah
yang baik. Tetapi itu tetap sangat mahal, dan itu tidak bisa classed sebagai suatu
peranti kendali yang industri tujuan umum pada sekarang. SCR turunan Lain adalah
thyristor gerbang yang dikendalikan yang terintegrasi (-IGCT) . IGCT itu dapat menyela arus anoda oleh
mempunyai suatu arus lebih besar dari arus anoda menyuntik ke dalam gerbang. Itu memerlukan suatu
sangat induktansi rendah di dalam rangkaian gerbang untuk menciptakan suatu arus sepadan dengan
arus anoda dengan suatu perbekalan tegangan rendah, dan bahwa mengamanatkan menemani driver
gerbang ke dalam pengemasan yang secara fisik IGCT. ruang simpan tenaga yang diperlukan untuk
tanda gerbang membantu oleh pemakaian “-supercaps,” kapasitor elektrolitik tegangan rendah dengan
suatu yang sangat tinggi rapat tenaga. Lagi; kembali, peranti itu tidak benar-benar pantas untuk yang
tujuan umum penggunaan, meski itu sudah digunakan dengan sukses di dalam penerapan-penerapan
daya yang tinggi. Keduanya GTO dan IGCT itu adalah sedikit banyak(nya) yang orang cacat jasmani oleh
yang regenerative, kancingan ciri-ciri dari orangtua SCR. Mereka kerjakan tidak berhenti hantaran
dengan penuh rahmat tetapi harus diusir dari gerbang. Pembangunan-pembangunan di transistor daya
melanjut melalui tahun dan menimbulkan suatu terobosan ketika suatu transistor efek medan adalah
wedded ke(pada suatu transistor dwikutub yang konvensional. Hasil,
gerbang yang terintegrasi transistor dwikutub (IGBT) , dengan cepat menjadi peranti [pilihan;terkemuka]
untuk banyak penerapan. Itu sudah melahirkan/menyebabkan sejumlah besar daya tinggi yang baru
mendisain peralatan meliputi switchmode operasi. Peranti miliki kemampuan itu untuk operasikan pada
frekwensi beberapa order(pesanan dari magnitudo yang lebih tinggi dibanding SCR, meski daya yang
lebih tinggi IGBTs lebih dibatasi di dalam frekuensi yang maksimum mereka. IGBT mempunyai suatu
transistor daya PNP yang dikendalikan oleh suatu pengaruh medan transistor seperti bahwa itu
mempunyai kekayaan terbaik dari tiap. Itu mampu menangani kuasa-kuasa sangat tinggi namun juga
dikendalikan oleh suatu gerbang, itu, mahluk membatasi dan medan terkendali, [menggambar/menarik]
tanpa arus. Gambar 132 menunjukkan tegangan emiter pengumpul sebagai suatu fungsi arus kolektor
untuk beberapa tegangan-tegangan emiter gerbang yang berbeda. Seperti tegangan gerbang
ditingkatkan, IGBT mulai untuk [menggambar/menarik] arus, dan peningkatan-peningkatan aktif ini
dengan pengumpul tegangan sampai suatu daerah dicapai di mana arus itu adalah konstan untuk a
tegangan gerbang yang diberi. Pada tingkat tingginya dari tegangan gerbang, bagaimanapun, suatu
yang dipenuhi daerah dicapai di mana tegangan emiter pengumpul bervariasi saja
sedikit dengan arus kolektor. Mesk IGBT itu dapat dioperasikan sebagai
suatu penguat linear di dalam cara yang sama sebagai suatu transistor, itu adalah hampir
selalu mengoperasikan sebagai suatu saklar antara sebentar sebentar dengan gerbang yang cukup
pengarah dengan demikian hal tersebut tinggal di anjlok tegangan yang mungkin yang paling rendah
untuk yang diperlukan arus. Anjlok tegangan yang dipenuhi adalah pada umumnya di dalam daerah 30-V.
IGBTS sekarang ini tersedia di dalam tegangan-tegangan kepada 6000 V dan arus-arus untuk
2000 A. Yang paling besar IGBTs dibungkus di suatu perakitan plastik yang dibentuk di satu plat kerja
pemasangan yang integral bahwa bertindak sebagai suatu zantara kontak ke(pada a
pembenam panas. Peranti yang aktif diri sendiri terdiri dari sejumlah besar yang kecil
IGBTS menghubungkan di dalam paralel dengan ikatan memasang kawat kepada elektroda-elektroda
yang eksternal. Banyak mempunyai satu diode kebalikan paralel yang integral.
