ตัวปรับแรงดันเซอร์โว

ตัวปรับแรงดันเซอร์โว

เพื่อเซอร์โว ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า เป็นกลไกการควบคุมวงปิดซึ่งทำหน้าที่รักษาสมดุลเอาท์พุทแรงดันไฟฟ้า 3 เฟสหรือเฟสเดียวแม้จะมีความผันผวนที่อินพุตเนื่องจากสภาวะไม่สมดุล โหลดอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เป็นโหลดมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟสและในสภาพแวดล้อมโรงงานจริงแรงดันไฟฟ้า 3 เฟสจะไม่ค่อยสมดุล ตัวอย่างเช่นถ้าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ 420, 430 และ 440V ค่าเฉลี่ยคือ 430V และส่วนเบี่ยงเบนคือ 10V

เปอร์เซ็นต์ของความไม่สมดุลถูกกำหนดโดย

(10V X 100) / 430V = 2.3% จะเห็นว่าการไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า 1% จะเพิ่มการสูญเสียของมอเตอร์ 5%

ดังนั้นความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าสามารถเพิ่มการสูญเสียของมอเตอร์จาก 2% เป็น 90% และด้วยเหตุนี้อุณหภูมิจึงเพิ่มขึ้นด้วยปริมาณที่มากเกินไปซึ่งส่งผลให้สูญเสียเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพลดลง ดังนั้นจึงเสนอให้จัดทำโครงการเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าขาออกที่สมดุลในทั้ง 3 เฟส

เฟสเดียว:

มันขึ้นอยู่กับหลักการของการเพิ่มเวกเตอร์ของแรงดันไฟฟ้า A.C ไปยังอินพุตเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่ต้องการโดยใช้หม้อแปลงที่เรียกว่า Buck-Boost transformer (T) ซึ่งรองที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับแรงดันไฟฟ้าอินพุต หลักของสิ่งเดียวกันจะถูกป้อนจากหม้อแปลงแปรผันที่ติดตั้งมอเตอร์ (R) ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าหลักถึงทุติยภูมิแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำของทุติยภูมิจะมาในเฟสหรือนอกเฟสตาม ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า . โดยปกติแล้วหม้อแปลงแปรผันจะถูกป้อนจากแหล่งจ่ายอินพุตที่ปลายทั้งสองข้างในขณะที่การแตะที่ประมาณ 20% ของขดลวดจะถูกนำมาเป็นจุดคงที่สำหรับหม้อแปลงหลักของ Buck-Boost ดังนั้นจุดแปรผันของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติจึงสามารถส่งแรงดันไฟฟ้าออกจากเฟสได้ 20% ซึ่งใช้สำหรับการทำงานของบัคกิ้งในขณะที่ 80% ซึ่งอยู่ในเฟสพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและใช้สำหรับการเร่งการทำงาน การเคลื่อนไหวที่ปัดน้ำฝนของหม้อแปลงแปรผันจะถูกควบคุมโดยการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าขาออกไปยังวงจรควบคุมที่กำหนดทิศทางการหมุนของมอเตอร์ซิงโครนัสที่ป้อนผ่าน TRIAC คู่หนึ่งไปยังขดลวดเฟสแยก

การแก้ไขอินพุตสมดุล 3 เฟส:

