Stabilizer Tegangan Motor Servo

Stabilizer tegangan servo adalah mekanisme Kontrol Loop Tertutup yang berfungsi untuk mempertahankan output tegangan 3 fasa atau 1 fasa tunggal yang seimbang terlepas dari fluktuasi pada input karena kondisi yang tidak seimbang. Sebagian besar beban industri adalah beban motor induksi 3 fasa dan di lingkungan pabrik, tegangan dalam 3 fasa jarang seimbang. Katakan misalnya jika tegangan yang diukur adalah 420, 430 dan 440V, rata-rata adalah 430V dan penyimpangan sebesar 10V.

Persentase ketidakseimbangan dijelaskan berikut:
(10V X 100) / 430V = 2.3% Terlihat bahwa ketidakseimbangan tegangan 1% akan meningkatkan kerugian motor sebesar 5%.

Dengan demikian ketidakseimbangan tegangan dapat meningkatkan kehilangan motor dari 2% menjadi 90% dan karenanya suhu juga meningkat dengan jumlah yang berlebihan yang menghasilkan peningkatan kerugian lebih lanjut dan penurunan efisiensi. Oleh karena itu diusulkan untuk mengambil proyek untuk mempertahankan tegangan output seimbang di semua 3 fasa.

1 Fasa Tunggal

Hal ini didasarkan pada prinsip penambahan vektor tegangan AC ke Input untuk mendapatkan output yang diinginkan menggunakan Transformator yang disebut Buck-Boost Transformer (T), yang sekunder dihubungkan secara seri dengan tegangan input. Primer yang sama diumpankan dari transformator variabel yang dipasang di motor (R). Tergantung pada rasio tegangan primer ke sekunder, tegangan induksi dari sekunder datang baik in-fasa atau out-fasa berdasarkan pada fluktuasi tegangan.

Transformator Variabel biasanya diumpankan dari supply input di kedua ujungnya sementara penyadapan (tapping) sekitar 20% dari belitan diambil sebagai titik tetap untuk primer transformator Buck-Boost. Oleh karena itu, titik variabel autotransformator mampu memberikan tegangan out-fasa 20% yang digunakan untuk operasi bucking, sementara 80% in-fasa dengan tegangan input dan digunakan untuk meningkatkan operasi.

Gerakan penghapus (wiper) transformator variabel dikontrol dengan merasakan tegangan output ke rangkaian kontrol yang menentukan arah rotasi motor sinkron yang diumpankan melalui sepasang Triac ke belitan fasa Split.

Koreksi Input 3-Fasa Seimbang

Untuk operasi kapasitas rendah katakan tentang 10KVA, saat ini terlihat bahwa Variac wound ganda digunakan menghilangkan transformator Buck-Boost pada transformator variabel itu sendiri. Ini membatasi pergerakan wiper variac ke 250 derajat karena keseimbangan digunakan untuk belitan sekunder. Meskipun ini membuat sistem ekonomis, ia memiliki kelemahan serius dalam hal keandalannya.

Standar industri tidak pernah menerima kombinasi seperti itu. Di bidang tegangan input yang cukup seimbang, korektor tiga-servo yang dikontrol servo juga digunakan untuk tujuan output yang stabil di mana sebagai variac tiga fasa tunggal digunakan dipasang oleh satu motor sinkron dan kartu kontrol tunggal merasakan tegangan dua fasa dari tiga. Ini jauh lebih ekonomis dan berguna jika fasa input cukup seimbang.

Input Koreksi 3-Fasa Tidak Seimbang

Tiga transformator seri (T1, T2, T3), yang masing-masing sekundernya digunakan, satu di setiap fasa yang menambah atau mengurangi tegangan dari tegangan supply input untuk memberikan tegangan konstan di setiap fasa di sana dengan membuat output seimbang dari tidak input seimbang. Input ke primer transformator seri diumpankan dari untuk setiap fasa dari satu masing-masing variabel transformator otomatis (R1, R2, R3) yang masing-masing penghapusnya digabungkan ke motor sinkron fasa terpisah (2 Coil) (M1), M2 M3).

Motor menerima supply AC untuk masing-masing kumparannya melalui Thyristor switching untuk rotasi searah jarum jam atau berlawanan-arah jarum jam untuk memungkinkan tegangan output yang diinginkan dari variac ke transformator primer seri, baik in-fasa atau out-fasa, untuk melakukan penambahan atau pengurangan seperti yang diperlukan pada transformator sekunder seri untuk mempertahankan tegangan yang konstan dan seimbang pada output.

Umpan balik dari output ke rangkaian kontrol (C1, C2, C3) dibandingkan dengan tegangan referensi tetap oleh komparator level yang dibentuk dari Op-amp untuk akhirnya memicu TRIAC sesuai kebutuhan untuk menggerakkan motor.

Skema ini terutama terdiri dari rangkaian kontrol, motor induksi servo 1-fasa tunggal yang digabungkan ke sebuah primer pengumpanan variac dari transformator seri untuk setiap fasa.