Untaian eksternal untuk IGBT itu harus mengenali dengan cepat menswitch
ciri-ciri-ciri-ciri dari peranti. Turn-off waktu bisa merupakan suatu yang kecil seperti 500 n
dan, dengan arus kolektor setinggi beberapa ribu ampere, rangkaian di/dt dapat menjangkau tingkatan-
tingkatan menakutkan. Itu adalah yang tersesat sangat mendesak itu induktansi-induktansi di rangkaian-
rangkaian snubber dipenuhi satu minimum mutlak untuk lindungi peranti dari tegangan lebih. Ini juga
perlu mencegah arus beban berlebihan dari penarikan IGBT ke luar dari kejenuhan.
disipasi akan kenaikan kepada yang tingkat tinggi bahwa dapat menghancurkan peranti di suatu secara
relatif sedikit; beberapa mikrosekon-mikrosekon. Namun, perhentian segera gating boleh menciptakan
satu yang berlebihan di/dt dan satu tegangan lebih di memadamkan dari cacat-cacat.
perancang harus menyeimbangkan kebutuhan untuk membatasi disipasi dengan kebutuhan akan
perlindungan tegangan dengan pengendalian tingkat tanda gerbang memadamkan.
[kalau-kalau/ agar tidak] satu menyimpulkan dari di atas yang IGBT itu adalah suatu peranti yang rapuh,
tidak ada apa pun bisa diturunkan dari kebenarannya. IGBTS sudah membuktikan diri mereka seperti
unsur-unsur konversi daya di motor AC naik mobil 20,000 hp dan di dalam pemenggal-pemenggal untuk
tanur busur listrik DC pada aras daya di atas 100 MW. Mereka bersifat peranti-peranti kasar, yang
terandalkan.
GAMBAR 13.1 pemodulasian lebar denyut Basic.
GAMBAR 13.2 IGBT menurut bagan dan ciri-ciri-ciri-ciri.
13.2. Chopper
Di Dalam Buah ara. 133, satu pengimbas, satu IGBT, dan suatu diode yang berganti-ganti mempunyai
ditambahkan kepada sistim alihan yang sederhana dari Fig. 131 untuk membentuk a
pemenggal. Ketika IGBT itu di, arus pengimbas dan beban adalah ditingkatkan sedikit. Ketika itu habis,
mengisi?memuat arus beredar(mengedarkan melalui pengimbas dan diode. IGBT itu adalah selalu
secara penuh hidup atau mati. Riak tegangan, yang dilebih-lebihkan untuk ilustrasi, adalah suatu fungsi
frekuensi operasi dan induktansi. Ada tarik-menarik antara frekuensi alihan dan disipasi di dalam
saklar. Suatu frekuensi operasi yang rendah memimpin ke arah lebih banyak riak di dalam keluaran,
tetapi pindah kerugian-kerugian bersifat proporsional kepada frekuensi operasi seperti(ketika
sumur seperti(ketika arus yang diswitch. Rangkaian-rangkaian ini dapat ditiru hampir
tanpa batas untuk mengakomodasi setiap aras daya yang diperlukan. Pergeseran fasa
transformator-transformator sering digunakan di satu set pemenggal-pemenggal di masing-masing fasa
kumparan. Hasil itu adalah suatu permintaan cacat yang ada yang rendah dari daya
garis dan suatu riak yang rendah di tegangan keluaran dari pemenggal-pemenggal yang disejajarkan.
Pendekatan modular ini menawarkan suatu derajat tinggi pemborosan untuk keandalan.
Satu sifat yang menarik dari pemenggal-pemenggal yang disejajarkan dengan gating yang sig-sag
adalah bahwa/karena riak itu akan lenyap ada tugas yang tertentu beredar. Gambar 134
tunjukkan proses untuk tiga pemenggal dengan gating berjalan sempoyongan oleh 120°.
