Bijlage frequentieregeling Frequentieregeling

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Bijlage frequentieregeling Frequentieregeling"

Marcella Willemsen
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Bijlage frequentieregeling Frequentieregeling Opbouw van een frequentieregelaar Alle typen frequentieregelaars werken volgens hetzelfde hoofdprincipe, zie fig. 1. Hierbij wordt de driefasenspanning van 400 V van het net of een wisselspanning van 230 V toegevoerd aan een gelijkrichter, waarbij de wisselspanning wordt omgezet in een gelijkspanning. Fig. 1 Principewerking van een frequentieregelaar De gelijkspanning wordt in een zogenoemd tussencircuit naar de gewenste bedrijfsspanning geregeld. Hierna wordt de gelijkspanning toegevoerd aan een invertor die de gelijkspanning omzet in wisselspanning met de juiste spanning en frequentie. We zien dat naast gelijkrichter, tussencircuit en invertor nog een stuur- en regelcircuit is toegevoegd; deze zijn nodig om de motor de gewenste variabelen, koppel en frequentie te kunnen aanbieden. De gelijkrichter Bij het gelijkrichten van een wisselstroom in een gelijkstroom kan worden gebruik gemaakt van diodes. In het kort komt de werking van een diode hierop neer dat deze twee aansluitingen bezit, namelijk een anode (A) en een kathode (K), zie fig. 2a. In de diode kan de stroom slechts van de anode (+) naar de kathode ( ) stromen, dus in de pijlrichting van de driehoek. Keren we de stroomrichting om van + naar dan spert de diode. Omdat een diode de stroom maar in een richting doorlaat, is hij uitstekend geschikt om van een wisselspanning een gelijkspanning te maken. We noemen een dergelijke schakeling een gelijkrichter, zie fig. 2b. We zien een diode, waarop een wisselspanning is aangesloten. De diode geleidt alleen tijdens de positieve periode en spert tijdens de negatieve periode. Het gevolg is een wisselende spanning die varieert van nul naar maximaal. Er staat dus altijd een positieve spanning over de belasting. We noemen dit een pulserende gelijkspanning. In fig. 2c zien we een zogenoemde dubbelzijdige gelijkrichter, waarbij ook de onderste diode tijdens de negatieve periode van de wisselspanning zal geleiden, wat een aanzienlijk betere gelijkspanning oplevert. ThiemeMeulenhoff

2 c dubbelzijdige gelijkrichter Fig. 2 Diode Fig. 3 toont een driefase dubbelzijdige gelijkrichting in een draaistroomnet, waarbij zes dioden worden gebruikt. Uit deze gelijkrichter zal een licht pulserende gelijkspanning komen. Fig. 3 Driefase dubbelzijdige gelijkrichting in een draaistroomnet Thyristor Een thyristor is in de eerste plaats een diode, zie fig. 4. Een thyristor heeft in tegenstelling tot de diode echter drie aansluitingen, namelijk een anode (A), een kathode (K) en een zogenoemde gate (G). Als er een stroom door de thyristor loopt kan deze alleen maar in de richting van A naar K; dit is de diodewerking. a symbool b schakeling c gatestroom en hoofdstroom Fig. 4 Thyristor ThiemeMeulenhoff

3 In tegenstelling tot de diode is er echter een tweede voorwaarde. Wanneer de anode A positief is ten opzichte van de kathode K, dan moet er een gatestroom I G aanwezig zijn om de thyristor te laten geleiden, zie fig. 4b. Na elke nuldoorgang moet de thyristor opnieuw in geleiding worden gebracht, zie fig. 4c. Bij een frequentieregeling kunnen thyristors worden gebruikt voor het verminderen van de gemiddelde belastingsspanning. In fig. 5a zien we de belastingsspanning als de thyristor in geleiding is. We kunnen het gerasterde oppervlak ook uitzetten als een gemiddelde spanning. a belastingsspanning bij constante geleiding b belastingsspanning bij een verschoven ontsteking van de thyristor Fig. 5 Belastingsspanningen In fig. 5b zien we dat door de gate G op een nets later tijdstip dan de nul-spanning een stroom gaat lopen zodat de thyristor geleidend wordt (ontsteekt). De spanning zal nu verder toenemen tot een maximum en daarna afnemen tot nul waardoor de thyristor zal uitschakelen (dooft). De figuur die dan ontstaat noemen we een aangesneden sinus. Het gerasterde oppervlak is nu kleiner en zal dan ook een lagere gemiddelde spanning opleveren. Door het moment van ontsteken van de thyristor te verschuiven kunnen we dus de gemiddelde bedrijfsspanning beïnvloeden en daarmee ook het vermogen. Dit principe kunnen we gebruiken door in de gelijkrichter van een frequentieregelaar in plaats van dioden, thyristors te plaatsen. Door het verschuiven van het ontstekingstijdstip van de thyristors kunnen we de gemiddelde bedrijfsspanning regelen, die aan het tussencircuit wordt aangeboden. In ThiemeMeulenhoff

4 principe regelen we daarmee de bedrijfsspanning die de motor aandrijft. In fig. 6 zien we een dergelijke gelijkrichter weergegeven. Fig. 6 Gelijkrichting met thyristors Fig. 7 Frequentieregeling met schakelaars Met behulp van thyristors is het mogelijk om de driefaspanning van het net te veranderen in een gelijkspanning, waarbij deze te variëren is door het ontstekingstijdstip van de thyristor te veranderen, zie fig. 7. We zien dat tussen de motor en de stroomvoerende geleiders zes schakelaars zijn geplaatst. Door gelijktijdig de schakelaars S1, S5 en S6 te bedienen, zie fig. 8a, zal er een gelijkstroom gaan lopen door spoel 1 via de spoelen 2 en 3 naar de nul. Fig. 8 Stromen door de wikkelingen Er zal nu een magnetisch veld ontstaan dat naar beneden is gericht. De volgende stap zal bestaan uit het openen van de schakelaars S I, S5 en S6 en het sluiten van de schakelaars S I, S2 en S6, zie fig. 8b. De gelijkstroom zal nu gedeeltelijk door de spoelen 1 en 2 naar spoel 3 stromen. Dc spanning over de spoelen l en 2 zal nu lager zijn. Het magnetisch veld zal nu schuin naar linksonder gericht zijn. Door de schakelaars weer te openen en de schakelaars S2, S4 en S6 te sluiten zal de stroom lopen door de wikkelingen van spoel 3 naar de spoelen 1 en 2, zie fig. 8c. Het magnetisch veld zal nu ThiemeMeulenhoff

5 schuin naar linksboven gericht zijn. Op deze manier hebben we een magnetisch draaiveld van 1 omwenteling samengesteld. In figuur 9 is het ontstaan van een draaiveld met behulp van schakelaars weergegeven. Fig. 9 Het ontstaan van een draaiveld bij bediening van de schakelaars Het zal duidelijk zijn dat in een invertor de schakelaars in werkelijkheid bestaan uit elektronische schakelaars. Voor het besturen van de stuurstromen van deze schakelelementen is natuurlijk een hoeveelheid elektronica nodig. De snelheid van het draaiveld wordt bepaald door het aantal malen per seconde en de volgorde waarin de elektronische besturing de schakelaars zal open sturen. Het tussencircuit Wanneer de motor door de last wordt aangedreven dan gaat hij als generator werken. In normale situaties (zonder frequentieregeling) wordt deze opgewekte elektrische energie naar het net teruggevoerd, waardoor de motor sterk wordt afgeremd. Bij de toepassing van een frequentieregeling echter is dit niet mogelijk; met een gelijkrichter kunnen we van wisselstroom wel gelijkstroom maken, maar niet omgekeerd. Als we geen maatregelen nemen zal de teruggevoerde energie de frequentieregelaar uitschakelen, wat een storing tot gevolg heeft. De energie vanuit de draaistroommotor zal in het tussencircuit moeten worden afgeremd. Hiervoor is in het tussencircuit een extra schakeling opgenomen, die deze overtollige energie naar een weerstand stuurt, waar deze energie in warmte wordt omgezet. Deze schakeling wordt een remchopper genoemd; de weerstand noemen we de remweerstand, zie fig. 10. ThiemeMeulenhoff

6 Fig. 10 Remchopper ThiemeMeulenhoff

Vergelijkbare documenten

Hybride voertuigen (2)

Hybride voertuigen (2) E. Gernaat (ISBN 978-90-xxxxxxxx) 1 Inverters en converters Inverters en converters zijn elektronische modulen om de batterij-spanning om te zetten. Over het algemeen wordt een inverter