สำหรับการทำงานที่มีกำลังการผลิตต่ำพูดถึง 10KVA ปัจจุบันจะเห็นว่ามีการใช้ตัวแปรแบบแผลสองครั้งเพื่อกำจัดหม้อแปลง Buck-Boost บนตัวแปลงตัวแปรเอง สิ่งนี้ จำกัด การเคลื่อนที่ของสายปัดน้ำฝนไว้ที่ 250 องศาเนื่องจากใช้เครื่องชั่งสำหรับขดลวดทุติยภูมิ แม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้ระบบประหยัด แต่ก็มีข้อเสียที่ร้ายแรงในแง่ของความน่าเชื่อถือ มาตรฐานอุตสาหกรรมไม่ยอมรับการรวมกันดังกล่าว ในบริเวณที่มีแรงดันไฟฟ้าเข้าที่สมดุลพอสมควรตัวแก้ไขที่ควบคุมด้วยเซอร์โวสามเฟสยังใช้สำหรับเอาต์พุตที่มีความเสถียรในขณะที่ตัวแปรสามเฟสเดียวจะถูกใช้ที่ติดตั้งโดยมอเตอร์ซิงโครนัสหนึ่งตัวและการ์ดควบคุมเดียวที่ตรวจจับแรงดันไฟฟ้าสองเฟสจากสาม วิธีนี้จะประหยัดและมีประโยชน์กว่ามากหากเฟสอินพุตมีความสมดุลอย่างสมเหตุสมผล มีข้อเสียเปรียบคือในขณะที่การไม่สมดุลอย่างรุนแรงเกิดขึ้นผลลัพธ์จะไม่สมดุลตามสัดส่วน

การแก้ไขอินพุตไม่สมดุล 3 เฟส:

หม้อแปลงสามชุด (T1, T2, T3) ซึ่งใช้ในแต่ละวินาทีหนึ่งในแต่ละเฟสที่เพิ่มหรือลบแรงดันไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าอินพุตเพื่อส่งแรงดันคงที่ในแต่ละเฟสจึงทำให้เอาต์พุตสมดุลจากอินพุตไม่สมดุล อินพุตไปยังหลักของหม้อแปลงซีรีส์จะถูกป้อนจากแต่ละเฟสจากตัวแปลงสัญญาณอัตโนมัติ (Variac) (R1, R2, R3) แต่ละตัวที่ปัดน้ำฝนจะเชื่อมต่อกับมอเตอร์ซิงโครนัสแยกเฟส (2 คอยส์) (M1, M2) M3) มอเตอร์ได้รับแหล่งจ่ายไฟ ac สำหรับแต่ละขดลวดผ่านการเปลี่ยนไทริสเตอร์สำหรับการหมุนตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกาเพื่อเปิดใช้แรงดันเอาต์พุตที่ต้องการจากตัวแปรไปยังหลักของหม้อแปลงซีรีส์ไม่ว่าจะเป็นเฟสหรือนอกเฟสเพื่อทำการบวกหรือลบ ตามที่ต้องการที่รองของหม้อแปลงซีรีส์เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่และสมดุลที่เอาต์พุต ข้อเสนอแนะจากเอาต์พุตไปยังวงจรควบคุม (C1, C2, C3) จะถูกเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิงคงที่โดยตัวเปรียบเทียบระดับที่สร้างขึ้นจากออปแอมป์เพื่อเรียกใช้ TRIAC ในที่สุดตามความจำเป็นในการกระตุ้นมอเตอร์

โครงร่างนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวงจรควบคุมมอเตอร์เหนี่ยวนำเซอร์โวเฟสเดียวควบคู่ไปกับการป้อนตัวแปรหลักของหม้อแปลงซีรีส์สำหรับแต่ละเฟส

• วงจรควบคุมที่ประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบหน้าต่างที่มีสายรอบทรานซิสเตอร์และการขยายแรงดันสัญญาณข้อผิดพลาด RMS โดย IC 741 ถูกสร้างขึ้นใน Multisim และได้รับการจำลองสำหรับสภาวะการทำงานของอินพุตต่างๆเพื่อให้แน่ใจว่าการยิงของ TRIAC ที่จะทำงานมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกะระยะของคาปาซิเตอร์นั้นจำเป็น ที่ควบคุมการหมุนของที่ปัดน้ำฝน Variac
• ขึ้นอยู่กับค่าสูงสุดและต่ำสุดของความผันผวนของแรงดันหม้อแปลงซีรีส์และหม้อแปลงควบคุมได้รับการออกแบบโดยใช้สูตรมาตรฐานที่จับคู่กับแกนเหล็กที่มีจำหน่ายทั่วไปและขนาดลวดทองแดงเคลือบซุปเปอร์ก่อนที่จะม้วนเหมือนกันเพื่อใช้ในโครงการ