Pada suatu tugas 50% beredar, riak itu dikurangi menjadi sepertiga hanya, pada 33%
tugas beredar, riak lenyap dengan identik. Sebenar-benarnya, pemenggal itu adalah suatu transformator
dc. Gambar 135 menunjukkan tegangan dan hubungan-hubungan yang ada antara masukan dan
keluaran untuk suatu operasi pemenggal yang dasar dengan suatu tugas 50% beredar selama satu
tegangan keluaran separuh dari masukan 100-V. (ia) adalah ekuivalen dari suatu 2:1
stepdown transformator.
GAMBAR 13.3 rangkaian Chopper dan bentuk gelombang.
13.3. Konverter Penggalakan
Rangkaian pemenggal adalah, sebagai tersebut, pada dasarnya suatu DC stepdown transformator.
Rangkaian lain secara umum memanfaatkan IGBTs adalah konverter penggalakan atau rangkaian
gantungan sepatu bot. Rangkaian ini mempunyai kemampuan itu untuk meningkatkan
DC tegangan sumber dan untuk menghasilkan tegangan tinggi dari suatu tegangan rendah
sumber. Gambar 136 menunjukkan rangkaian yang dasar. Ketika IGBT itu adalah gated,
pengimbas itu [didakwa/ dipenuhi] arus. Lalu, ketika IGBT itu diputar batal, tegangan induksi dari
pengimbas di/dt menuntut(tugaskan kapasitor ke(pada suatu tegangan yang lebih tinggi.
GAMBAR 13.4 Ripple di dalam pemenggal-pemenggal yang disejajarkan.
GAMBAR 13.5 Chopper pada tugas 50% beredar.
13.4. “H” Anjungan(jembatan
Empat IGBTS dapat dikombinasikan untuk membentuk suatu rangkaian alihan yang berkutub dua itu
adalah dasar untuk banyak motor memandu dan penerapan-penerapan lain. Gambar 137 menunjukkan
H-bridge yang dasar. IGBTs itu adalah masing-masing satu antiparalel yang dilengkapi dengan
diode bahwa menyediakan suatu meluncur bebas lintasan untuk arus beban dan
penjepit-penjepit setiap transien pensakelaran kepada bus-bus DC. Jika IGBTS 1 dan 2 adalah
yang diputar di, mengisi?memuat alir-alir yang ada di dalam arah panah F.Jika 3 dan 4 adalah
di, alir-alir yang ada di dalam arah R.Keduanya pengutuban-pengutuban dapat lebar denyut
yang diatur untuk membentuk satu bentuk gelombang keluaran AC. Jika suatu gelombang sinus
digunakan sebagai a perintah bentuk gelombang, deret alihan ditunjukkan di Fig. 138.
bentuk gelombang keluaran akan sedikit banyak(nya) “[tergoda/ kasar],” karena alihan
frekuensi adalah sungguh rendah untuk menggambarkan proses lebih jelas. Keluaran
bentuk gelombang adalah kadang-kadang membebaskan dari percabulan - dengan satu filter keluaran
untuk mengurangi/ berkurang harmonic di beban. Protokol alihan wajar adalah penting untuk operasi “H”
anjungan(jembatan. Jika, berkata, IGBTS 1 dan 2 dinyalakan pada waktu yang sama bahwa 3
dan 4 dimatikan, akan ada suatu hubung-singkat oleh karena belokan jam 3 dan 4. Satu “underlap”
rangkaian adalah perlu memastikan bahwa 3 dan 4 dipadamkan dan disembuhkan sekali waktu sebelum
1 dan 2 adalah yang diputar di. Satu lagi bagian dapat ditambahkan pada rangkaian ini untuk
membentuk yang tiga phase schematically memandu motor yang ditunjukkan di Fig. 139.
