Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Przekształtniki dwukierunkowe ze zwrotem energii do sieci

Widok konstrukcji zestawu maszynowego
Widok konstrukcji zestawu maszynowego
M. Włas, Z. Krzemiński, J. Pietryka, J. Szewczyk

Nowoczesne napędy z silnikami indukcyjnymi klatkowymi i przemiennikami częstotliwości stanowią blisko 90 % napędów elektrycznych z regulowaną prędkością kątową. Dzięki zastosowaniu nowych typów silników, przekładni oraz nowych generacji tranzystorów IGBT w przekształtnikach napędy te są energooszczędne, zaś koszt ich instalacji zwraca się średnio w ciągu kilkudziesięciu miesięcy od chwili zainstalowania. W 95 % są to napędy z jednokierunkowym przepływem energii od sieci do układu napędowego. W przypadku hamowania, energia zgromadzona w masach wirujących jest tracona na tzw. rezystorze hamowania.

Istnieją jednak grupy napędów, dla których możliwe jest techniczne i uzasadnione ekonomicznie wykorzystanie przekształtników dwukierunkowych. Do grupy tej należą generatory energii elektrycznej pracujące ze zmienną prędkością kątową wirnika, np. w elektrowniach wiatrowych. Kolejna grupa to napędy dźwigowe, w których można wykorzystać energię potencjalną przemieszczanych mas. Kolejną grupą są wirówki i wentylatory z dużym momentem bezwładności. Duży moment bezwładności i duża energia kinetyczna występują w przypadku wywrotnic wagonowych lub samotoków.

Zobacz także: Przemienniki częstotliwości jako źródła zaburzeń napięcia w nieuziemionych sieciach zasilania IT

W artykule przedstawiono stanowisko eksperymentalne oraz badania porównawcze napędu jednokierunkowego i dwukierunkowego z silnikami indukcyjnymi o mocy 22 kW. W dalszej części przedstawiono wyniki wdrożenia napędu dwukierunkowego w Spółdzielni Mleczarskiej „Maćkowy” w Gdańsku, gdzie napęd dwukierunkowy wykorzystano przy modernizacji wirówki do produkcji twarogu DSC1 z silnikiem o mocy 18,5 kW.

Współczesne układy napędowe z silnikami indukcyjnymi sterowane są przez zmianę częstotliwości i napięcia zasilania. Do tego celu stosowane są powszechnie pośrednie przemienniki częstotliwości składające się z prostownika, obwodu pośredniczącego napięcia (prądu) stałego i falownika napięcia (prądu). Stosowany powszechnie prostownik z mostkiem diodowym na wejściu przemiennika stanowi poważny problem ze względu na odkształcony prąd pobierany z linii zasilającej oraz na nieregulowaną wartość napięcia w obwodzie pośredniczącym. Na rysunku 1. przedstawiono schemat części silnoprądowej wraz z pomiarami przemiennika częstotliwości z mostkiem diodowym i dławikiem wejściowym.

Zobacz także: Prądy doziemnie w napędach z przemiennikami częstotliwości zasilanymi z sieci górniczych

Szerokie zastosowanie napędów przekształtnikowych zasilanych przez prostowniki diodowe lub tyrystorowe spowodowało szereg problemów związanych z wyższymi harmonicznymi w sieci zasilającej. Jak wiadomo, odbiorniki nieliniowe, jakimi są prostowniki diodowe, pobierają bardzo odkształcony prąd z sieci, a co za tym idzie, niekorzystnie oddziałują na napięcie sieci, powodując jego odkształcenie. Powstało wiele metod niwelujących to niekorzystne zjawisko, tj.:

  • równoległe kompensatory aktywne [6, 7], będące źródłami prądowymi pobierającymi z sieci silny nieliniowy prąd, ale o ściśle określonym kształcie tak, aby kompensował prąd pobierany przez odbiornik nieliniowy i w rezultacie sumaryczny prąd sieci był możliwie najbardziej sinusoidalny i w fazie z napięciem,
  • prostowniki tranzystorowe [5, 8], pobierają sinusoidalny prąd będący w fazie z napięciem i umożliwiają dwukierunkowy przepływ mocy.