เทคโนโลยี:

ในระบบไฟฟ้า 3 เฟสที่สมดุลแรงดันไฟฟ้าและกระแสทั้งหมดจะมีแอมพลิจูดเท่ากันและมีการเลื่อนเฟสจากกัน 120 องศา อย่างไรก็ตามเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ไม่สมดุลอาจทำให้เกิดผลเสียต่ออุปกรณ์และระบบจำหน่ายไฟฟ้า

ภายใต้สภาวะที่ไม่สมดุลระบบจำหน่ายจะสูญเสียและผลกระทบจากความร้อนมากขึ้นและมีเสถียรภาพน้อยลง ผลกระทบของความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าอาจเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์เช่นมอเตอร์เหนี่ยวนำตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์กำลังและไดรฟ์ปรับความเร็วได้ (ASD) ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างน้อยกับมอเตอร์สามเฟสส่งผลให้การสูญเสียของมอเตอร์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงเช่นกัน ต้นทุนด้านพลังงานสามารถลดลงได้ในหลาย ๆ การใช้งานโดยการลดกำลังมอเตอร์ที่สูญเสียไปเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล

ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเปอร์เซ็นต์ ถูกกำหนดโดย NEMA เป็น 100 เท่าของความเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยหารด้วยแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย หากแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ 420, 430 และ 440V ค่าเฉลี่ยคือ 430V และส่วนเบี่ยงเบนคือ 10V

ความไม่สมดุลของเปอร์เซ็นต์กำหนดโดย (10V * 100 / 430V) = 2.3%

ดังนั้นความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า 1% จะเพิ่มการสูญเสียของมอเตอร์ 5%

ดังนั้นความไม่สมดุลจึงเป็นปัญหาด้านคุณภาพไฟฟ้าที่ร้ายแรงซึ่งส่วนใหญ่ส่งผลกระทบต่อระบบจำหน่ายแรงดันต่ำดังนั้นจึงเสนอในโครงการเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าที่สมดุลตามขนาดในทุกเฟสเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าที่สมดุล

บทนำ:

A.C. ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ามีไว้เพื่อให้ได้ a.c ที่เสถียร อุปทานจากแหล่งจ่ายไฟที่มีความผันผวน พวกเขาพบการใช้งานในทุกสาขาไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์และอุตสาหกรรมอื่น ๆ สถาบันวิจัยห้องปฏิบัติการทดสอบสถาบันการศึกษา ฯลฯ

ความไม่สมดุลคืออะไร:

สภาวะไม่สมดุลหมายถึงเงื่อนไขเมื่อแรงดันไฟฟ้าและกระแส 3 เฟสไม่มีแอมพลิจูดเท่ากันหรือกะเฟสเดียวกัน

หากไม่ตรงตามเงื่อนไขใดเงื่อนไขหนึ่งระบบจะเรียกว่าไม่สมดุลหรือไม่สมดุล (ในข้อความนี้สันนิษฐานโดยปริยายว่ารูปคลื่นเป็นรูปซายน์ดังนั้นจึงไม่มีฮาร์มอนิกส์)

สาเหตุของความไม่สมดุล:

ผู้ควบคุมระบบพยายามจัดให้มีแรงดันไฟฟ้าของระบบที่สมดุลที่ PCC ระหว่างกริดจำหน่ายและเครือข่ายภายในของลูกค้า

แรงดันเอาต์พุตในระบบสามเฟสขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความต้านทานของระบบและกระแสโหลด

อย่างไรก็ตามเนื่องจากใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเป็นส่วนใหญ่แรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจึงมีความสมมาตรสูงดังนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงไม่สามารถเป็นสาเหตุของความไม่สมดุลได้ การเชื่อมต่อที่ระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่ามักจะมีความต้านทานสูงทำให้เกิดความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าที่ใหญ่ขึ้น อิมพีแดนซ์ของส่วนประกอบระบบได้รับผลกระทบจากการกำหนดค่าเส้นเหนือศีรษะ

ผลของความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า:

ความไวของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่อการไม่สมดุลจะแตกต่างจากเครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่ง ภาพรวมสั้น ๆ ของปัญหาที่พบบ่อยมีดังต่อไปนี้:

(ก) เครื่องเหนี่ยวนำ:

นี่คือ a.c. เครื่องจักรซิงโครนัสที่มีสนามแม่เหล็กหมุนเกิดขึ้นภายในซึ่งขนาดเป็นสัดส่วนกับแอมพลิจูดของส่วนประกอบโดยตรงและ / หรือผกผัน ดังนั้นในกรณีของอุปทานที่ไม่สมดุลสนามแม่เหล็กที่หมุนจะกลายเป็นรูปไข่แทนที่จะเป็นวงกลม ดังนั้นเครื่องเหนี่ยวนำส่วนใหญ่ประสบปัญหาสามประเภทเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล

1. ประการแรกเครื่องไม่สามารถสร้างแรงบิดได้เต็มที่เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่หมุนผกผันของระบบลำดับลบทำให้เกิดแรงบิดเบรกเชิงลบซึ่งจะต้องหักออกจากแรงบิดพื้นฐานที่เชื่อมโยงกับสนามแม่เหล็กหมุนปกติ รูปต่อไปนี้แสดงลักษณะสลิปทอร์กที่แตกต่างกันของเครื่องเหนี่ยวนำภายใต้อุปทานที่ไม่สมดุล

2. ประการที่สองแบริ่งอาจได้รับความเสียหายเชิงกลเนื่องจากส่วนประกอบแรงบิดเหนี่ยวนำที่ความถี่ของระบบสองครั้ง

3. ในที่สุดสเตเตอร์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งโรเตอร์จะได้รับความร้อนมากเกินไปซึ่งอาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพของอุณหภูมิได้เร็วขึ้น ความร้อนนี้เกิดจากการเหนี่ยวนำของกระแสที่มีนัยสำคัญโดยสนามแม่เหล็กผกผันที่หมุนเร็ว (ในความหมายสัมพัทธ์) ดังที่เห็นโดยโรเตอร์ เพื่อให้สามารถจัดการกับความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้ได้ต้องยกเลิกการจัดอันดับมอเตอร์ซึ่งอาจต้องติดตั้งเครื่องที่มีกำลังไฟมากกว่า

เทคโนโลยีเศรษฐศาสตร์:

ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าอาจทำให้มอเตอร์ล้มเหลวก่อนเวลาอันควรซึ่งไม่เพียง แต่นำไปสู่การปิดระบบโดยไม่ได้กำหนดเวลาเท่านั้น แต่ยังทำให้สูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมาก

ผลกระทบของแรงดันไฟฟ้าต่ำและสูงต่อมอเตอร์และการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องซึ่งอาจเกิดขึ้นได้เมื่อเราใช้แรงดันไฟฟ้านอกเหนือจากที่ระบุไว้บนแผ่นป้ายดังต่อไปนี้:

ผลกระทบของแรงดันไฟฟ้าต่ำ:

เมื่อมอเตอร์ได้รับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าระดับป้ายชื่อคุณสมบัติบางอย่างของมอเตอร์จะเปลี่ยนไปเล็กน้อยและอื่น ๆ จะเปลี่ยนไปอย่างมาก

ต้องกำหนดจำนวนพลังงานที่ดึงออกมาจากเส้นสำหรับจำนวนโหลดคงที่

ปริมาณพลังงานที่มอเตอร์ดึงมีความสัมพันธ์อย่างหยาบกับแรงดันไฟฟ้าต่อกระแส (แอมป์)

เพื่อให้พลังงานเท่ากันหากแรงดันไฟฟ้าต่ำการเพิ่มขึ้นของกระแสจะทำหน้าที่ชดเชย อย่างไรก็ตามมันเป็นอันตรายเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะทำให้เกิดความร้อนสะสมในมอเตอร์มากขึ้นซึ่งจะทำลายมอเตอร์ในที่สุด

