Variatoare de putere cu reglarea numarului de perioade de conductie

Variatoare de putere cu reglarea numarului de perioade de conductie

In general, perioada de esantionare si durata de conductie au valori multiplu al perioadei retelei T_e=NT, respectiv T_C = N_C T, unde N si N_C sunt numere intregi. Numarul rational K = defineste raportul de conductie. Tensiunea aplicata pe sarcina are forma:

(1.)

unde j = .

Coeficientii Fourier sunt:

(2)

(3)

(4.)

Pentru n N amplitudinile componentelor sunt:

(5.)

iar defazajele corespunzatoare fata de tensiunea retelei:

(6.)

Pentru n=N obtinem:

(7.)

deci

(8)

Se remarca spectrul bogat al tensiunii pe sarcina, cu componente la frecvente atat superioare cat si inferioare frecventei retelei (figura ). Frecventa minima din spectru este cea de esantionare f_m = .

Figura

Valoarea efectiva a tensiunii este data de

(9.)

Notand cu U_~s(RMS) valoarea efectiva a componentelor alternative cu frecventa diferita de cea a retelei si cu U_N(RMS) valoarea efectiva a componentei de frecventa retelei, avem evident:

(10)

Rezulta, tinand cont de relatiile 9 si 2.310, factorul de pulsatie:

(11)

si factorul de distorsiune al tensiunii:

(12)

Puterea debitata intr-o sarcina rezistiva R este egala cu puterea activa in sarcina a componentei fundamentale, de rang N:

(13)

Factorul de reglaj al tensiunii R_u , respectiv de reglaj al puterii R_p rezulta din relatiile 8. si 12:

(14)

(15)

Deoarece:

(16)

rezulta factorul de putere:

(17)

si factorul de deplasare:

(18)

In cazul cand sarcina este rezistiv-inductiva, datorita unghiului de faza al sarcinii y, incetarea conductiei intarzie fata de ultima trecere prin zero a tensiunii (figura 2.3).

Curentul prin sarcina rezulta din ecuatia

cu conditiile

Rezulta:

(19)

unde

I_M =

Aceasta expresie descrie curentul pana la la faza b pN_c +b , obtinuta din relatia 19 inlocuind j b

Pentru N_c > 2, contributia termenului exponential devine nesemnificativa chiar pentru valori relativ mari ale unghiului de faza y. De exemplu, pentru N_c = 2 si Y = 75^o, valoarea normata a curentului la j p y este 0,023, care poate fi neglijata fata de unitate. In consecinta, se poate considera cu suficienta aproximatie ca b p N_C+y

Figura 2.4

Rezulta:

Raportul de conductie este ceva mai mare decat pentru sarcina rezistiva

K' = (20)

In cazul unei sarcini puternic inductive (), chiar pentru N = 2, rezulta o corectie de 12,5%. In general avem N 10 si y 60^o, deci corectia nu depaseste 3%.

Amplitudinea curentului in prima semiperioada dupa conectare este mai mare decat I_M, determinand suprasolicitarea dispozitivelor de putere, daca, de exemplu, depaseste valoarea maxima repetitiva admisa a curentului prin tiristor.

Apare o componenta de curent continuu (aria semiperioadelor pozitive este mai mare decat cea a semiperioadelor negative), ceea ce poate duce la saturarea circuitului magnetic al componentei inductive a sarcinii (sau sursei).

Daca se face comanda la dispare componenta tranzitorie si deci nu mai apar inconvenientele mentionate mai sus. In plus, daca aceasta conditie este indeplinita, se observa ca unghiul de deplasare este egal chiar cu unghiul de faza al sarcinii, j_i y si factorul de putere este

l m cos j _i = K^{1/ 2} cosy (21)

Principalul neajuns al acestui mod de reglare a puterii il constituie prezenta componentelor spectrale cu frecventa foarte mica, a caror filtrare este deosebit de dificila. Apar deci pulsatii inacceptabile ale marimilor neelectrice dupa conversie (temperatura, flux luminos, cuplu motor etc.). Aceste componente pot fi reduse daca perioadele sau semiperioadele de conductie nu sunt grupate in pachet , ci sunt repartizate cat mai uniform pe intreaga perioada de esantionare.

Principiul (vezi figura 2.5) si circuitul de comanda (figura 2.6) pentru acest mod de lucru se bazeaza pe generarea unor impulsuri de referinta cu frecventa f_r si comanda amorsarii contactorului in semiperioada imediat urmatoare aparitiei unui impuls de referinta.

Figura 2.5

Figura 2.6.

La fiecare trecere prin zero a tensiunii retelei, formatorul de impulsuri la trecerea prin zero (FITZ) genereaza impulsurile de tact u_T, prelucrate de circuitul logic pentru formarea impulsurile de comanda u_G (cu durata T_G si cu frecventa medie de repetitie f_r). Fiecare impuls de comanda amorseaza contactorul electronic pe o singura semiperioada (figura 2.7.)

Figura 2.7

Pentru anumite valori ale raportului de conductie, numarul mediu de semiperioade pozitive de conductie poate fi diferit de cel al semiperioadelor negative conducand la aparitia unei componente medii de curent, ce poate capata valori apreciabile. De exemplu, pentru (p = 1,2,) sarcina va fi alimentata numai cu semiperioade pozitive (sau numai cu semiperioade negative).