Løsningsforslag til hjemmeøving nr.3 Kraftelektronikk/motordrifter

Transkript

1 Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 i Krftelektronikk/motordrifter 1 v 8 Avd. for teknologi Progrm for elektro- og dtteknikk Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 Krftelektronikk/motordrifter Oppgve En step-down chopper som vist i figur 1 skl enyttes til turtllsstyring v en fremmedmgnetisert likestrømsmotor uten feltsvekking. Det er plssert en glttedrossel i serie med nkeret på motoren som gir gltt likestrøm. Chopperen forsynes fr en V kkumultor med neglisjerr indre motstnd. Chopperen går med frekvensen khz. i ul I Ventil L ud R E id Figur 1 Motordrift med step down chopper Motoren hr følgende merkeverdier: N = V DC ; I N = 58 A ; n N = 185 o/min ; R =,4 ohm ; T N = 59 Nm ; Til motoren er det kolet en lst med konstnt moment T L = 45 Nm. Chopperen skl styres ut slik t motoren går med 5 o/min. ) Med hvilken dutycycle vil chopperen gå? Bestem middelverdien til motorstrømmen, motorens klemmespenning og strømmen fr kkumultoren. Bestemmer motorkonstntene med utgngspunkt i merkedrift:

2 Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 i Krftelektronikk/motordrifter v 8 = E + I R N N N E = I R = V 58A,4Ω = 11, V N N N E 11V V min 185 min o N EN = ke ϕ n N ke ϕ = = =,114 n o N T 59Nm Nm I 58A A N TN = k ϕ IN k ϕ = = = 1, 17 N

3 Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 i Krftelektronikk/motordrifter 3 v 8 Middelverdien til motorstrømmen under drift: T 45Nm T = k ϕ I I = = = 44, A k ϕ Nm 1,17 A Finner nødvendig nkerspenning for å oppnå 5 o/min: Vmin o E = ke ϕ n =,114 5 = 57, V o min = E + I R = 57, V + 44, A,4Ω= 63,8V Chopperens dutycycle, d,og tteristrømmen, I : ud Figur t1 t=t t Lstspenningen 1 6 d = der t = T = = = 5 1 s = 5µ s t f Hz d d = d d = = =, 9 V t 1 1 I = I d = 44, A, 9 = 1,8A 63,8V

4 Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 i Krftelektronikk/motordrifter 4 v 8 ) Tegn digrm for lle strømmer og spenninger i målestokk for driften i pkt. ) Bestemmer t 1 og u L : 6 6 t1 = d t =, s = 14,9 1 s = 14,9µ s u = u + u = u (se figur 3) d L L d der u = u = V 63,8V = 6, V for t t L d 1 der u = u = V 63,8V = 63,8V for t < t T L d 1 1 ud [V] u [V] 5 t [µs] 1 1 ul [V] 5 63,5V t [µs] 6,5V -1 5 t [µs] -63,5V - Figur 3 Spenningene i målestokk

5 Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 i Krftelektronikk/motordrifter 5 v i [A] i, iv [A] 44,A 5 t [µs] 44,A 5 t [µs] 4 id [A] 44,A 5 t [µs] Figur 4 Strømmene i målestokk c) Bestem effektivverdien til ventilstrømmen og strømmen i friløpsdioden ved denne driften. Effektivverdien til ventilstrømmen, I veff : T t1 T t t1 veff v T T T T t1 I = i (t) dt = ( I dt+ dt) = I [t] = I = I d I = I d = I d = 44,A,97 = 4,1A veff

6 Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 i Krftelektronikk/motordrifter 6 v 8 Effektivverdien til strømmen i friløpsdioden eregnes på smme måte, I deff : T t1 T 1 1 deff v T T t1 I = i (t) dt = ( dt + I dt) 1 1 T t I = [I t] = I (T t ) = I ( ) = I (1 d) T 1 deff 1 T t1 T T T I = I (1 d) = I 1 d = 44, A 1, 97 = 37,1A deff Motoren skl remses regenertivt og for dette formålet er det kolet til en step-up chopper til motoren som vist i figuren under. L I I R E Ventil Figur 5 Regenertiv remsing v motoren Motoren går med 1 o/min og skl remses ned til 5 o/min med konstnt strøm lik A. d) Bestem motorens remsemoment under remseperioden. Bremsemomentet lir: Nm T = k ϕ I = 1,17 A =,3Nm A e) Bestem dutycycle og strøm til tteriet idet remsingen egynner. Bestemmer først klemmespenningen til motoren ved 1 o/min: V min o E = ke ϕ n =,114 1 = 114V o min = E I R = 114V A,4Ω= 111V

7 Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 i Krftelektronikk/motordrifter 7 v 8 Finner dutycycle, d, ut fr forholdet mellom spenningene og deretter tteristrømmen I : 1 = 1 d = 1 d d = 1 = 1 = 1,53 =, V V I = I 111V I = I = A = 1,1A V f) Bestem dutycycle og strøm til tteriet idet motoren kkurt når 5 o/min Bestemmer så klemmespenningen til motoren ved 5 o/min: V min o E = k E ϕ n =,114 5 = 57, V o min = E I R = 57, V A,4Ω= 53,9V Finner igjen dutycycle, d, ut fr forholdet mellom spenningene og deretter tteristrømmen I : 1 = 1 d = 1 d 53,9V V d = 1 = 1 = 1, 36 =, 755 I = I 53,9V I = I = A = 4,9A V

8 Løsningsforslg til hjemmeøving nr.3 i Krftelektronikk/motordrifter 8 v 8 g) Tegn opp en figur som viser hvordn disse to chopperne er kolet smmen til motoren. Hvilken klsse tilhører denne chopperen? Chopperen tilhører klsse C, se figur 6. Step-down chopperen er relisert ved ventilene V 1 og D 1, step-up chopperen med ventilene V og D : V1 D ul L L I R E V D1 ud Figur 7 Tokvdrntdrift med klsse C chopper