Rangkaian kontrol yang terdiri dari komparator jendela yang dihubungkan dengan Transistor dan amplifikasi tegangan sinyal kesalahan RMS oleh IC 741 dipasang di Multisim dan disimulasikan untuk berbagai kondisi operasi input yang memastikan penembakan TRIAC yang akan mengoperasikan motor kapasitor fasa yang dipindahkan ke arah yang diperlukan. mengontrol rotasi penghapus variac.
Berdasarkan nilai maksimum dan minimum dari fluktuasi tegangan, transformator seri dan transformator kontrol dirancang menggunakan pencocokan rumus standar untuk inti besi yang tersedia secara komersial dan ukuran kawat tembaga berenamel super sebelum penggulungan yang sama untuk digunakan dalam proyek.

Teknologi

Dalam sistem tenaga 3 fasa yang seimbang, semua tegangan dan arus memiliki amplitudo yang sama dan masing-masing fasa bergeser 120 derajat. Namun tidak mungkin secara praktis karena tegangan yang tidak seimbang dapat menyebabkan efek buruk pada peralatan dan sistem distribusi listrik.

Baca Juga

Dalam kondisi yang tidak seimbang, sistem distribusi akan menimbulkan lebih banyak kerugian dan efek pemanasan, dan menjadi kurang stabil. Efek ketidakseimbangan tegangan juga dapat merusak peralatan seperti motor induksi, konverter elektronik daya, dan drive kecepatan yang dapat disetel (ASD).

Persentase ketidakseimbangan tegangan yang relatif kecil dengan motor 3 fasa menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam kehilangan motor, yang juga memerlukan penurunan efisiensi. Biaya energi dapat diminimalkan dalam banyak aplikasi dengan mengurangi watt motor yang hilang karena ketidakseimbangan tegangan.

Persentase Tegangan Ketidakseimbangan didefinisikan oleh NEMA sebagai 100 kali deviasi tegangan saluran dari tegangan rata-rata dibagi dengan tegangan rata-rata. Jika tegangan yang diukur adalah 420, 430 dan 440V, rata-rata adalah 430V dan deviasinya 10V.

Persentase Ketidakseimbangan dirumuskan dengan (10V * 100 / 430V) = 2.3%

Dengan demikian ketidakseimbangan tegangan 1% akan meningkatkan kerugian motor sebesar 5%.

Oleh karena itu Ketidakseimbangan adalah masalah kualitas daya yang serius, terutama mempengaruhi sistem distribusi tegangan rendah dan oleh karena itu diusulkan dalam proyek untuk mempertahankan tegangan seimbang sehubungan dengan besarnya di setiap fasa, sehingga menjaga tegangan saluran seimbang.

Stabilizer AC

Stabilisator Tegangan AC dimaksudkan untuk memperoleh supply AC yang stabil dari fluktuasi arus utama yang masuk. Mereka menemukan aplikasi setiap bidang Listrik, Elektronik dan banyak Industri lainnya, lembaga penelitian, Laboratorium Penguji, Lembaga Pendidikan, dll.

Apa itu ketidakseimbangan

Kondisi tidak seimbang mengacu pada kondisi ketika tegangan dan arus 3 fasa tidak memiliki amplitudo yang sama atau Pergeseran Fasa yang sama.

Jika salah satu atau kedua kondisi ini tidak terpenuhi, sistem ini disebut tidak seimbang atau asimetris. (Dalam teks ini, secara implisit diasumsikan bahwa bentuk gelombang adalah Sinusoidal dan dengan demikian tidak mengandung Harmonik.)

Penyebab ketidakseimbangan

Operator sistem mencoba memberikan tegangan sistem seimbang di PCC antara jaringan distribusi dan jaringan internal pelanggan.

Tegangan output dalam sistem 3 fasa tergantung pada tegangan output generator, impedansi sistem dan arus beban.

Namun karena sebagian besar generator sinkron digunakan, tegangan yang dihasilkan sangat simetris sehingga generator tidak dapat menjadi penyebab ketidakseimbangan. Koneksi pada level tegangan yang lebih rendah biasanya memiliki impedansi tinggi yang berpotensi menyebabkan ketidakseimbangan tegangan yang lebih besar. Impedansi komponen sistem dipengaruhi oleh konfigurasi saluran udara.

