Chopper multifaza

CHOPPER MULTIFAZA

Daca doua sau mai multe choppere lucreaza in paralel si sunt defazate intre ele, scad perturbatiile amplitudunii curentului si cresc perturbatiile frecventei. Ca urmare, sunt reduse armonicile curentului sursei.

In figura 3.35 este prezentat un montaj cu doua choppere. Curentul sursei fara filtru de intrare este redat in figura 3.36 pentru operarea chopperelor in faza si respectiv defazate. Frecventa perturbatiilor curentului sursei este dublata, iar amplitudinea lor este injumatatita, in cazul operarii defazate comparativ cu cea in faza.

Daca perioada activa creste, curentul sursei va tinde catre o valoare egala cu jumatatea amplitudinii curentului prin indusul masinii de curent continuu si fara perturbatii.

Sitemul chopper multifaza poate fi avantajos pentru sistemele de actionari de mare putere, in mod special pentru valori mari ale curentului prin sarcina. Acest aspect este valabil si pentru cazul in care exista mai multe sarcini (masini de curent continuu) conectate in paralel. Dezavantajul sistemelor cu chopper multifaza este dat de necesitatea conexiunilor suplimentare, a elementelor de comutatie suplimentare si de complexitatea marita a schemelor de comanda ale sistemului de actionare.

Fig. 3.35.  Chopper multifaza.

PROBLEME

1. Probleme rezolvate

PR1 Turatia unei masini de curent continuu cu excitatie serie este controlata printr-un chopper ca cel prezentat in figura 3.15. Tensiunea continua de alimentare este 120 V, rezistenta indusului R_A = 0,5 W, inductivitatea indusului L_A = 20 mH, constanta motorului kF 0,05 V/rpm. Motorul actioneza o sarcina de cuplu constant care necesita un curent prin indus I_A = 20 A. Se presupune ca acest curent este continuu. Se cere:

1.   gama posibila de variatie a turatiei;

2.   gama de variatie a factorului de umplere d

Fig. 3.36.  Forme de unda pentru chopper multifaza:

a). Functionare in faza; b). Functionare defazata;

c). Functionare defazata cu perioada activa marita.

Rezolvare:   Turatia minima este zero, pentru care tensiunea electromotoare E = 0. De aceea:

Valoarea determinata pentru d este valoarea minima a acestui parametru.

Turatia maxima se obtine pentru d = 1 (valoare maxima) la care avem:

Gama de variatie a turatiei este 0 < W < 230,38 rad/sec, iar a perioadei active 1/12 < d < 1.

PR2 Un vehicul electric este actionat printr-o masina de curent continuu alimentata de la o baterie de acumulatoare prin intermediul unui chopper comutat in tensiune. Tensiunea bateriei este 100 V; curentul de pornire este 100 A. Perioada de pauza a chopper-ului este 20 msec. Frecventa chopper-ului este 400 Hz. Sa se calculeze valoarea capacitatii condensatorului de comutatie C si a inductivitatii de comutatie L.

Rezolvare: Pentru o comutatie sigura se considera un decalaj suplimentar de 20msec. Avem:

S-a considerat ca pentru o buna functionare a sistemului, tensiunea la bornele indusului sa nu fie mai mica de 10% din tensiunea de alimentare. Valoarea inductivitatii L se va alege aproape de valoarea minima determinata pentru a obtine o gama mai larga de reglaj a turatiei.

PR3 In problema PR2, s-a considerat un chopper cu comutatie in curent. Sa se determine valorile componentelor de comutatie C, L.

Rezolvare: Exista relatiile:

PR4 In exemplul PR2, chopper-ul este comutat in sarcina, iar frecventa maxima de comutatie este 5 kHz. Sa se determine capacitatea de comutatie C.

Rezolvare: Relatia de calcul este:

Condensatorul fiind parcurs de un curent alternativ, va fi ales un condensator cu hartie cu pierderi mici. De asemenea, prin el trece curentul de sarcina, astfel incat pot fi folosite si baterii de condensatoare.

2. Probleme propuse

PP1 O masina de curent continuu cu excitatie separata cu R_A=0,4 si T_A = 0,02s este alimentata de la un variator de tensiune continua care functioneaza la U₀ = 220 V, T = 2 ms si  = 0,5. Se considera un moment de inertie total suficient de mare, incat sa se poata considera cu o aproximatie suficient de buna . Sa se determine:

1.   variatia curentului prin indusul masinii, daca se considera regim de functionare continua;

2.   valoarea minima a curentului prin indus la care mai exista regim de functionare continua.

PP2 O masina de curent continuu cu excitatie indepententa are urmatoarele date nominale: P_n = 2,7 kW; U_An = 240 V; I_An = 9,2 A; R_A=0,7 si L_A = 52 mH. Masina este alimentata de la un variator de tensiune continua care functioneaza la frecventa de 500 Hz si U₀ = 220 V. Cuplul de sarcina este proportional cu viteza. Pentru o valoare de 0,75 viteza masinii este de 950 rot/min. Care este valoarea factorului de umplere pentru o viteza de 1200 rot/min?

3.12. BIBLIOGRAFIE

1.           Doradla S.R., "Control Schemes for Solid State DC Series Motor Drives", PhD Thesis, 1975;

2.           Dubey G.K., Doradla S.R., Joshi A., Sinha R.M.K., "Thyristorised Power Controllers", Willey Eastern, 1986;

3.           Dubey G.K., "Power Semiconductor Controlled Drives", Prentice-Hall, Inc., 1989;

4.           Fransua Al., Magureanu R. "Masini si actionari electrice", Ed. Tehnica, 1986;

5.           Fransua Al., Magureanu R., Tocaci M., "Masini si actionari electrice. Culegere de probleme, E.D.P.B., 1980;

6.           Kelemen A., "Actionari electrice", E.D.P.B., 1979;

7.           Leonhard W., "Control of Electrical Drives", Spriger Ferlag, 1985;

8.           Tunsoiu Gh., Seracin E., Saal C., "Actionari Electrice", EDPB, 1982.