PERTURBAII ELECTROMAGNETICE N SISTEME DE ACIONARE ELECTRIC STRUCTURA

PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ STRUCTURA SISTEMELOR DE ACTIONARE ELECTRICA Sursă de alimentare ENERGIE ELECTRICǍ d. Wel ENERGIE TERMICǍ d. Wterm CIRCUIT DE FORŢǍ ENERGIE INTERMEDIARǍ d. WInt CONVERTOR ELECTROMECANIC Element de execuţie ENERGIE MECANICǍ d. Wmec Principiul conversiei electromecanice. Schema bloc a unui sistem de acţionare electrică CEM - CURS 9 1

PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Datorate convertorului electromecanic (masinii electrice) Datorate circuitului de forta Perturbatii in sisteme de actionare electrica Conductive Capacitive Inductive CEM - CURS 9 2

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ q. PERTURBATII DATORATE SISTEMULUI PERII-COLECTOR DE E - timpul de comutatie 3 3 2 2 4 8 5 1 4 8 6 6 7 7 CEM - CURS 9 3

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Indepartarea periei de muchia lamelei Variaţie de curent Variaţie de flux A Tensiune [V] B Aparitia în circuit a unei tensiune de autoinducţie Menţine arcul în comutare. Timp [s] Tensiunea la bornele unui motor de c. a. cu colector CEM - CURS 9 4

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ IMN IMC 1 L 1 Cp CL UMN UMC 1 Cp IMN IMC 2 N CL UMC 2 P Apariţia perturbaţiilor conductive la motoarele cu colector CEM - CURS 9 5

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ q. PERTURBATII CONDUCTIVE IN SISTEME DE ACTIONARE CU ALIMENTARE PRIN CONVERTOR DE PUTERE Transformator Convertor de reţea Convertor de maşină Cabluri de alimentare Maşina electrică Potenţialul pământului Curent de mod normal Curent de mod comun Structura unui sistem de acţionare electrică cu principalele căi de închidere ale curenţilor perturbatori. CEM - CURS 9 6

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Carcasa masinii Miezul statoric Inel exterior Bilele lagarului Inel interior Arborele masinii Capacitati parazite intre spirele infasurarii Capacitati parazite datorate lagarelor Capacităţi parazite în masini electrice CEM - CURS 9 7

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Aparitia potentialelor de mod normal si de mod comun la trecerea dintr-o stare a invertorului in alta V 1(1, 0, 0) V 2(1, 1, 0) V 6(1, 0, 1) V 0(0, 0, 0) V 7(1, 1, 1) V 3(0, 1, 0) V 5(0, 0, 1) V 4(0, 1, 1) Stările invertorului de tensiune Starea 1 (1, 0, 0) Starea 2 (1, 1, 0) Tranzitia 1 2 V’a Vdc/2 V’’a Vdc/2 Va 0 V’b -Vdc/2 V’’b Vdc/2 Vb Vdc V’c -Vdc/2 V’’c -Vdc/2 Vc 0 V’ab -Vdc V’’ab 0 Vab Vdc V’bc 0 V’’bc -Vdc Vbc -Vcd V’ca -Vdc V’’ca -Vdc Vca 0 CEM - CURS 9 8

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Cablurile de legătură Înfăşurările maşinii Cablurile de legătură Capacităţi parazite Cablul de legătură la masă Înfăşurările maşinii Capacităţi parazite Cablul de legătură la masă Curentul de mod normal şi curentul de mod comun în sisteme de acţionare electrică cu masini electrice trifazate alimentate prin invertoare de putere CEM - CURS 9 9

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ v. Model de înaltă frecvenţă al unei celule de comutaţie a unui invertor RW 1 LW 1 Radiator LD 1 RG 1 Sursa de tensiune LWC CEL Sursa de tensiune VG 1 R RG 1 CCE LS 1 LEL L VG 1 CE R CEL CCE RG 2 VG 2 LSD REL R CE LC LD 2 RG 2 RC VG 2 RW 2 LW 2 Sarcina CEM - CURS 9 Cg 1 LS 2 Cg 2 LC RC Sarcina 10

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Øinducţantele parazite ale cablurilor de legătură (Lw), care afectează valoarea inductanţei totale a buclelor de circuit şi depind de tipul convertorului. Pot fi evaluate analitic, iar valorile uzuale se încadrează între 5 şi 20 n. H ; Øinductanţele parazite ale condensatoarelor, a căror valoare se poate determina numai prin măsurători. Valorile tipice sunt de 5 20 n. H pentru condensatori ceramici şi de 30 100 n. H pentru condensatori electrolitici; Øcapacităţi parazite între celulă şi masă, introduse prin radiatorul legat la masă. Valorile acestor capacităţi pot fi calculate analitic, fiind dependente de mărimea şi geometria dispozitivelor de putere. |Zt| Condens ator ideal LP 20 d. B/decadă RP fr lgf Schema electrică echivalentă a unui condensator real şi variaţia impedanţei echivalente a acestuia în domeniul frecvenţa. CEM - CURS 9 11

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ RW 1 LW 1 Radiator LD 1 IMN Cg 1 LWC CCE CEL LCE R REL RCE LS 1 Sarcina LSD LD 2 Cg 2 LC IMN RW 2 LS 2 RC LW 2 Curentul de mod normal şi cele două bucle de rezonanţă într-o celulă de comutaţie a unui convertor de putere (pentru radiator nelegat la masa) CEM - CURS 9 12

