Microsoft PowerPoint - Kaasaegne elektriajam

Väljavõte

1 Ajamitele esitatavad nõuded Kaasaegne elektriajam Sissejuhatus sagedusjuhtimisse Kiiruse reguleerimine vastavalt protsessi omapäradele. Ajalooliselt: astmeline reguleerimine käigukasti ehk muudetava mehaanilise ülekande abil. Automatiseerimine eeldab sujuvat kiiruse muutmist suures piirkonnas. Dünaamilised näitajad. Kõrge kasutegur ja lihtne hooldatavus. Väiksemad käidu- ja hooldekulud. Töövõime ebasoodsates keskkonnatingimustes. Keemiatööstus (plahvatusoht). Niiskus. Vibratsioon. Ajami kiiruse reguleerimine Mootorid Mehaaniline Rihmarattad Seadekruvid Kiiruse reguleerimine AC Elektriline DC Pöörleva magnetvälja printsiibil: asünkroon-, sünkroon. Kontaktivaba energiaülekanne. Sünkroonkiirus f n = 60 0 p Sagedusmuundurid Muud Tüüritavad alaldid Muud Pingemuundurid Voolumuundurid Vahetud muundurid Ümberlülitatavad pooluspaarid Faasirootorid Masinmuundurid PWM BC B6C DC-servo Leonardajamid Eeltakistid Võrk f = 50 Hz f = const Muundur Mootor f = 0 00 Hz f = var Töömasin Kliimaseade Kraana Muundur. Võrk Võrk. Kaitselüliti. Sagedusmuundur Pidurdusmoodul. Õhuvoolu regulaator 5. Rõhuregulaator Õhuvool 7. Soojusvaheti 8. Soojus-/külmaallikas Õhu juurdevool 0. Konditsioneeritud õhk. 9

2 Ekstruuder Traaditõmbepink 5. Sagedusmuundur. Sagedusmuundur. Sagedusmuundur. Sageduse seadepotentsiomeeter 5. Ekstruuder Sagedusmuundurite areng Sagedusjuhtimine Masin- ehk pöörlevad muundurid Ühisel võllil DC mootor sünkroongeneraator asünkroonmootor. Staatilised ehk pöörleva masinata muundurid Peale türistori leiutamist (956). Esimesed eksemplarid 960ndate algul. Keerulised türistoride sundkommutatsiooni ahelad. IGBT: rentaabluse järsk suurenemine. Traditsiooniliselt ette nähtud mootori momendi, kiiruse või võlli pöördenurga (asendi) juhtimiseks avatud või suletud juhtimisahelaga süsteemides tingimusel, et väljundsuurust reguleeritakse suhteliselt aeglaselt ning mootor töötab peamiselt püsitalitluses. Sagedusjuhtimine [] Vektorjuhtimine Sageduse muutumise kiirus ehk kiirendus- ja aeglustusrampide kestus puhul rangelt piiratud. Kasutatakse peamiselt püsikiirusel töötavate või väikese toimekiirusega reguleerimist nõudvate masinate nagu pumpade, ventilaatorite ja kompressorite käitamiseks Skalaarjuhtimine Juhtimine sageduse ja pinge efektiivväärtuse järgi, mis mõlemad on ajas mõõdetavad keskmised suurused. Suure toimekiirusega elektriajamite juhtimiseks. Juhtimiseks vajalikku informatsiooni mootori oleku kohta saadakse tema mudeli järgi leitud vahelduvvoolu, -pinge ja magnetvoo hetkväärtuste põhjal, mida mitmefaasilises süsteemis kirjeldavad vastavad pöörlevad vektorid.

