בקרה בהנעה של מכונה סינכרונית באמצעות צ'ופר

תוכן

• עקרון הפעולה של מכונה סינכרונית באמצעות צ'ופר

• פיתוח נוסף של מכונה סינכרונית באמצעות צ'ופר

• סיכום של מכונה סינכרונית באמצעות צ'ופר

הנושאים העיקריים:

• הגדרת בקרה על האקסיטציה: הבקרה על האקסיטציה מוגדרת כניהול האקסיטציה השדהית במכונה סינכרונית כדי לשלוט בביצועיה.

• עקרון הפעולה: עקרון הפעולה של מכונה סינכרונית באמצעות צ'ופר כולל העלאה של המתח וניהולו באמצעות אותות PWM כדי להשיג את האקסיטציה הרצויה.

• יתרונות הצ'ופר: שימוש בצ'ופר לבקרה על האקסיטציה מספק יעילות גבוהה, גודל קומפקטי, בקרה חלקה ותגובה מהירה.

• רכיבים במעגל הצ'ופר: רכיבים מרכזיים כוללים MOSFET, אותות תדר נדידתי, מפנק, קבל, סליל ומגינים כמו MOV ומשטח.

• שיפורים עתידיים: שיפורים עתידיים יכולים לכלול בקרה סגורה עבור טענות משתנות ורכיבים מדויקים לשיפור הביצועים והפחתת השפעות הטמפרטורה.

מכונה סינכרונית היא מכונה חשמלית רב-תכליתית המשמשת במגוון תחומים כגון ייצור חשמל, שמירת מהירות קבועה ותיקונ פקטור הספק. תיקון פקטור הספק בוצע על ידי ניהול האקסיטציה השדהית. התזה מתמקדת איך ניתן לשלוט בצורה יעילה באקסיטציה השדהית של מכונה סינכרונית.

שיטות אקסיטציה DC קונבנציונליות מתמודדות עם בעיות קירור ותחזוקה עקב טבעות החלק, מברשות וקומוטטור, במיוחד כאשר מדחף הרייטינג עולה. מערכות אקסיטציה מודרניות מנסות להפחית את הבעיות הללו על ידי הפחתת מספר הקשרים הזזים והמברשות.

הטרנד הזה הוביל לפיתוח אקסיטציה סטטית באמצעות צ'ופר. מערכות מודרניות משתמשות במכשירי מחסום כמו דיודה, תאורייסטרים ו- טרנזיסטורים. באלקטרוניקה של כוח, כמות גדולה של אנרגיה חשמלית מטופלת, עם ממירים AC/DC הם המכשירים הנפוצים ביותר.

טווח הכוח בדרך כלל מתפרש מ-10 עד כמה מאות ואט. בתעשייה, שימוש נפוץ הוא במערכת הנהיגה במהירות משתנה לשינוי מהירות מנוע אינדוקטיבי. מערכות המרה של כוח מסווגות לפי סוג הכוח הקלט והפלט שלהם.

• AC ל-DC (מפנק)

• DC ל-AC (ממיר)

• DC ל-DC (ממיר DC ל-DC)

• AC ל-AC (ממיר AC ל-AC)

זה עוסק בציוד סיבוב וסטטי לייצור, העברה ושימוש בכמויות גדולות של חשמל. ממיר DC-DC הוא מעגל אלקטרוני הממיר מקור זרם ישיר מאחד מתח לשני.

יתרונות ממירי אלקטרוניקה של כוח הם כדלקמן-

• יעילות גבוהה עקב אובדן נמוך במכשירי חשמל מוליכים למחצה.

• אמינות גבוהה של מערכת ממיר אלקטרוניקה של כוח.

• חיים ארוכים ופחות תחזוקה עקב חוסר בחלקים זזים.

• מגמה בפעילות.

• תגובה דינמית מהירה בהשוואה למערכת ממיר אלקטרומכנית.

יש גם כמה חסרונות משמעותיים של ממירי אלקטרוניקה של כוח כמו הבאים-

• מעגלים במערכות אלקטרוניקה של כוח נוטים ליצור הרמוניות במערכת האספקה ובמעגל הטעינה.

• ממיר AC ל-DC וממיר DC ל-AC פועל בפקטור הספק נמוך תחת תנאים מסוימים של פעולה.

• регенерация энергии в системе преобразования электроэнергетики затруднена.

פרויקט זה, הממוצע של המתח בשדה של מכונה סינכרונית מופעל באמצעות צ'ופר. צ'ופר הוא ממיר DC ל-DC שמספק מתח יציאה מבוקר גבוה יותר ממתח קלט DC קבוע.

MOSFET הוא מכשיר מוליך למחצה אלקטרוניקה של כוח שהוא מפסק משלים (מפסק שאפשר לשלוט בו בהדלקה והכבאה). MOSFET משמש כמכשיר ההילוך במעגל הצ'ופר הזה. המסוף של MOSFET מופעל על ידי אות תדר נדידתי (PWM) שנוצר באמצעות מיקרו-בקר. מתח האספקה של צ'ופר נלקח מפנק 다이오드 브리지에서 단상 AC/DC 변환을 통해 얻습니다.

HEME של בקרה על האקסיטציה זו היא מאוד יעילה ובקומפקט因为她似乎是用多种语言混杂的方式翻译的，我将纠正并继续完成希伯来语的翻译。

המתכונת של בקרה על האקסיטציה הזו היא מאוד יעילה ובקומפקט因为她似乎是用多种语言混杂的方式翻译的，我将纠正并继续完成希伯来语的翻译。

המתכונת של בקרה על האקסיטציה הזו היא מאוד יעילה ובקומפקט בגודלה, בשל השתתפות מעגלי אלקטרוניקה של כוח. במאפיינים תעשייתיים רבים, כגון בקרה על כוח מגנטי, שיפור פקטור הספק של קו תמסורת, נדרשת שינוי האקסיטציה השדהית.