Dzięki ciągłemu spadkowi cen tranzystorów mocy IGBT i wprowadzeniu tranzystorów typu Trench pojawiła się realna możliwość zamiany prostownika diodowego na tranzystorowy, sterowany. Prostownik tranzystorowy zapewnia czterokwadrantowy zakres pracy (zwrot energii do sieci), bliski sinusoidalnego kształt prądu, regulowaną wartość napięcia w obwodzie pośredniczącym, współczynnik mocy bliski jedności, a ponadto po niewielkiej modyfikacji oprogramowania może być wyposażony w funkcję aktywnej filtracji [5].

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Bardzo ważną zaletą zastosowania przekształtnika z prostownikiem tranzystorowym jest uzyskanie wyższego niż w mostku diodowym napięcia w obwodzie pośredniczącym. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie znamionowego napięcia na silniku indukcyjnym bez stosowania metod nadmodulacji w modulatorze PWM. Dodatkowo energia tracona na rezystorze hamowania może zostać przekazana do sieci elektroenergetycznej, zwiększając sprawność napędu. Do poprawnej pracy przekształtnika sieciowego niezbędny jest dość duży dławik sieciowy Ls oraz kondensatory filtrujące Cs, których zadaniem jest filtracja odkształconego napięcia wynikającego z modulacji PWM w prostowniku tranzystorowym.

stanowisko badawcze

W ramach projektów badawczych Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w Katedrze Automatyki Napędu Elektrycznego Politechniki Gdańskiej zbudowano stanowisko badawcze z dwoma silnikami indukcyjnymi FSLg180-L4 o mocy 22 kW, z niezależnym chłodzeniem i pomiarem prędkości enkoderami 2048 imp./obr., momentomierzem tensometrycznym Mt200 (±250 Nm, klasa 0,2), filtrem sieciowym (0,33 mH, 60 A), rezystorami hamowania (4×500 W) oraz przemiennikami częstotliwości połączonymi obwodami pośredniczącymi (bezpieczniki ultra szybkie gR80 i diody szybkie 200 A). Schemat poglądowy części silnoprądowej przedstawiono na rysunku 3.

Pierwszy układ napędowy (silnik z fabrycznym przemiennikiem częstotliwości SDD 690+ AC Drives ze sprzężeniem prędkości) pracuje jako obciążenie, drugi (AMT-022), na którym uruchomiono układ mikroprocesorowy SH65L z procesorem ADSP21065L, pracuje jako silnik badany. Dodatkowo w firmie MMB Drives opracowano przekształtnik dwukierunkowy MMB-030 o prądzie znamionowym wyjściowym 65 A. W obu badanych przekształtnikach MMB-030 i AMT-022 zastosowano ten sam bezczujnikowy układ regulacji [2] z oryginalnym, opatentowanym sposobem odtwarzania prędkości wirnika. Struktura układu regulacji oparta jest na multiskalarnym modelu silnika, będącym uogólnieniem znanego modelu wektorowego [1, 3].

Zobacz także: Układ łagodnego rozruchu - "soft start"

Na fotografii 1. przedstawiono widok przekształtnika AMT-022 bez obudowy. Na fotografii 3. przedstawiono widok konstrukcji zestawu maszynowego z pomiarem momentu momentomierzem Mt200, którego część interfejsowa momentomierza widoczna jest na fotografii 2., przedstawiającej wnętrze szafy przekształtników. Silniki sprzęgnięte są sprzęgłami sztywnymi, bezluzowymi z stalową laminą RADEX-NC.

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Liga specjalistów - konkurs

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać szafy sterownicze
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

dr inż. Mirosław Włas
dr inż. Mirosław Włas
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Gdańskiej. Od maja 2005 r. adiunkt w Katedrze Automatyki Napędu Elektrycznego Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej. W pracy naukowe... więcej »
prof. dr hab. inż. Zbigniew Krzemiński
prof. dr hab. inż. Zbigniew Krzemiński
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Częstochowskiej. Stopień doktora uzyskał na Politechnice Łódzkiej w roku 1983, zaś stopień doktora habilitowanego na Politechnice Śląskiej w Gliwicach... więcej »
 Jędrzej Pietryka
 Jędrzej Pietryka
MMB Drives Sp. z o.o. więcej »
 Janusz Szewczyk
 Janusz Szewczyk
MMB Drives Sp. z o.o. więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Zmiany w programie Mój Prąd

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Morskiej poinformował, że został skorygowany wzór wniosku o dofinansowanie w ramach programu Mój Prąd. Wprowadzona zmiana umożliwia...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl