7/25/2019 L4a_v4

1/11

Lucrarea 4a

Reglajul turaiei mainii asincrone cu rotor

n scurtcircuit prin metoda U/f=constant nbucl deschis bazat pe sistemul dedezoltare !"#$4%&'"(!)*%+

1. GeneralitiMainile asincrone au marele avantaj al funcionrii exclusiv n

curent alternativ, al simplitii n construcie, funcionare, ntreinerii iexploatrii uoare. Ca dezavantaj fa de maina sincron este consumul

de energie reactiv ( cos < !, ceea ce duce la scderea factorului de

putere i deci la un consum neproductiv de energie. "ornirea lor prezintdi#culti privind mrimea cuplului i a curentului a$sor$it. %eglarea icontrolul cuplului electromagnetic al mainii de inducie este di#cildatorit modelului matematic complex, a neliniaritii lui i datoritvariaiei n funcie de temperatur a parametrilor motorului.

&tandul experimental din la$orator permite implementarea unorsisteme de reglare scalare respectiv vectoriale a mainii de induciestudiate. &tandul folosete un motor de inducie pentru acionare i unmotor de curent continuu cuplat pe ax cu motorul de inducie ca sarcinmecanic (maina de lucru!.

7/25/2019 L4a_v4

2/11

'ig. .. &tructura sistemului de dezvoltare MC)*+-C"M/+0.Motorul asincron este alimentat de la un convertor de frecven cu

circuit intermediar de curent continuu de tipul -C"M/+01. 2nvertorul dincomponena convertorului are caracter surs de tensiune i este realizatcu 23456uri. Comanda invertorului c7t i funciile de protecie suntasigurate de ctre o unitate inteligent MC )*+ $azat pe un procesordigital de semnal n virgul #x 5M&8)+')*+ fa$ricat de #rma 5exas2nstruments. 9nitatea inteligent prin interfa serial %&)8) comunic cuun calculator. Mediul de dezvoltare soft:are ;MC ;eveloper "ro care esterulat pe calculator, asigur posi$ilitatea ncrcrii programelor de controlal motorului asincron scrise de utilizator, lansarea n execuie a acestorprograme pe procesorul de semnal al unitii MC )*+, aciziia de date

c7t i vizualizarea datelor aciziionate. Convertorul, unitatea inteligentc7t i mediul de dezvoltare ;MC ;eveloper "ro sunt produse de ctre#rma 5enosoft. ;iagrama $loc a unitii inteligente MC)*+-C"M/+0este prezentat n #gura ..

2. Consideraii teoretice

Reglajul turaiei prin metoda U/f = constant

Controlul prin metoda 9=f > constant este o acionare fr pierderi i

este o metod de control devenit clasic. -cesta este o procedur decontrol scalar care ncearc s menin constant n mod indirect, pe cale

)

7/25/2019 L4a_v4

3/11

empiric ?uxul statoric rezultant. 0ste necesar prescrierea unei singuremrimi de referin, i anume frecvena tensiunii de alimentare. 5ensiuneava # calculat cu ajutorul unei relaii corespunztoare regimului sta$ilizatal mainii. -ceast metod poate # aplicat at7t pentru motoare deinducie, c7t i pentru cele sincrone, deoarece n principiu construcia

statorului acestor maini este identic.

'ig. ).. &cema ecivalent n 5 a mainii de inducie.

-lunecarea, viteza de sincronism respectiv frecvena curenilor dinrotor sunt date de relaiile@

s=nsn

ns=

s

s, ().!

s=2 f s

zp, ().)!

fr=

s fs, ().8!unde @

fs A frecvena statoricB

ns A turaia de sincronismB

n A turaia mainii de inducieB

s A viteza ungiular de sincronismB

A viteza ungiular a mainii de inducieB

s A alunecareaB

zp A numrul de pereci de poliB

fr A frecvena rotoric.

0cuaia de tensiune statoric a mainii de inducie este dat deurmtoarea relaie scris vectorial@

us=Rs i s+j s+d s

dt . ().*!

n regim sta$ilizat@

8

7/25/2019 L4a_v4

4/11

s=ct .=d s

dt =0. ()./!

Consider7nd rezistena statoric neglija$il, Rs 0 , la frecvena

nominal de funcionare fsN o$inem succesiv@

us=j s, ().D!

Us=2 f s s , ().!

;e unde rezult faptul c prin aceast metod 9=f>ct. se menineindirect un ?ux statoric constant i egal cu ?uxul nominal al mainii.

s=Us

2 f s=ct .=

UsN

2 f sN. ().E!

%elaia de calcul a amplitudinii tensiunii de alimentare pentrureglarea scalar 9=f>ct. devine@

Us=Us0+UsNUs0

fsN fs=Us0+KN fs , ().F!

unde termenul Us0 compenseaz cderea de tensiune perezistena statoric@

Us0=R s IsN. ().+!

%eprezentarea gra#c a acestei strategii de comand esteprezentat n #gura urmtoare@

'ig. ).). ;iagrama de comand la 9=f>ct. n $ucl descis a mainii deinducie.

*

7/25/2019 L4a_v4

5/11

m$untirea performanelor scemei se realizeaz princompensarea alunecrii n cazul n care viteza de referin impus a fostcea rotoric i nu cea de sincronism, iar compensarea cderii de tensiunepe rezistena statoric cu o $ucl de control al curentului, o$in7nd dou

$ucle ncise suprapuse, una de curent i una de vitez.

'ig. ).8. &tructura de control scalar la 9=f>ct. n $ucl de curent i vitez amainii de inducie.

;ac se ia n considerare determinarea n timp real a cderii detensiune pe rezistena statorului pe $aza msurrii curentului statoric,structura poate # completat cu urmtoarea relaie de calcul pentrucalculul amplitudinii tensiunii de alimentare@

Us=2 (Rs Is+UsNR s IsfsN fs) . ().!

Metoda scalar de control a vitezei mainii de inducie $azat peprincipiul 9=f>ct. este una relativ simplu de implementat i cu rezultatesatisfctoare n multe aplicaii practice.

Faorul spaial

;e#niGia fazorului spaGial pentru un sistem trifazat este dat deecuaia@

g=2

3 (ga+a gb+a

2 gc ) . ().)!

/

7/25/2019 L4a_v4

6/11

-cest fazor poate # exprimat Hi n funcGie de proiecGiile sale n planulcomplex (proiecGiile pe axele unui sistem $ifazat d6q!@

g=gd+j gq . ().8!

5recerea de la sistemul trifazat de axe (a,b,c! la cel $ifazat (d,q! se faceprin operaia de schimbare (transformare) de sistem din trifazat n $ifazat

(sau transformare de faz!. "entru un vector oarecare g , aceast

transformare este descris analitic prin@

gd=2

3ga

1

3( gbgc) ().*!

gq=1

3(gbgc ) . ()./!

;ac exist (este nenul!, componenta omopolar se calculeaz prin@

g0=

1

3( ga+gb+gc ) . ().D!

Transformarea de sistem invers, de la sistemul $ifazat la cel trifazat,se realizeaz utiliz7nd relaGiile urmtoare@

ga=gd+g0 ().!

gb=1

2 gd+3

2 gq+g0 ().E!

gc=1

2gd

3

2gq+g0. ().F!

Cunosc7nd poziia spaial a fazorului dup care se realizeazorientarea, se poate efectua o transformare de axe, n urma creiasistemul de axe de referin nu va mai # #x, ci se va roti mpreun cuc7mpul, axa real a planului complex #ind n direcia poziiei fazoruluispaial al ?uxului. -stfel mrimile o$inute dup orientare vor # mrimi decurent continuu.

5ransformarea exprimrii unui vector spaial g cu componente

$ifazate din sistemul #x de axe d-qntr6un sistem oarecare d-q se faceprin operaia de transformare de axe@

gd!=gd cos!+gq sin! ().)+!

gq!=gd sin!+gqcos! . ().)!

Transformarea invers pentru revenirea la sistemul de referin #x serealizeaz cu relaiile@

D

7/25/2019 L4a_v4

7/11

gd=gd!cos!gq!sin! ().))!

gq=gd!sin!+gq!cos! . ().)8!

!. "ontajul e#perimental

Iegend@&9%&J ;.C. A %edresor universal de tensiune (+ 1,-!.Convertor 5enosoft A Convertor static de frecven ()8+ 1, ./ -!.

" s A -mpermetru +6/ -.

" a A -mpermetru +6/ -.

#a A 1oltmetru +6)/+ 1cc.

#s A 1oltmetru +6)/+ 1K.

$s A 'rencvenmetru, :attmetru, cos#metru.

Rf A %eostat F+ .

K1 A Comutator $asculant.

;ate de catalog@MCC A Motor de curent continuu M2 A Motor de inducie

%N=500& %N=250&

UaN=110# UsN=230/380#

IaN=7.2" IsN=1.1/0.65"

U'N=110# nN=1400 rp(

I'N=0.28" Rs=28

nN=3000 rp( cos=0.77

Ra=1.6 ns=1500 rp(

turaia de sincronism

7/25/2019 L4a_v4

8/11

'ig. 8.. Montajul experimental.

$. "ersul lucrrii

. &e realizeaz montajul din #gura 8..). &e pornete calculatorul.

8. &e pornete sursa de )5# (comutatorul mic! i se iniializeaz

programul MCL2.*. &e selecteaz n fereastr $utonul !onitor(pentru a veri#ca dac

exist conexiune serial cu procesorul digital de semnal!. ,n caz de

eroare se reseteaz at-t sursa de )5# c-t i programul

!".01/. &e ncide fereastra Monitor i se selecteaz meniul !otion 2ools.

&e alege 3ile '+5L'67''+5L$1mot 8#1D. &e alimenteaz partea de for a convertorului (comutatorul mare!.

&e alimenteaz excitaia Mcc la curentul nominal de funcionareI'N=0.28" (comutatorul K1 este pe poziia descis!.

E

7/25/2019 L4a_v4

9/11

. n continuare se selecteaz meniul !otion etup Reference1 nc7mpul &peed %eference se introduce frecvena de referin

fs=10*z , valoarea iniial i valoarea #nal a acesteia pentru

ciclu de funcionare continua. ("entru funcionare la frecven

constant cele dou valori tre$uie sa #e egaleB dup #ecare valoareintrodus se apas tasta 050%, vezi #gura 8.)!.E. &e compileaz i se ncarc noua con#guraie n procesorul digital

de semnal cu ajutorul $utonului . ;e la $utonul se porneteconvertorul.

F. &e fac msurtori i se trec n ta$el at7t la mersul n gol c7t i la

diferii cureni de sarcin (prin nciderea comutatorului K1 !. Cu

ajutorul frecvenmetrului $s se citesc frecvena fs , factorul de

putere cos , respectiv puterea%

s .+. ;up citirea instrumentelor convertorul se oprete de la

$utonul .. &e vizualizeaz fazorul spaial al curentului statoric, cei trei

cureni trifazai,respectiv componentele $ifazate i $ifazateorientate ale curentului statoric prin descrcarea din ;&" a

oscilogra#erilor acestora cu ajutorul $utonului .

). &e repet punctele A + pentru fs=20,30,40,50,60*z . &e

oprete programul MCL2 apoi succesiv partea de for aconvertorului (comutatorul mare! i sursa de )5# (comutatorul

mic!. &e oprete sursa de curent pentru alimentarea excitaiei.8. &e ridic urmtoarele caracteristici@

a. caracteristicile mecanice =f(+) pentru

fs=10,20,30,40,50,60*z .

$. caracteristicile (=f(+) i cos= f(+) pentru

fs=10,20,30,40,50,60*z

.c. caracteristica Us=f( fs ) pentru un curent de sarcin Ia=const .

*. %elaii de calcul@

-N=K 'N=UaNIaN Ra

N[# s ] , =

n

30[rad

s ] , +=-N Ia[N (] .

%a=Ua Ia[&] =%a

% s

F

7/25/2019 L4a_v4

10/11

'ig. 8.). 'ereastr de setare a frecvenei de referin.

'ig. 8.). 'ereastr de vizualizare a curenilor statorici.

Nr.

crt.fs

NOzP

nNrpmP

Ia

N-P

Ua

N1P

Us

N1P

Is[ %a

NLP

%s

NLP

cos QNrad=

sP

+

[N

NRP

)8

+

7/25/2019 L4a_v4

11/11

*/DE

F+)8*/DE