הנהגת הכוח ממקור DC קבוע ומשתנה למתח DC משתנה. מערכות צ'ופר מספקות בקרה חלקה, יעילות גבוהה, תגובה מהירה ויכולת התחדשות. באופן בסיסי, צ'ופר יכול להיחשב כמקביל DC של טרנספורמר AC שכן הם מתנהגים באופן זהה. מכיוון שהצ'ופר כולל שלב המרה אחד, הם יעילים יותר.

עקרון הפעולה של מכונה סינכרונית באמצעות צ'ופר

כדי להבין פרטים על תוכנית הפרויקט, נשקול את הדיאגרמה החסומה שלה:

מהדיאגרמה למעלה אפשר לומר שבכניסה של 230V למפנק מלא גל, המתח החוצה הוא 146 (בערך), המתח השדהי של המכונה הוא 180V ולכן יש להעלות את המתח דרך הצ'ופר. עכשיו המתח ה-DC המותאם נוזרק לשדה של המכונה הסינכרונית. המתח החוצה של הצ'ופר יכול להשתנות על ידי שינוי מחזור העבודה כדי לעשות זאת עלינו ליצור מחולל פולסים עם רוחב פולסابل, וזה יכול להתבצע בעזרת מיקרו-בקר.

במיקרו-בקר אפשר לייצר אות פולס על ידי השוואת אות רנדומלי עם עצמת קבועה, אך כדי למנוע אפקט עומס מומלץ להשתמש בבודד חשמלי, ולכך אנחנו משתמשים בקופל אופטי. קבל נמצא במעגל הצ'ופר כדי להסיר את הריפלים מהמתח החוצה. הוכח שהסליל שנמצא במעגל הצ'ופר צריך להיות מסוגל להתמודד עם 2-3 אמפר של זרם במהלך התקף קצר. בנוסף למתח החוצה הרצוי, עלינו לתכנן את המעגל כך שיוכל לעמוד בפני כל מצב תקלה.

• עבור הגנה על מתח גבוה, נשתמש בואריזרים חומצי מתכת (MOV) שנגדם תלוי במתח.

• עבור הגנה על זרם גבוה, אפשר להשתמש במשטח הגנה ראשוני המגביל זרם.

כדי לשפר את איכות הגל אפשר להשתמש במעגל מסנן, בעיקר מסנן L או LC בחוץ של מפנק גשר. הדיודה שנמצאת צריכה להיות עם זמן התאוששות הפוך קצר, כאן אפשר להשתמש בדיודה מהירה.

ערכים של רכיבי המעגל שנמצאו

מתח DC קלט = 100V
מתח פולס = 10V, מחזור עבודה = 40%
תדר כריעה = 10 KHz
R = 225 אוהם (כפי שתוכנן מהרייטינג של המכונה)
L = 10mH
C = 1pF

נתונים שהתקבלו מהמוצא
מתח יציאה: 174 V (ממוצע)
זרם טעינה: 0.775 A (ממוצע)
זרם מקור: 0.977 A

פיתוח נוסף של מכונה סינכרונית באמצעות צ'ופר

עדיין יש מקום רב לפיתוח עתידי שימשוך את המערכת ויגדיל את ערכה העסקית.

בקרה סגורה

תחומים בהם המשתמש מתמודד עם טענות משתנות, צריכים מנגנון בקרה סגור כדי לשמור על אקסיטציה קבועה. מתח התייחסות ומתח היציאה האמיתיים יושוו ראשית ויוצר אות שגיאה. אות השגיאה הזה יחליט את מחזור העבודה של צ'ופר.

הפחתת השפעת הטמפרטורה

שימוש בקבל מדויק, דיודה מעבר יכול בהחלט לשפר את הביצועים, אבל הם יוסיפו עלויות לפרויקט.

סיכום של מכונה סינכרונית באמצעות צ'ופר

בפרויקט שלנו, תכננו ומיישמנו בקר אקסיטציה זול וקל לשימוש באמצעות צ'ופר. המשתמשים המטרה של המערכת הם תעשיות שדורשות בקר חלק, יעיל וקטן שנותן טווח רחב של שונות מתח. פרויקט מסוג זה מאוד שימושי בתעשיות של מדינות מתפתחות כמו הודו, שם משבר אנרגיה הוא חשש גדול.

למדנו הרבה מהפרויקט. קיבלנו את השיעור של עבודה בצוות, הקואורדינציה והמנהיגות במהלך שלבי הפיתוח השונים של הפרויקט. נתקלנו מורכבות הטכנולוגיות הנדרשות לבניית המערכת. זה עזר לנו לקשר ולהפעיל את הידע התיאורטי שקיבלנו בקורס הנדסה.

אף אחד מאיתנו לא היה לו ניסיון בשליטה אלקטרונית במנוע לפני הפרויקט. היינו צריכים ללמוד מושגים וטכניקות שונים במהירות ולהפעיל אותם במערכת. הפרויקט גם נתן לנו הזדמנות לאגר ניסיון ביצירת אות פולס ו MOSFET כוח תחום הבקרה. ניסיון הפרויקט הזה עשיר מאוד את הידע שלנו ושפר את הכישורים הטכניים שלנו.