Banyak variasi-variasi di rangkaian yang tiga fase telah dipikirkan ke temu sasaran hasil dari cacat
harmonisa yang lebih rendah di beban, yang lebih tinggi keluaran tegangan, dan sejumlah besr
kebutuhan-kebutuhan yang khusus lain. Satu keberatan untuk H-bridge yang dasar adalah bahwa/karea
beban itu diswitch dari tegangan puncak positif untuk mencapai puncak hal negatif, dan rangkaian-
rangkaian alternatif telah dikembangkan ke sediakan langkah-langkah alihan tegangan lebih rendah
untuk mengurangi dv/dt di motor. Dari antara rangkaian-rangkaian adalah inverter yang neutral-point-
clamped, satu gubahan bahwa menawarkan lima tegangan alihan mengukur sebagai ganti saja
dua. Sebagai tambahan terhadap ukuran dari langkah tegangan, dv/dt tuju ke untuk naik
dengan frekuensi alihan, karena semipenghantar-semipenghantar frekuensi yang lebih tinggi
pindah lebih cepat. Kumparan-kumparan motor adalah tunduk kepada front-of-wave
barang kepunyaan yang digambarkan di Bab 7 untuk lilitan transformator, dan
penerapan keadaan yang pejal memandu kepada motor-motor yang lebih tua yang dipimpin kepada
permasalahan dengan kegagalan-kegagalan isolasi/penyekatan. Pabrikan-pabrikan motor
mengembangkan tingkatkan teknikteknik isolasi/penyekatan, dan motor-motor kini tersedia yang dinilai
keadaan pejal memandu. Berbagai tipe-tipe dari transistor-transistor dapat digunakan di dalam H-bridge
yang dasar untuk beroperasi secara langsung dari garis AC dan menggerakkan suatu transformasi
frekuensi tinggi. Kecil, petinju kelas ringan, transformasi frekuensi tinggi dan filter-filter sudah
mengadakan revolusi perancangan daya DC sediakan untuk bermacam-macam
peralatan mengoperasikan dari suatu garis 120Vac. Switchmode sistem juga telah menembus medan
amplifier audio. Keluaran daya dari sebgian dari satuan ini di dalam yang auto kira-kira memenuhi
persyaratan mereka untuk cakupan di dalam dunia dari elektronika daya, dan mereka adalah
contoh-contoh baik dari perbedaan-perbedaan antara switchmode dan linear
amplifier-amplifier. Amplifier-amplifier audio tradisional sudah mengoperasikan tabung hampa
atau transistor-transistor di suatu daerah yang linier ciri-ciri-ciri-ciri mereka. Efisiensi daya,
nisbah-nisbah antara daya keluaran dan masukan menggerakkan di dalam amplifier,
biasanya antara 25 dan 60%, tergantung pada sistim prasikap dipekerjakan. Daya perbedaan diusir di
dalam semipenghantar-semipenghantar.
Switchmode amplifier-amplifier operasikan transistor-transistor di dalam yang manapun penggalan atau
kejenuhan sehingga kerugian-kerugian itu secara dramatis menurunkan. Amplifier-amplifier audio
harus reproduksi semua frekwensi antara sedikitnya 20 Hz dan 20 kHz, maka
transistor-transistor harus mamupindah secara efisien pada frekwensi dari
40 kHz atau lebih. Pengarang meninggalkan nya kepada yang lain untuk memutuskan seberapa besar
suatu sumbangan kepada masarakat menggulung kotak-kotak terkenal sudah buat.
GAMBAR 13.6 konverter penggalakan IGBT.
GAMBAR 13.7 “H” anjungan(jembatan.
GAMBAR 13.8 alihan gelombang sinus PWM.
GAMBAR 13.9 pengarah motor IGBT.
13.5. Operasi Frekuensi Tinggi
Kerugian-kerugian alihan di dalam setiap semipenghantar bersifat proporsional kepada frekuensi
dan untuk sekitar kuasa arus. Jika persyaratan itu untuk menghasilkan
atau mengendalikan suatu frekuensi yang tertentu, satu-satunya hal yang menuju kendali dari
kerugian-kerugian alihan untuk pindah sekali-kali pada arus-arus yang rendah. Dan ini, dari
kursus, menghalangi memanfaatkan elemen alihan untuk mengendalikan arus.
Satu pendekatan sukses ditunjukkan di Fig. 1310. Di sini, suatu pemenggal frekuensi rendah digunakan
sebagai suatu sumber yang ada ke(pada suatu frekuensi tinggi IGBTSWITCHING rangkaian bahwa
mengembangkan sebagian orang 50 kW pada 30 kHz. IGBT gerbang-gerbang disamakan dengan arus
beban sehingga kedua-duanya turnon dan memadamkan dilaksanakan dekat poin-poin kosong yang
ada. disipasi IGBT apakah secara dramatis dikurangi, dan nol alihan yang ada membuat penerapan
yang mungkin.
GAMBAR 13.10 Chopper-controlled 30-kHz inverter.
