Perturbatii introduse in reteaua electrica de alimentare de motorul de tensiune continua

PERTURBATII INTRODUSE IN RETEAUA ELECTRICA DE ALIMENTARE DE MOTORUL DE TENSIUNE CONTINUA ALIMENTAT DE LA UN REDRESOR COMANDAT

Scopul lucrarii

In cadrul lucrarii se urmareste sa se stabileasca aspectele specifice care apar la functionarea in reteaua electrica a motorului de tensiune continua cu excitatie independenta alimentat prin intermediul unui variator de tensiune continua. Se vor analiza formele specifice ale tensiunii de alimentare si curentului absorbit in functie de unghiul de intrare in conductie a tiristoarelor din schema redresorului comandat. Se va analiza influenta unghiului de intrare in conductie asupra regimului deformant determinat de functionarea redresorului ca si necesarul de energie reactiva al schemei.

Aspecte teoretice

Functionarea motorului de tensiune continua alimentat de la un variator de tensiune continua conduce la aparitia unor influente negative asupra retelei electrice de alimentare a receptorului. De asemenea, apar aspecte specifice in functionarea masinii electrice.

Ecuatia de functionare a motorului de tensiune continua cu excitatie independenta (fig. 1), in regim stabilizat, poate fi scrisa sub forma (neglijand caderea de tensiune la perii) :

(1)

unde

U este amplitudinea tensiunii continue aplicate ;

R_A - rezistenta electrica a infasurarii A₁A₂ a indusului si a infasurarii B₁B₂ a polilor auxiliari ;

I_A - intensitatea curentului electric prin infasurarile indusului si polilor auxiliari ;

e₀ - tensiunea electromotoare indusa in infasurarea A₁A₂ .

Tensiunea electromotoare e₀ este proportionala cu viteza de rotatie Ω a masinii si cu fluxul de excitatie Φ_e (proportional cu intensitatea I_e a curentului electric din infasurarea de excitatie F₁F₂).

(2)

Din relatiile (1) si (2) rezulta :

(3)

sau

(4).

In relatia (4) s-a notat cu Ω₀ expresia

(5).

Daca se are in vedere faptul ca la un motor electric cuplul este proportional cu intensitatea I_A a curentului electric din infasurarea principala si cu fluxul electric Φ_e

(6)

rezulta ca se poate obtine caracteristica mecanica plecand de la expresia curentului electric I_A dedusa din relatia (4)

(7).

Deoarece fluxul Φ_e este o marime constanta, iar rezistenta electrica R_A si constanta k_e sunt marimi specifice masinii si nu depind de incarcarea acesteia, rezulta ca pentru o valoare constanta a tensiunii aplicate, relatia este o dreapta cu panta negativa (fig 2). La modificarea valorii tensiunii aplicate, U'<U_N, rezulta o caracteristica artificiala paralela cu caracteristica naturala (obtinuta pentru tensiunea aplicata egala cu tensiunea nominala).

Daca motorul de tensiune continua cu excitatie independenta este alimentat prin intermediul unui redresor comandat (variator de tensiune continua), in functionarea motorului pot aparea mai multe regimuri (fig. 3) :

a) regim de curent electric imposibil (tiristoarele din schema redresorului nu pot intra in conductie deoarece tensiunea u este inferioara tensiunii -e₀ la bornele motorului electric, α>γ),

b) regim de curent electric intrerupt (fig. 3.a), pentru care unghiul β la care are loc blocarea tiristoarelor T₁ si T₄ aflate in conductie in proma semiperioada este mai mic decat unghiul la care are loc intrarea in conductie a tiristoarelor T₃ si T₂ in semiperioada urmatoare (β<α+π),

c) regim de curent electric neintrerupt (fig. 3.b), pentru care intrarea in conductie a tiristoarelor T₃ si T₂ are loc inintea blocarii tiristoarelor T₁ si T₄ care au condus in prima semiperioada.

In figura 3 sunt indicate formele specifice ale tensiunii u_b la iesirea din variatorul de tensiune continua si ale curentului electric i_A prin infasurarea principala a masinii electrice.

Forma nesinusoidala a curbei curentului electric determina aparitia in reteaua de alimentare a unor curenti deformanti. De asemenea, functionarea redresorului comandat determina defazarea curbei curentului electric absorbit de variator in raport cu curba tensiunii aplicate. Defazajul este dependent de unghiul α de intrare in conductie a tiristoarelor.

