27. Przykłady zastosowań bezpośrednich przemienników częstotliwości.

W wielu przypadkach odbiorniki prądu przemiennego mogą być zasilane napięciem o przebiegu trapezoidalnym, które można uzyskać w prosty sposób z bezpośrednich przemienników częstotliwości. Kąty α są w takich przypadkach zmieniane zgodnie z krzywymi podanymi na rysunku:

Bezpośrednie przemienniki częstotliwości są stosowane przede wszystkim do zasilania silników prądu przemiennego dużej mocy. Przez zmianie napięcia i częstotliwości wyjściowej przemienników uzyskuje się regulację prędkości obrotowej tych silników. W praktyce oprócz bezpośrednich przemienników częstotliwości gdzie komutacja tyrystorów odbywa się pod wpływem napięć linii zasilających, znalazły również zastosowanie przemienniki częstotliwości zasilane bezpośrednio napięciami przemiennymi, w których włączanie tyrystorów odbywa się w sposób wymuszony, dzięki dodatkowym obwodom komutacji wewnętrznej. W bezpośrednich przemiennikach częstotliwości o komutacji wewnętrznej można uzyskać napięcie wyjściowe o częstotliwości większej niż częstotliwość napięcia linii zasilającej.

28. Zasada działania falownika jednofazowego.

Falownik jest to przekształtnik służący do przetwarzania energii dostarczonej ze źródła napięcia lub prądu stałego w energią napięcia lub prądu przemiennego. Falownik ze względu na zasadę działania dzielimy na: - falowniki o komutacji zewnętrznej, w których do komutacji prądu i wyłączeniu poszczególnych tyrystorów jest wykorzystane napięcie przemienne powstające na zaciskach odbiornika, - falownik o komutacji wewnętrznej, w których do wyłączania tyrystorów służą specjalne obwody pomocnicze, tworzące wraz z tyrystorami głównymi falownika integralną całość. Zasadę działania falownika zasilanego ze źródła napięcia można wyjaśnić na przykładzie przetwornicy elektromechanicznej.

Dwa łączniki Ł1 i Ł2 są załączane i rozłączane na przemian z częstotliwością f. Tym samym ujemny biegun źródła napięcia jest dołączony w jednej poło0wie okresu do uzwojenia A-A′, a w drugiej do uzwojenia B-B′. W rdzeniu transformatora pojawia się strumień magnetyczny, a napięcie na uzwojeniu wyjściowym i odbiorniku ma kształt fali prostokątnej o amplitudzie U_d. Jeżeli odbiornik ma charakter rezystancyjno-indukcyjny to otwarcie Ł1 i zamknięcie Ł2 powoduję zmianę znaku napięcia wyjściowego, jednak kierunek prądu odbiornika ze względu na indukcyjność nie może ulec zmianie. Oznacza to, że w pewnym przedziale czasu prąd w uzwojenia B-B′ i łączniku Ł2 będzie prądem ujemnym. Dopiero ze zmianą kierunku prądu odbiornika zmieni się kierunek prądu w łączniku Ł2. Podobny przebieg zjawisk ma miejsce w falowniku tranzystorowym, gzie rolę łączników spełniają załączone na przemian tranzystory. W przypadku większych mocy celowe jest posłużenie się tyrystorami. Ze względu na to, że tyrystory nie są elementami w pełni sterowanymi i nie mogą być wyłączone sygnałem sterującym, konieczne jest zastosowanie w falowniku tyrystorowym pomocniczych obwodów wyłączających (obwodów komutacji wewnętrznej). Typowym sposobem komutacji w falownikach napięcia jest komutacja impulsowa, polegająca na tym, że do wyłączania tyrystorów wykorzystuje się impuls prądu powstający podczas oscylacyjnego przeładowania kondensatora przez dławik.

Falownik napięcia o komutacji wzajemnej tyrystorów.

32. Zasada działania falownika typu PWM.

Zawartość wyższych harmonicznych można ograniczyć przez zastąpienie fali prostokątnej napięcia, falą wypełnioną impulsami o regularnej szerokości, jedno lub dwubiegunowymi impulsami o takim sposobie kształtowania fali napięcia wyjściowego nazywamy falownikami napięcia o sterowaniu PWM. Ilustracja zasady formowania napięcia przez modulację szerokości impulsów: rysunek

Schemat funkcjonalny ilustrujący zasadę modulacji szerokości impulsów napięcia falownika:

GNP - generator napięcia piłokształtnego

GNS - generator napięcia sinusoidalnego

ST - sterowniki tyrystorów wyłączalnych

Powyższy schemat pokazuję najbardziej rozpowszechnioną metodą PWM. Jest to komparacja wzorcowej fali sinusoidalnej z przebiegiem piłokształtowym. Przedstawiono to na rysunku poniżej: rysunek

Wystarczy zmiana częstotliwości i amplitudy sygnału sinusoidalnego porównywanego w komparatorze z sygnałem piłokształtowym. Jeżeli wartość szczytową przebiegu piłokształtnego ustalić na 1 to amplituda harmoniczna podstawowa: U_1m = U_d*U_m gdzie: U_1m - amplituda sinusoidalna sygnału sterującego w odniesieniu do wartości szczytowej piły.

33. Przykłady zastosowań falowników trójfazowych.

Najszerszą dziedziną zastosowań falowników są silniki prądu przemiennego o regulowanej prędkości obrotowej. Stosuje się je także do podtrzymywania napięcia zasilania ważnych odbiorników w czasie awarii sieci elektroenergetycznych . Inne zastosowanie to metalurgia, gdzie falowniki wykorzystuje się do grzania indukcyjnego.

Układy napędowe z silnikami prądu przemiennego.

a) Układ napięciowy z falownikiem prądu.

b) Układ napięciowy z falownikiem napięcia.

PT - prostownik tyrystorowy , FP - falownik prądowy, PP - przekładnik prądowy, PU - przekładnik napięciowy, PT - prądnica tachometryczna, M - silnik, PD - prostownik diodowy FN - falownik napięciowy

Układ a) dzięki zastosowaniu falownika prądu ma dużą odporność zwarciową, natomiast posiada małą sprawność i straty mocy. Układ b) ma małe straty mocy, dobre właściwości dynamiczne.

Zasilanie rezerwowe i bezprzewodowe.

Wiele odbiorników wymaga ciągłego, bezprzewodowego dopływu energii elektrycznej. Dlatego są budowane specjalne układy zasilania rezerwowego, w których energia elektryczna jest pobierana z baterii akumulatorów i przetwarzana w energię elektryczną prądu przemiennego przez falownik. Układ zasilania rezerwowego z napięcia wyjściowego przemiennego składa się z prostownika sterowanego lub niesterowanego współpracującego z baterią akumulatorów, niezależnego falownika napięciowego, filtru wyjściowego i zestawu łączników stykowych lub bezstykowych. System współpracy układu zasilania rezerwowego z odbiornikiem i linią energii prądu przemiennego zależy od wymaganego współczynnika niezawodności zasilania odbiornika.

Ukł. zasilania rezerwowego

PN - prostownik niesterowany, FN - falownik napięciowy, A - akumulator, S1 - stycznik.

---