13.6. Injeksi Harmonic
tegangan Puncak sinusoidal yang tersedia dari suatu penyearah oleh satu inverter adalah
DC mengukur kurang anjlok tegangan di dalam inverter IGBTs. Gambar 1311 pada
ditinggalkan menunjukkan tegangan gelombang sinus yang maksimum bahwa dapat dihasilkan dari
DC mengukur ditunjukkan. Pada hak, suatu [gelombang/lambaian] yang kompleks sudah diciptakan oleh
menambahkan 15% dari suatu di dalam harmonik ketiga fasa kepada gelombang sinus yang diperintah.
Hal ini mengurangi nilai puncak dari [gelombang/lambaian] yang dikombinasikan yang dibandingkan
dengan alas gelombang sinus dan, karena [gelombang/lambaian] yang dikombinasikan dapat
mempunyai nilai puncak dari tingkatan DC, alas gelombang sinus sekarang dapat meningkat dengan
sekitar 15%. VTOT mewakili; menunjukkan [gelombang/lambaian] yang kompleks, V3 injeksi yang
harmonic, dan V1 nilai yang ditingkatkan dari gelombang sinus pokok yang tersedia dari
tegangan DC yang sama. Rencana ini digunakan untuk keuntungan di dalam pengarah-pengarah yang
besar yang terdiri dari inverter-inverter deret yang dihubungkan untuk membentuk suatu line-to-neutral
tegangan. Komponen harmonik yang ketiga lenyap di dalam line-to-line tegangan-tegangan.
GAMBAR 13.11 injeksi Harmonic.
13.7. Anjungan(jembatan Deret
Satu pabrikan sudah mengambil dasar tiga fase “H” anjungan(jembatan ke dalam
motor tegangan menengah memandu medan. Setiap anjungan(jembatan-anjungan(jembatan
dioperasikan dari satu set fasa menggeser/bergeser sekunder transformator dan dihubungkan
secara urut untuk menghasilkan masing-masing tegangan line-to-neutral. Yang phaseshifted
kumparan-kumparan mengakibatkan suatu tandatangan harmonic yang rendah di dalam garis yang
utama arus, dan anjungan(jembatan-anjungan(jembatan deret secara sekuen gated untuk menghasilkan
satu tegangan keluaran dengan cacat yang rendah. Gubahan dasar itu ditunjukkan di dalam
uah ara. 1312 karena suatu pengarah 2400-V. Dua himpunan tentang melilit adalah fasa digeser
+-20° dan –20° dari pusat yang di-set untuk membentuk satu rangkaian masukan 18-pulse.
Tiga inverter 460-V (A1, A2, dan A3) adalah deret yang disambungkan ke membentuk a
line-to-neutral tegangan untuk motor, dan dua lagi menetapkan membentuk yang lain
dua fasa. Meskipun kompleksitas yang nyata pengarah-pengarah ini, mereka adalah
kompetitif di dalam pasar dan telah dibuat di dalam tegangan-tegangan keluaran
kepada 7200 V dan menilai kepada 20,000 hp. Pengarah-pengarah ini adalah suatu pemain yang utama
di dalam pengarah tegangan menengah menjual pada sekarang.
GAMBAR 13.12 2400-V, 18-pulse anjungan(jembatan-anjungan(jembatan deret.
Bab 14
Faktor Daya dan Harmonic
Mungkin kelihatanya gasal untuk memperlakukan dua jumlah ini bersama-sama, hanya faktor daya
koreksi di hadapan permasalahan pose-pose khusus yang ada yang harmonic,
dan koreksi permasalahan yang harmonic boleh mempengaruhi rangkaian
faktor daya. Kedua terbaik dipertimbangkan bersama-sama maka interaksi-interaksi mereka
dapat lebih baik dipahami. Pengarang mempunyai kesenangan penampilan
sesi-sesi bimbingan di faktor daya dan harmonic untuk beberapa tahun
pada pertemuan-pertemuan nasional IEEE Industry Applications Society.
