Ŝparo de Sincrona Maŝino Uzanta Ĉoppern

Enhavo

• Funkciopreno de sinkrona maŝino per ŝtopilo

• Plua evoluo de sinkrona maŝino per ŝtopilo

• Konkludo pri sinkrona maŝino per ŝtopilo

Ĉefaj lernoj:

• Difino de ekscita regado: Ekscita regado estas difinita kiel la administriĝo de la CD-kampa ekscito en sinkrona maŝino por kontroli ĝian efikecon.

• Funkciopreno: La funkciopreno de sinkrona maŝino per ŝtopilo implicas la alteigon de la voltado kaj ĝian kontrolo per PWM-signaloj por atingi la deziratan eksciton.

• Avantaĝoj de ŝtopilo: Uzo de ŝtopilo por ekscita regado ofertas altan efikecon, kompakta grandon, glatan regadon kaj rapidan reagon.

• Komponantoj en la ŝtopila cirkvito: Klavaj komponantoj inkluzivas MOSFET, pliigo-larĝa modula signalo, rektililo, kapacitoro, induktoro, kaj protektaj aparatoj kiel MOV kaj fuzo.

• Estontecaj plibonigoj: Estontecaj evoluoj povas inkluzivi fermitciklan regadon por variablaj ŝarĝoj kaj precizaj komponantoj por plibonigi la efikecon kaj malpliigi temperaturajn efektojn.

Sinkrona maŝino estas diverskapabla elektra maŝino uzata en diversaj kampoj, kiel energigado, konstanta rapido, kaj potencfaktorkorekto. Potencfaktoro estas regata per administriĝo de la CD-kampa ekscito. Ĉi tiu disertaĵo fokusas sur kiel efike ni povas regi la kampan eksciton de sinkrona maŝino.

Tradiciaj CD-ekscitaj metodoj frontas refreŝigajn kaj prizorgajn problemojn pro glitringoj, pensoj, kaj kommutatoroj, precipe kiam alternatoro ratingoj pligrandigas. Modernaj ekscitaj sistemoj celas redukti tiujn problemojn per minimumigo de la nombro de glitkontaktoj kaj pensoj.

Ĉi tiu tendenco kondukis al la evoluo de statika ekscito per ŝtopilo. Modernaj sistemoj uzas semikonduktora ŝaltaj aparatoj kiel diodo, tiristoroj kaj transistoroj. En potenca elektroniko, granda kvanto de elektra energio estas procesigata, kun AC/DC-konvertiloj estantaj la plej tipaj aparatoj.

La potencintervalo kutime etendiĝas de dekoj al plurcent vatioj. En industrio, komuna apliko estas la variabla rapideco-drive por kontroli la rapidon de indukta motoro. Potenckonvertaj sistemoj estas klasifikitaj laŭ iliaj eniga kaj eliga potenctipoj.

• AC al DC (rektililo)

• DC al AC (inversilo)

• DC al AC (DC al DC konvertilo)

• AC al AC (AC al AC konvertilo)

Ĝi traktas ambaŭ turnadajn kaj statikajn aparatojn por la generado, transmetado, utiligo de vastaj kvantoj de elektra potenco. DC-DC konvertilo estas elektra cirkvito kiu konvertas fonton de rekta kuranta el unu voltado nivelo al alia.

Avantaĝoj de potencaj elektronikaj konvertiloj estas kiel sube-

• Alta efikeco pro malalta perdo en potencaj semikonduktora aparatoj.

• Alta fidindeco de potenca elektronika konvertila sistemo.

• Longa vivo kaj malpli multa prizorgado pro manko de moviĝantaj partoj.

• Fleksibileco en operacio.

• Rapida dinamika respondo kompare al elektromekanika konvertila sistemo.

Ankaŭ estas kelkaj signifaj malfavoroj de potencaj elektronikaj konvertiloj kiel jene-

• Cirkvitoj en potenca elektronika sistemo havas tendencon generi harmonojn en la provizsistema kaj la ŝarĝcirkvito.

• AC al  DC kaj DC al AC konvertiloj operacias je malalta eniga potencfaktoro sub certaj operaciakondiĉoj.

• Regeneracio de potenco estas malfacila en potenca elektronika konvertila sistemo.

En ĉi tiu projekto, la meza voltado tra la kampo de sinkrona maŝino estas regata per boost-ŝtopilo. Boost-ŝtopilo estas DC al DC konvertilo kiu provizas pli altan regitan eligan voltadon el fiksita eniga DC-voltado.

MOSFET estas potenca elektronika semikonduktora aparato kiu estas tute regita ŝalto (ŝalto kies ŝaltado kaj malŝaltado ambaŭ povas esti regitaj). MOSFET estas uzata kiel la ŝaltada aparato en ĉi tiu Boost-ŝtopila cirkvito. La gatterminalo de MOSFET estas pilotata per pliigo-larĝa modula (PWM) signalo. Kiu estas generata per mikrokontrolilo. La provizvoltado de la ŝtopilo estas prenita el dioda ponta rektililo per konverto de unufaza AC/DC.

Ĉi tiu skemo de kampa ekscita regado estas tre efika kaj kompakta, pro la envolvado de potenca elektronika cirkvito. En multaj industraj aplikoj, kiel neaktiva potenco-regado, potencfaktoro mellorigo de transmisiona linio estas bezonata ŝanĝi kampa eksciton.