Schema utilizata

In cadrul lucrarii va fi utilizata schema din fig. 4.

In schema din fig. 4 au fost utilizate notatiile :

a₁, a₂ sunt intreruptoare monofazate manuale ,

TC - transformator de masurare de curent electric,

T - transformator de izolare,

e₁ - sigurante fuzibile,

D - redresor bialternanta comandat, cu controlul automat al tensiunii de iesire,

P - potentiometru pentru reglarea unghiului de intrare in conductie a tiristoarelor din schema de redresare (modificarea valorii medii a tensiunii de alimentare),

BCG - bloc pentru comanda unghiului de intrare in conductie a tiristoarelor din schema redresorului comandat,

BU - bloc pentru controlul automat al tensiunii de la iesirea redresorului comandat,

L₁, L₂ - bornele bobinei cu rol de filtru,

E₁, E₂ - borne pentru alimentarea infasurarii de excitatie E₁E₂ a motorului,

R_sh - rezistor de valoare redusa pentru vizualizarea formei curentului electric in circuitul motorului de tensiune continua,

OC - osciloscop catodic,

M - motor de tensiune continua cu excitatie independenta (s-a notat cu A₁ inceputul infasurarii indusului si cu B₂ sfarsitul infasurarii polilor auxiliari),

V₁, V₂ - voltmetre,

TG - tahogenerator,

W - tahometru,

G - generator de tensiune continua cu excitatie independenta functionand in regim de frana,

R - rezistor de sarcina,

F₁, F₂ - infasurarea de excitatie a generatorului de tensiune continua,

A₁, A₂ - ampermetre,

R_h - reostat pentru reglarea intensitatii curentului de excitatie a generatorului,

D - redresor ,

SAD - sistem de achizitie de date.

4. Modul de lucru

Dupa realizarea schemei electrice indicata in fig. 4, se trece potentiometrul P la valoarea sa minima iar excitatia generatorului G nu va fi alimentata. Se inchide intreruptorul a₁ si se modifica pozitia potentiometrului P pana cand motorul incepe sa se roteasca lent. Daca motorul porneste brusc, potentiometrul P se aduce in pozitia initiala, se deconecteaza intreruptorul a₁ si se inverseaza bornele la intrarea in blocul BU (se inverseaza polaritatea buclei inverse). Se reporneste motorul.

Se aplica la bornele motorului o tensiune egala cu tensiunea nominala si se inregistreaza valoarea vitezei de rotatie (practic egala cu W

Se conecteaza intreruptorul a₁ alimentand in acest fel infasurarea de excitatie a generatorului G. Pentru diferite valori ale curentului de excitatie a generatorului, deci pentru diferite caracteristici se determina coordonatele C si W ale punctelor de functionare. Datele obtinute se trec in tabelul 4.

Tabelul 1

Determinarea caracteristicilor mecanice artificiale ale motorului de tensiune continua cu excitatie independenta

Se reduce tensiunea de alimentare a motorului si pentru cateva valori ale acesteia, inferioare tensiunii nominale, se determina caracteristicile mecanice artificiale. Datele obtinute pentru fiecare valoare a tensiunii aplicate se noteaza in tabelul 4.

Se analizeaza conditiile in care motorul trece in  regimul de curent neintrerupt si forma specifica a curentului electric absorbit din reteaua electrica de alimentare.

5. Chestiuni de studiat

Se determina experimental caracteristica mecanica naturala a motorului de tensiune continua cu excitatie independenta.

Se determina experimental caracteristici mecanice artificiale ale motorului de tensiune continua cu excitatie independenta, la variatia tensiunii aplicate la bornele motorului, si se pune in evidenta momentul aparitiei regimului de curent neintrerupt.

Se analizeaza formele specifice ale tensiunilor la bornele masinii electrice si curentului electric absorbit, in functie de unghiul de intrare in conductie a tiristoarelor din schema de redresare. Se pun in evidenta regimurile de curent intrerupt si de curent neintrerupt.

Se analizeaza forma specifica a curentului electric absorbit din reteaua de alimentare si se fac aprecieri privind regimul deformant determinat de functionarea redresorului comandat ca si asupra necesarului de energie reactiva a schemei.