3 Vektorjuhtimine [] Juhtimine magnetvälja pöörleva suunavektori järgi. Juhtimine väljasuunistuse ehk -orientatsiooni järgi. Mootori magnetvoogu võib juhtida nii pingevektori kui vooluvektori järgi. Avatud juhtimisahel juhtimisel aluseks mootori dünaamikamudel. Kiiruse tagasisidega vooluvektori juhtimine suurem täpsus momendi arendamine ka nullilähedastel kiirustel. Sagedusjuhtimise eelised Energiasääst pumbad, ventilaatorid. Toitevõrgu koormuse vähendamine käivitusel ei esine voolutõukeid. Ajami töö paranemine momendi piiramine, löökkoormuse vältimine. Hooldekulude vähenemine puuduvad kuluvad detailid. Töötingimuste parandamine konveieri kiirus vastab personali võimetele, müra vähenemine Sagedusmuunduri tööpõhimõte Sagedusmuundurid veoajamites Alaldi SR toidab alalisvoolu vahelüli. Kondensaator C on energia vahesalvesti. Vaheldi moduleerib alalispinge Uz ümber kolmefaasiliseks vahelduvpingesüsteemiks U, V, W. Ventiilid V V6. f = var, U = var Peaajamid x MW Juhtelektroonika ülesanded Väljundpinge reguleerimine proportsionaalselt sagedusega. Reguleerimine. Jälgimine. Automaathäälestus Sagedusmuunduri ja mootori optimaalne töö ülekoormuse ohuta. Riistvara: digitaaltehnika µp DSP LSI (Large Scale Integrations) Püsivara (firmware) ehk sisemine tarkvara. Tarkvara: sisselaetavad parameetrid. Juht- vs jõuelektroonika Jõupooljuhid peavad vastama ajami võimsusele. Juhtimis-, reguleerimis- ja jälgimisahelad võimsusest praktiliselt sõltumatud. Võimsusseeria jõupooljuhtide juhtimisosad unifitseeritud. Erinevus püsivaras. Erinevad lisafunktsioonid.

4 Sinamics G0 Lülituselemendid: pooljuhtventiilid. Dioodid.. Transistorid.. Türistorid (GTO, IGCT). Töötavad ainult lülititena, st olekutes suletud/sees ja avatud/väljas. Ventiili omadused: vool liigub ainult ühes suunas. Unifitseeritud ja vahetatav juhtmoodul. Dioodid Kõige lihtsamad pooljuhtventiilid. Andes anoodile A katoodi K suhtes positiivse potentsiaali, läbib dioodi vool. Pinge polaarsuse vahetusel on vool tõkestatud. Alaldi Mittejuhitavad alaldid -faasiline: B -faasiline: B6 Ühesuunaline muundamine AC/DC Kondensaator C silub vahelüli pinget. Transistorid Bipolaartransistorid (BJT). Unipolaar- ehk väljatransistorid (FET). Isoleeritud paisuga bipolaartransistorid (IGBT). Vooluahelat saab sisse lülitada ja katkestada suvalisel hetkel juhtelektroodi abil. Sulgumiseks vajavad transistorid juhtelektroodi pingestamist. Üleminekul väljas-sees olekute vahel tekivad lülituskaod, mis suurenevad koos sagedusega. Lülitussagedus on piiratud. Vaheldi ehk inverter Kuni ~ MW: IGBT. Võimsuste ülempiir kasvab koos pooljuhttehnika arenguga.

5 IGBT moodulid Lihtsam montaaž. Vastuparalleelsed vabajooksudioodid Võtavad induktiivsetel koormustel üle voolu reaktiivkomponendi. Ühe elemendi rikke puhul vahetatakse välja terve moodul. Jõupooljuhtide kuumenemine Väike mass -> väike soojusmahtuvus -> väike termiline ajakonstant. Kiire kuumenemine ülekoormusel. Vajalik temperatuuri pidev jälgimine. Joonis: 50 Hz väljundsagedusega pooljuhtlüliti temperatuuri ajadiagramm. Intelligentsed jõumoodulid IPM jõuosa üldistatud skeem IPM: Intelligent Power Module IGBT Juhtelektroonika: ohjurid ehk draiverid. Jälgimine: vool, pinge, temperatuur. Alaldiosa. Pidurdustransistor. Eellaadimistakisti türistor. Pinge kuni 00 V, vool kuni 600 A. IPM plokk-skeem 5