Ĉi tiu drive prenas potencon el fiksita DC-fonto kaj konvertas ĝin al variabla DC-voltado. Ŝtopilaj sistemoj ofertas glatan regadon, altan efikecon, pli rapidan reagon kaj regeneradan eblecon. Bazice ŝtopilo povas esti konsiderata kiel DC-ekvivalento de AC-transformilo, ĉar ili kondutas idente. Ĉar ŝtopilo implictas unu-staga konverton, ili estas pli efikaj.

Funkciopreno de sinkrona maŝino per ŝtopilo

Por kompreni detalojn de projekta plano konsideru ĉi tiun blokdiagramon sube:

El la supre montrita diagramo ni povas diri, ke por 230V-enigo de plena-onda rektililo la eliga voltado estas 146 (proksimume) la kampan voltado de la maŝino estas 180V do ni devas alteigi la voltadon per alteig-ŝtopilo. Nun la adaptita DC-voltado estas alportata al la kampo de la sinkrona maŝino. La eliga voltado de la ŝtopilo povas esti ŝanĝita per ŝanĝado de la laborciklo por fari tion ni devas faru impulsgenerilon de regebla impulslarĝo, kaj ĉi tio povas esti farita per helpo de mikrokontrolilo.

En mikrokontrolilo per komparado de hazarda sekvenco-signalo kun konstanta magnitudo ni povas generi impulsignalon sed por eviti ŝarĝefekton estas konseilinde elektra izolado por fari tion ni uzas optokuplilon.  Kapacitoro estas uzata en la ŝtopila cirkvito por forigi la fluktuaĵon de la eliga voltado. Estas simulis, ke la induktoro kiu estas uzata en la ŝtopila cirkvito devus kapabli trakti 2-3 A de kuranto  dum la mallonga cirkitperiodo. Krom la dezirata eliga voltado, ni ankaŭ devus disegni la cirkvito tiel, ke ĝi povas resisti ajnan defektan kondiĉon.

• Por super-voltprotekto, ni uzos metaloksidvaristorojn (MOV) kiujn rezisto dependas de la voltado.

• Por super-kurantprotekto, ni povas unue uzi agadajn kurantlimigajn fuzojn.

Por plibonigi la kvaliton de la ondformo ni povas uzi filtran cirkvito bazice L aŭ LC-filtro ĉe la eligo de la ponta rektililo. La diodo kiu estas uzata devus havi malpli da inversa restempo ĉi tie ni povas uzi rapidrestan diodon.

Valoroj de cirkvitkomponantoj kiuj estas uzataj

Eniga DC-voltado = 100V
Impulsvoltado = 10V, Laborciklo = 40%
Ŝtopila frekvenco = 10 KHz
R = 225 ohm (Kalkulita el la maŝina ratingo)
L = 10mH
C = 1pF

Datumoj akiritaj el la eligo
Eliga voltado: 174 V (Meza)
Ŝarĝa kuranto: 0.775 A (Meza)
Fonta kuranto: 0.977 A

Plua evoluo de sinkrona maŝino per ŝtopilo

Ankorau estas multa spaco por estonteca evoluo, kiu plibonigos la sistemon kaj pligrandigos ĝian komerca valoron.

Fermitcikla regado

Aplikaj areoj kie la uzanto traktas variablan ŝarĝon, bezonas fermitciklan regadan skemon por konstantigi la eksciton. Referenca voltado kaj aktuala eliga voltado estos komparitaj unue kaj erarsignalo estas generita. Ĉi tiu erarsignalo decidados la laborciklon de la ŝtopilo.

Malpligrandigo de temperaturaj efektoj

Uzo de preciza kapacitoro, ŝalt-diodo definitive plibonigos la efikecon, sed ili aldonos al la kostoj de la projekto.

Konkludo pri sinkrona maŝino per ŝtopilo

En nia projekto, ni disegnis kaj realigis malpezan kaj facile uzendan ekscitan kontrolilon per ŝtopilo. La celataj uzantoj de la sistemo estas industrioj bezonantaj glatan, efikan kaj malgrandan kontrolilon, kiu donas larĝan gamon de voltadvario. Tiu tipo de projekto estas vere utila en la industraj kampoj de disvolvataj landoj kiel Hindio, kie energiokrizo estas granda zorgo.

Ni lernis multe tra la projekto. Ni ricevis lecionon pri teamo, koordinado, liderado dum pasado tra diversaj fazoj de la projekta disvolvo. Ni estis defiitaj per la komplekseco de la teknologioj bezonataj por konstrui la sistemon. Ĉi tio helpis nin rilati kaj aplikai la teorian scion kiun ni akiris en la inĝenieraj kursoj.

Neniu el ni havis sperton kun elektra kontrolado de motoro antaŭ la projekto. Ni bezonis rapide lerni diversajn konceptojn kaj teknikojn kaj aplikili ilin en la sistemo. La projekto ankaŭ donis ŝancon por ni akumuli sperton en impulssignala generado kaj potenca MOSFET kontrola areo. Ĉi tiu projekta sperto grandegre enriĉigis nian scion kaj aigis niajn teknikajn abilojn.