Konsekuensi dari ketidakseimbangan tegangan

Sensitivitas peralatan listrik terhadap ketidakseimbangan berbeda dari satu alat ke alat lainnya. Gambaran singkat tentang masalah yang paling umum diberikan di bawah ini:

(a) Mesin induksi:

Ini adalah mesin sinkron AC dengan medan magnet berputar yang diinduksi secara internal, yang besarnya sebanding dengan amplitudo komponen langsung dan/atau terbalik. Oleh karena itu dalam kasus supply yang tidak seimbang, medan magnet yang berputar menjadi elips bukan lingkaran. jadi mesin induksi terutama menghadapi tiga jenis masalah karena ketidakseimbangan tegangan

1. Pertama, mesin tidak dapat menghasilkan torsi penuh karena medan magnet berputar terbalik dari sistem urutan negatif menghasilkan torsi pengereman negatif yang harus dikurangi dari torsi dasar yang dihubungkan ke medan magnet berputar normal. Gambar berikut menunjukkan karakteristik slip torsi yang berbeda dari mesin induksi di bawah supply tidak seimbang

Karakteristik Mesin Induksi

2. Kedua, bantalan dapat mengalami kerusakan mekanis karena komponen torsi yang diinduksi pada frekuensi sistem ganda.

3. Akhirnya, stator dan, terutama, rotor dipanaskan secara berlebihan, mungkin menyebabkan penuaan panas yang lebih cepat. Panas ini disebabkan oleh induksi arus yang signifikan oleh medan magnet terbalik yang berputar cepat (dalam arti relatif), seperti yang terlihat oleh rotor. Untuk dapat mengatasi pemanasan ekstra ini, motor harus di-rating, yang mungkin membutuhkan mesin dengan peringkat daya yang lebih besar untuk dipasang.

Teknologi Ekonomi

Ketidakseimbangan tegangan dapat menyebabkan kegagalan motor secara prematur, yang tidak hanya menyebabkan sistem tidak terjadwal mati, tetapi juga menyebabkan kerugian ekonomi yang besar.

Efek tegangan rendah dan tinggi pada motor dan perubahan kinerja terkait yang dapat diharapkan ketika kita menggunakan tegangan selain yang tercantum pada papan nama diberikan sebagai berikut:

Efek Tegangan Rendah

Ketika motor mengalami tegangan di bawah peringkat papan nama, beberapa karakteristik motor akan sedikit berubah dan yang lain akan berubah secara dramatis.

Jumlah daya yang ditarik dari saluran harus diperbaiki untuk jumlah beban yang tetap.

Jumlah daya motor menarik memiliki korelasi kasar dengan tegangan ke arus (amp).

Untuk menjaga jumlah daya yang sama, jika tegangan supply rendah, peningkatan arus berfungsi sebagai kompensasi. Namun berbahaya karena arus yang lebih tinggi menyebabkan lebih banyak panas menumpuk di motor, yang akhirnya merusak motor. Dengan demikian kerugian penerapan tegangan rendah adalah motor terlalu panas dan motor rusak.

Torsi starting, torsi pull-up, dan torsi pull-out dari beban utama (motor induksi), berdasarkan tegangan yang diberikan kuadrat. Umumnya pengurangan 10% dari peringkat tegangan dapat menyebabkan torsi awal yang rendah, menarik dan menarik torsi keluar.

Efek Tegangan Tinggi

Tegangan tinggi dapat menyebabkan magnet menjadi jenuh, menyebabkan motor menarik arus berlebih untuk menarik besi. Dengan demikian tegangan tinggi juga dapat menyebabkan kerusakan. Tegangan tinggi juga mengurangi faktor daya, menyebabkan peningkatan kerugian.

Motor akan mentolerir modifikasi tertentu pada tegangan di atas tegangan desain. Ketika ekstrem di atas tegangan desain akan menyebabkan arus naik dengan perubahan yang sesuai dalam pemanasan dan mempersingkat waktu hidup motor.

Sensitivitas tegangan mempengaruhi tidak hanya motor, tetapi juga perangkat lain. Solenoid dan kumparan yang ditemukan dalam relai dan starter mentolerir tegangan rendah lebih baik daripada tegangan tinggi. Contoh lainnya adalah ballas pada perlengkapan lampu neon dan transformator fluoresens, merkuri dan natrium tekanan tinggi dan lampu pijar.

Secara keseluruhan, itu pasti lebih baik untuk peralatan jika kita mengubah keran pada transformator yang masuk untuk mengoptimalkan tegangan di lantai pabrik menjadi sesuatu yang dekat dengan peringkat peralatan, yang merupakan konsep utama di balik konsep stabilisasi tegangan yang diusulkan dalam proyek.

Aturan untuk memutuskan tegangan supply

Motor kecil cenderung lebih sensitif terhadap tegangan berlebih dan saturasi daripada motor besar.
Motor 1 fasa tunggal cenderung lebih sensitif terhadap tegangan berlebih daripada motor 3 fasa.
Motor bingkai-U kurang sensitif terhadap tegangan berlebih dibandingkan rangka-T.
Efisiensi premium Motor Super-E kurang sensitif terhadap tegangan berlebih dibandingkan motor efisiensi standar.
Motor 2- dan 4-kutub cenderung lebih sedikit terpengaruh oleh tegangan tinggi daripada desain 6- dan 8-kutub.
Tegangan berlebih dapat menaikkan arus listrik dan suhu bahkan pada motor yang bermuatan ringan.
Efisiensi juga terpengaruh karena berkurang dengan tegangan rendah atau tinggi
Faktor daya berkurang dengan tegangan tinggi.
Arus masuk naik dengan tegangan yang lebih tinggi.