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ IMC 1 RW 1 LW 1 Radiator LD 1 LWC CEL LEL R RW 2 LW 2 REL Cg 1 CCE LCE RCE LWp LS 1 RWp LSD LD 2 Cg 2 LS 2 LC RC Sarcina IMC 2 Curentul de mod comun într-o celulă de comutaţie a unui convertor de putere (cu radiatorul legat la masa) CEM - CURS 9 13

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ v. Model de înaltă frecvenţă al unei maşini electrice Pe cale experimentala Pe cale teoretica Confruntare si completare reciproca Model final CEM - CURS 9 14

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ ØDeterminarea experimentala Zfn Fază Nul Zfp/2 Pământare Zfp Zfn neutru pământare Definirea experimentală a impedanţelor echivalente din circuitul de înaltă frecvenţă al unei maşini electrice CEM - CURS 9 15

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ ØDeterminarea teoretica Conductorul bobinei (N spire) Aer Miez magnetic din tole Aer Dh dw Dc h dg+2 da h Ds (a) (b) Topologia unei bobine (a) şi secţiunea transversală a crestăturii în care este plasată aceasta (b). CEM - CURS 9 16

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ RP 1 Cg Rg RP 2 L 1 RL 2 C 1 RC 2 RL 1, respectiv RL 2 - rezistenţele de curent alternativ ale porţiunilor de bobină considerate L 2 Cg Rg Circuit electric de înaltă frecvenţă al unei bobine. Rp 1, respectiv Rp 2 - rezistenţele echivaleaza pierderile în fier ce C 1, respectiv C 2 – capacitatile parazite ale spirei Cg – capacitate parazita intre infasurare si masa Rc 1, respectiv Rc 2 si Rg - modelează fenomenele disipative datorate curentilor de înaltă frecvenţă şi pierderile în dielectricul condensatorului CEM - CURS 9 17

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ RP A L RL C RC Zfn Cg M neutru M RP B L RL C RC Cg 3 Cg M Zfp RP C L RL C RC pământare Cg Modelul de înaltă frecvenţă al unei maşini de inducţie CEM - CURS 9 18

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ RP L f Cp Cs R Modelul simplificat de înaltă frecvenţă al unei faze a maşinii de inducţie n Cp p CEM - CURS 9 19

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Valori ale parametrilor schemei electrice de inalta frecventa la o masina de inductie in functie de putere Puterea maşinii [k. W] CP [n. F] L [m. H] RP [kΩ] 1. 1 0. 250 28. 12 17. 49 4 0. 653 7. 96 5. 28 4 0. 797 8. 86 5. 10 7. 5 0. 739 3. 46 3. 69 7. 5 1. 000 12. 97 7. 32 15 1. 100 1. 62 2. 95 15 1. 790 0. 775 0. 885 30 2. 210 0. 453 0. 465 33 1. 650 0. 096 0. 530 55 2. 17 0. 186 0. 295 CEM - CURS 9 20

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Determinarea experimentală a curenţilor de mod normal şi de mod comun în sisteme de acţionare cu maşini de inducţie Probe de curent de înaltă frecvenţă Invertor de tensiune Reţea LISN Maşina de inducţie LISN(a) Sursa de c. c. LISN(b) ia , ib i. A, i. B, i. C CEM - CURS 9 21

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ ia ia ib (a) ib i. A i. B i. C (b) i. C Mod comun Mod normal CEM - CURS 9 22

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ v. Curenţii de lagăr în maşinile electrice Disimetrii magnetice Excentricitati ale rotorului Flux axial diferit de zero Aparitia unei diferente de potential intre cele doua capete ale arborelui Potential de arbore Descarcari electrostatice (rulmentul se comporta ca un condensator cilindric) Curenti de lagar Modificari chimice ale lubrifiantului Temperaturi locale ridicate Deteriorarea in timp a caii de rostogolire prin coroziune Reducerea vietii rulmentului CEM - CURS 9 23

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Determinarea curentilor de lagar Sisteme experimentale de masurare Sisteme teoretice (pe baza de modele matematice si scheme echivalente) CURENTI DE LAGAR Componenta de conductie (datorata conductie potentialului de mod comun) Componenta capacitiva (datorata capacitiva descarcarilor electrostatice) CEM - CURS 9 24

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Viteza mare Formarea unei pelicule de lubrifiant (echivalentul dielectricului unui condensator) Apar curenti de descarcare electrostatica Componenta capacitiva (datorata capacitiva descarcarilor electrostatice) CEM - CURS 9 25

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Principalele cai capacitive care au legatura directa cu aparitia curentilor de lagar MIEZ ROTORIC Curent de lagar Infasurare statorică MIEZ STATORIC Capacitate parazita infasurare statorica – arborele masinii Capacitate parazita infasurare statorica – carcasa masinii (5 -10 n. F) CEM - CURS 9 Capacitate parazita infasurare statorica – miez rotoric(2. 5 - 5 n. F) 26

PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Ciri ZMC Csri Zrulment Cisi Schema electrica echivalenta cu parametri distribuiti pentru sistemul masina de inductie – invertor de tensiune pentru studiul curentilor de lagar. CEM - CURS 9 27

Cabluri de alimentare PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Zserie RMC LMC Csr Rrulment VMC Zparalel Csc Crulment Masina Rulment-lagar Schema electrica echivalenta de mod comun cu parametri restransi pentru sistemul masina de inductie – invertor de tensiune pentru studiul curentilor de lagar. CEM - CURS 9 28