ดังนั้นข้อเสียของการใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำคือมอเตอร์ร้อนเกินไปและมอเตอร์เสียหาย

แรงบิดเริ่มต้นแรงบิดดึงขึ้นและแรงบิดดึงออกของโหลดหลัก (มอเตอร์เหนี่ยวนำ) ตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กำลังสอง

โดยทั่วไปการลดลง 10% จากระดับแรงดันไฟฟ้าอาจทำให้แรงบิดเริ่มต้นต่ำดึงขึ้นและดึงแรงบิดออก

ผลกระทบของไฟฟ้าแรงสูง:

ไฟฟ้าแรงสูงอาจทำให้แม่เหล็กอิ่มตัวทำให้มอเตอร์ดึงกระแสมากเกินไปเพื่อดึงดูดเหล็ก ดังนั้นไฟฟ้าแรงสูงอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ แรงดันไฟฟ้าสูงยังช่วยลดปัจจัยด้านกำลังทำให้การสูญเสียเพิ่มขึ้น

มอเตอร์จะทนต่อการดัดแปลงบางอย่างในแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ออกแบบไว้ เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ออกแบบมากเกินไปจะทำให้กระแสไฟฟ้าสูงขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงความร้อนที่สอดคล้องกันและอายุการใช้งานของมอเตอร์สั้นลง

ความไวของแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงส่งผลกระทบต่อมอเตอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุปกรณ์อื่น ๆ ด้วย โซลีนอยด์และขดลวดที่พบในรีเลย์และสตาร์ตเตอร์ทนแรงดันไฟฟ้าต่ำได้ดีกว่าไฟฟ้าแรงสูง ตัวอย่างอื่น ๆ ได้แก่ บัลลาสต์ในหลอดฟลูออเรสเซนต์ปรอทและโคมไฟโซเดียมแรงดันสูงและหม้อแปลงและหลอดไส้

โดยรวมแล้วจะดีกว่าสำหรับอุปกรณ์หากเราเปลี่ยนก๊อกบนหม้อแปลงขาเข้าเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าบนพื้นโรงงานให้เหมาะสมกับระดับที่ใกล้เคียงกับการจัดอันดับของอุปกรณ์ซึ่งเป็นแนวคิดหลักที่อยู่เบื้องหลังแนวคิดที่เสนอเกี่ยวกับการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าในโครงการ

กฎในการตัดสินแรงดันไฟฟ้า

• มอเตอร์ขนาดเล็กมักจะไวต่อแรงดันไฟฟ้าเกินและความอิ่มตัวของสีมากกว่ามอเตอร์ขนาดใหญ่
• มอเตอร์แบบเฟสเดียวมีความไวต่อแรงดันไฟฟ้าเกินกว่ามอเตอร์ 3 เฟส
• มอเตอร์ U-frame มีความไวต่อแรงดันไฟฟ้าเกินน้อยกว่า T-frames
• มอเตอร์ Super-E ประสิทธิภาพระดับพรีเมียมมีความไวต่อแรงดันไฟฟ้าเกินน้อยกว่ามอเตอร์ประสิทธิภาพมาตรฐาน
• มอเตอร์ 2 และ 4 ขั้วมักจะได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าสูงน้อยกว่าการออกแบบ 6 และ 8 ขั้ว
• แรงดันไฟฟ้าเกินสามารถขับแอมแปร์และอุณหภูมิได้แม้ในมอเตอร์ที่โหลดเบา
• ประสิทธิภาพยังได้รับผลกระทบเมื่อลดลงด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำหรือสูง
• ตัวประกอบกำลังจะลดลงด้วยไฟฟ้าแรงสูง
• กระแสไฟเข้าจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น

รับความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแนวคิดและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆด้วยการทำมินิ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ ในระดับวิศวกรรม