14.1. Faktor Daya
Faktor daya, ketika setiap orang mengenal, menggambarkan sebagai rasio daya riil
kepada volt-ampere-volt-ampere dan adalah kosinus dari sudut fasa antara tegangan
dan arus dalam satu rangkaian AC. Ini dengan rapi digambarkan jumlah dengan tegangan-tegangan
dan arus-arus sinusoidal. Faktor daya dapat diperbaiki oleh menambahkan kapasitor-kapasitor di saluran
listrik itu untuk [menggambar/menarik] suatu memimpin arus dan perbekalan yang ketinggalan var-var
kepada sistim. Kapasitor-kapasitor koreksi faktor daya dapat diswitch beli-jual sesaat sebagaimana
diperlukan untuk memelihara var dan tegangan kendali.
Seperti yang tersebut di Bab 1, banyak kegunaan menuntut?menugaskan pelanggan-pelanggan yang
industri suatu tingkat yang tertentu untuk kilowatt jam dari tenaga yang dikonsumsi di satu bulan,
dan beban?tugas lain berhubungan dengan infrastruktur itu perlu menyediakan bahwa daya di bawah
kondisi-kondisi pelanggan itu operasi. Jika pelanggan sedang beroperasi dengan suatu beban faktor
daya yang rendah, beban?tugas permintaan adalah yang lebih tinggi, karena persyaratan yang ada
adalah yang lebih tinggi. Tabel 141 pertanda perbedaan-perbedaan antara tenaga dan permintaan.
Hukuman-hukuman faktor daya atas permintaan tuntutan mencakup dari tidak ada ke suatu faktor
dari 2 di permintaan daya puncak. Gambar 141 menunjukkan suatu faktor daya hukuman permintaan
yang dikenakan oleh kegunaan nya. Faktor itu adalah F = 08 + 06 kvarh/kWh, hanya tidak kurang dari 1
dan tidak lebih dari 2.Nilai-nilai khas karena daya menuntut(tugaskan seperti yang ditandai di Bab 1
adalah $003 ke(pada sen-sen $005 per kilowatt jam dan $500 ke(pada $1500 per bulan per kilowatt jam
dari faktor daya mengoreksi permintaan. Rasa sakit tersebut dari suatu faktor daya yang lemah(miskin
dapat ditunjukkan oleh satu contoh. Jika a kilang menggunakan 100,000 kW-h di satu bulan, tenaga
menuntut?menugaskan pada $004 per kW-h adalah $4000. Jika itu mempunyai suatu permintaan
puncak dari 400 kW sepanjang bulan,
permintaan menuntut?menugaskan pada faktor daya kesatuan dengan suatu tingkat $1000/kW adalah
juga $4000. Jika faktor daya itu hanyalah 070, RUU;rekening permintaan mendekati; mencapai
$5650, suatu peningkatan 41%. Koreksi faktor daya adalah biasanya suatu pembayaran
dalil. Gambar 142 menunjukkan suatu permintaan dari 400 kW pada suatu faktor daya dari 070
seperti(ketika di atas. Permintaan kVA adalah 571 kVA, dan permintaan var adalah 408 kvar.
Jika suatu 300 bank(tanggul kapasitor kvar ditambahkan kepada perbekalan, kvar yang netto
permintaan turun ke 108 kvar, permintaan kini 415 kVA, daya fator kini 0965, dan di sana bukanlah
hukuman faktor daya. Manfaat lain koreksi faktor daya adalah bahwa/karena tegangan peloloh
regulasi diperbaiki. Menambahkan kapasitor-kapasitor akan mengurangi kwadratur
arus-arus, mereka yang arus-arus adalah 90° pergeseran fase dengan baris tegangan,
tetapi hiperkoreksi dapat menyebabkan permasalahan. Banyak kegunaan gembira mendapat
kapasitor-kapasitor di peloloh-peloloh agihan, terutama jika mereka dinyalakan hanya selama waktu
kerja. Tetapi sebagian orang mempunyai permasalahan dengan tegangan yang berlebihan naik selama
kala-kala beban ringan, dan sebagian orang mungkin punya tarif bahwa memdiskriminasikan faktor daya
terkemuka, juga. KVA yang sama daya muat diperlukan karena suatu faktor daya beban mendahului
yang diberi perihal suatu ketinggalan nya.
Beberapa insinyur kilang mempunyai suatu yang patologis takut akan suatu daya yang terkemuka
faktor untuk pertimbangan pengarang itu tidak pernah dapat mengukur. Dalam kenyataannya;
sesungguhnya, tidak beban mempunyai gagasan apa yang faktor daya adalah dan tidak bisa
mempedulikan lebih sedikit. Itu punyakah secara ilmiah terbukti bahwa memimpin faktor daya tidak
menyebabkan penyakit kepada mesin-mesin atau manusia. Satu-satunya perhatian yang mungkin untuk
suatu memimpin faktor daya adalah tegangan lebih pada beban ringan jika faktor daya pergi
terlalu jauh memimpin. Di suatu kilang yang besar, koreksi faktor daya dapat diterapkan di alat
penghubung antara kegunaan dan pelanggan, pokok dari gandengan umum, sebagaimana dinyebut. Ini
adalah secara umum lebih murah dibanding menambahkan banyak dari bank(tanggul-bank(tanggul
kapasitor kecil, terutama sekali ketika switchgear diperlukan atau harmonic hadir.
TABLE14.1 Energy and Demand
Energy Demand
Kilowatt-hours
from:
Kilovoltamperes
from:
Tons of coal Generators
Acre-feed of
water
Transmission
lines
Barrels of oil Transformers
Cubic feet of gas Switchgear
Ounces of
uranium
Distribution
systems
GAMBAR 14.1 pengali Demand.
GAMBAR 14.2 Koreksi faktor daya.
14.2. Harmonic Harmonic terbiasa kepada musisi seperti(ketika nada-atas-nada-atas dari satu
instrument. Mereka adalah integer berbagai dari asas instrument itu atau frekuensi alam yang dihasilkan
oleh satu rangkaian berdiri ombak dari order(pesanan yang lebih tinggi dan semakin tinggi. Uraian
mathematical yang tepat dari gejala ini menciptakan skala kromatik yang sama yang tertusuk
yang direproduksi di Table 142. Tepat sama hal terjadi dalam kuasa rangkaian-rangkaian ketika yang
tidak sinusoidal arus-arus menciptakan beban-beban harmonic yang adalah integer berbagai dari
frekuensi perbekalan. Pertumbuhan cepat dari keadaan yang pejal menggerakkan elektronika
sudah sangat meningkat nomor dan ukuran beban-beban ini, dan sisanya
dari bab adalah ini yang diabdikan bagi menguji asal-muasal mereka, interaksi-interaksi mereka
dengan kegunaan, dan kendali mereka. Sejumlah bentuk gelombang tidak sinusoidal ditunjukkan di Bab
6 di dalam kata penghubung dengan sirkuit kendali fasa. Mekanisme yang dasar oleh
bentuk gelombang hasil tidak sinusoidal yang harmonic yang ditunjukkan di Fig. 143. Suatu
[gelombang/lambaian] yang sinusoidal ditunjukkan beserta harmonik ketiga nya pada
sepertiga magnitudo. Proses itu adalah timbal-balik dalam arti bahwa yang tidak sinusoidal
bentuk gelombang dapat dipecahkanke dalam unsur harmonic nya oleh analisis.
Bentuk gelombang yang bagian atas dari Fig. 143 menunjukkan sepertiga harmonic di dalam fasa
dengan asas, suatu bentuk gelombang yang adalah suatu bagian yang utama
squarewave ciri-ciri yang ada dari konverter-konverter yang phasa-tunggal dengan
beban mengimbas. Bentuk gelombang yang lebih rendah menunjukkan sepertiga harmonic dari
magnitudo sama yang adalah 180° pergeseran fase dengan asas, a komponen utama dari arus
penggiat transformator. Arus penggiat transformator, tanur buses, SCR memandu, penyearah-
penyearah, dan banyak lainnya mengisi?memuat akan hasil harmonic di dalam bentuk kegunaan.
