Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Влияние длины монтажного кабеля на перенапряжения на зажимах двигателя.
При эксплуатации электроприводов когда для связи между выходом преобразователя и статорной обмоткой АД необходимо применять монтажный кабель большой протяженности начинают проявляется нежелательные режимы, связанные с возникновением перенапряжения на зажимах двигателя. Неоспоримые достоинства транзисторных IGBT-инверторов напряжения (АИН) с широтно-импульсным управлением (ШИМ) в регулируемом асинхронном электроприводе сочетаются однако с рядом проблем, одной из которых является проблема "длинного кабеля", соединяющего обмотки двигателя (АД) с выходом АИН. Выходное напряжение U1 АИН с ШИМ приставляет собой высокочастотную последовательность прямоугольных импульсов различной полярности и длительности с одинаковой амплитудой Ud (значение постоянного напряжения на входе АИН). рис.29 Выходное напряжение АИН с ШИМ.
Крутизна фронта , импульсов напряжения определяется скоростью переключения силовых ключей АИН и при использовании различных полупроводниковых приборов составляет: • однооперационные тиристоры SCR - 4-10 мкс; • запираемые тиристоры GТО - 2-4 мкс; • силовые биполярные тиристоры GTR - 0,5-2 мкс; • транзисторы IGBT - 0,05-0,1 мкс.
Существенно более высокое быстродействие IGBT-транзисторов, являющееся преимуществом для реализации высокочастотной ШИМ и минимизации потерь энергии в АИН и АД, негативно проявляется в протекании переходных процессов в цепи АИН - соединительный кабель - АД на интервалах времени фронта tf. рис.30 Цепь соединения АИН с АД (эквивалентная схема). Прохождение импульсного сигнала с крутым фронтом вызывает волновые процессы в кабеле, приводящие к появлению перенапряжений на зажимах двигателя. рис.31 Напряжение на зажимах АД при подключении длинным кабелем.
В этом случае согласно теории цепей кабель следует рассматривать как однородную длинную линию с распределенными параметрами. Ввиду относительной малости последовательным активным сопротивлением rК и параллельной активной проводимостью gK участка линии можно пренебречь. Волновое сопротивление z0 кабеля при этом определяется последовательной индуктивностью LK и параллельной емкостью СК участка линии:
Значения параметров LK и СК зависят от типа, конструкции и сечения кабеля (кабельной линии), но, как свидетельствуют справочные и экспериментальные данные, зависимость эта не значительна. Для широкого ассортимента монтажных проводов и кабелей усредненные значения этих параметров составляют:
LK = 1 мкГн/м; СK = 50 пФ/м. При этом z0 ≈140 Ом.
Можно с большой степенью достоверности принять z 0=100...200 Ом для всех применяемых в электроприводах монтажных проводов и кабелей. Входное сопротивление z1 кабеля представлено выходным сопротивлением полупроводниковых вентилей и внутренним сопротивлением батареи конденсаторов входного фильтра и является относительно малой величиной, которой также можно пренебречь: z 1<< z 0
Выходным сопротивлением z 2 кабеля является относительно большое для высокочастотного сигнала входное сопротивление АД, определяемое индуктивностью рассеяния L его обмоток и эквивалентной частотой ω f, фронта импульса напряжения: поэтому z1 << z0. Ориентировочный расчет z2 для АД на напряжение 0,4 кВ в диапазоне мощностей от 10 до 400 кВт при = 0,1 мкс дает следующие результаты: для АД мощностью 10 кВт z2 = 30 кОм, для АД мощностью 400 кВт z2 = 800 Ом. В связи с вышесказанным, при прохождении крутого фронта импульса напряжения входная часть силового монтажного кабеля электропривода (со стороны АИН) работает в режиме короткого замыкания, выходная часть кабеля (на зажимах АД) - в режиме холостого хода. С учетом значений параметров волновые характеристики монтажных проводов и кабелей приближаются к характеристикам линии без искажений и потерь:
Равна примерно половине скорости света в вакууме. Для приведенных выше параметров LK и Cк vf = 142*106 м/с. Этой скорости соответствует длина волны Если это время больше или равно времени фронта tf то в конце кабеля из-за его несогласованности с нагрузкой (z2 >> z0) возникает отраженная волна напряжения n 2 U1, которая суммируется с падающей (прямой) волной напряжения U1, образуя стоячие волны. В результате на зажимах АД образуется напряжение где 0< n 2 ≤1 - коэффициент отражения. Максимальное значение и напряжение на зажимах АД удваивается.
Возвращаясь к началу кабеля, отраженная волна гасится малым входным сопротивлением z 1<< z 0. Поэтому напряжение U 1 на зажимах АИН не изменяется. При Tf < tf, коэффициент отражения n2 рассчитывается по формуле: Таким образом, от длины волны зависит критическая длина кабеля. Кабель, длина которого соизмерима с длиной волны, считается "длинным кабелем". Критической считается длина кабеля, равная половине длины волны: , при которой к обмоткам АД прикладываются импульсы напряжения, близкие к двойному напряжению U. В электроприводах класса напряжения 0,4 кВ перенапряжение может достигать 1000 В. С учетом характеристик используемых IGBT в зависимости от мощности электропривода, типа электродвигателя и кабеля может составлять от 7 до 20 м. Высокочастотные импульсные перенапряжения в сочетании с высокой крутизной фронта импульсов напряжения могут приводить к интенсивному старению и снижению срока службы изоляции обмоток двигателя. Для ограничения волновых перенапряжений на зажимах АД используются специальные фильтры, включаемые в выходные цепи инвертора: 1) последовательный силовой синусный LC-фильтр для преобразования прямоугольно-импульсного напряжения инвертора в синусоидальное напряжение на зажимах двигателя; 2) последовательный силовой LRC-фильтр dU/dt для уменьшения крутизны фронта импульсов выходного напряжения инвертора; 3) параллельный (слаботочный) RС-фильтр ограничения перенапряжений непосредственно у зажимов двигателя (обеспечивает согласование волнового сопротивления кабеля). 4) использование ферритовых колец. Одно ферритовое кольцо может быть использовано для каждой выходной фазы или для всех фаз вместе. В первом случае уменьшаются симметричные гармоники, но есть вероятность, что ферритовые кольца перенасытятся и потеряют свою функциональную способность. В случае, когда одно ферритовое кольцо на все три фазы, перенасыщение не грозит, поскольку сумма токов равна 0, и феррит может быть загружен только несимметричными гармониками. Лучшее решение, это комбинация этих двух вариантов.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 116; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.141.8.247 (0.007 с.) |