Kebanyakan kegunaan-kegunaan membatasi tingkatan-tingkatan yang ada harmonic bisa diijinkan
kepada nilai-nilai yang ditunjukkan di IEEE 519. Tingkatan itu adalah fungsi-fungsi arus yang korsleting
tersedia dari peloloh yang dibandingkan ke arus beban, celana pendek
nisbah rangkaian, karena sasaran pokok dari batas-batas itu untuk memperkecil
cacat tegangan di peloloh itu untuk melindungi pelanggan-pelanggan lain. Suatu “kaku”
peloloh bahwa sumber kaleng suatu arus hubungan singkat yang tinggi akan memiliki lebih sedikit
tegangan cacat dari suatu tingkatan yang ada harmonic yang diberi dibanding a “yang kurus”
peloloh dengan suatu perbandingan hubung singkat yang rendah. konverter-konverter SCR Tiga Fase
dengan beban mengimbas [menggambar/menarik] arus-arus garis yang pada dasarnya 120° gelombang
persegi. Hubungan fasa mereka kepada tegangan di masing-masing fasa bergantung pada
penjuru/sudut dari phaseback di SCRS, dan mereka mudah untuk menguji dengan satu pengarah motor
SCR DC. Tegangan dan bentuk gelombang yang ada pada yang dibiarkan Fig. 144 mewakili;
menunjukkan a motor bermaksud laju penuh, tegangan penuh. Seseorang dapat bola mata arus
bentuk gelombang dan memutuskan bahwa di dalam fasa dengan tegangan line-to-neutral,
karena komponen dasar nya di dalam fasa. Pada separuh kelajuan, separuh tegangan, SCRs itu
diperlambat; kuno 60°, dan bentuk gelombang itu ditunjukkan
di pusat. Akhirnya, ketika pengarah itu sedang menggambar?menarik arus penuh pada kelajuan kosong,
tegangan nol, bentuk gelombang itu adalah seperti ditunjukkan dalam hak dengan suatu 90°
phaseback. Jika faktor daya ini dipertimbangkan, berbagai hal mulai untuk mendapat diper;rumit.
Adalah mudah untuk menunjukkan mathematically itu, dengan suatu tegangan yang sinusoidal,
daya yang riil melibatkan hanya komponen dasar dari hubungan fasa arus dan nya kepada tegangan.
Dengan singkat, di mana adalah penjuru/sudut antara tegangan dan komponen dasar
dari arus. Pemindahan faktor daya adalah selalu yang lebih tinggi dibanding yang benar, riil, atau
faktor daya nyata. Wattmeter-wattmeter dan watthour meteran-meteran bersifat cerdas
cukup untuk mengabaikan yang harmonic di dalam arus dan membedah/beroperasi pada pemindahan
faktor daya. Jika pengarah DC dari Fig. 144 dioperasikan pada arus tetap,
barang kepunyaan dari phaseback di faktor daya dapat direncanakan. Karena arus
konstan, dan baris tegangan diambil sebagai konstan, voltampere-voltampere
bersifat konstan. Gambar 145 pertanda yang faktor daya pemindahan adalah
proporsional kepada watt-watt dan, pada gilirannya, kelajuan. Ini bersifat kurva-kurva teoritis
tanpa adanya pertimbangan-pertimbangan reaktans atau kerugian-kerugian.
haruslah Yang dicatat bahwa ke sana dapat daya riil di dalam yang harmonic jika
tegangan dan arus adalah disimpangkan maupun. Bagaimanapun, pengambil-alihan
suatu tegangan saluran yang sinusoidal akan mencukupi karena kebanyakan kalkulasi-kalkulasi
perbekalan di dalam elektronika daya.
TABLE14.2 Equal Tempered Chromatic Scale
Equal Tempered Chromatic Scale
A3 = 440 Hz
Note Frequenc
y Note
Frequenc
y Note Frequency
A2 220.00 A3 440.00 A4 880.00
A#2 233.08 A#3 466.16 A3# 932.32
B2 246.94 B3 493.88 B4 987.77
C3 261.63 C4 523.25 C5 1046.50
C#3 277.18 C#4 554.37 C#5 1108.73
D3 293.66 D4 587.33 D5 1174.66
D#3 311.13 D#4 622.25 D#5 1244.51
E3 329.63 E4 659.26 E5 1318.51
F3 349.23 F4 698.46 F5 1396.91
F3# 369.99 F4# 739.99 F5# 1479.98
G3 392.00 G4 783.99 G5 1567.98
G#3 415.30 G#4 830.61 G#5 1661.22
Each note is related to the next by the 12th root of 2, 1.05946. Thus,
D4#(622.25) = D4(587.33)× 1.05946. Each octave note is double
the previous octave frequency.
GAMBAR 14.3 Fundamental dengan harmonik ketiga.
GAMBAR 14.4 motor SCR DC memandu bentuk gelombang.
GAMBAR 14.5 motor SCR DC memandu ciri-ciri-ciri-ciri.