Faasid ja vool (0)

Kodune töö 9
Rain Noormann
AA-14
1)Toitevõrkudes kasutatakse kolmefaasilise süsteemi puhul 5-juhilist juhistikusüsteemi, milles peale liinijuhtide L1, L2, L3 on kasutusel neutraaljuht N ja maandusjuht PE (protection earth). Tähtühenduse puhul ühendatakse neutraaljuht mõnikord tähe keskpunktiga (nt pingete sümmeetria tagamiseks). Maandusjuht ühendatakse inimeste ohutuse tagamiseks 111 elektrimasina või muu elektriseadme kerega (joonis 4.2). Elektrimasina staatorimähis võib olla ühendatud kas täht- või kolmnurklülitusse. Tähtühenduse puhul toidetakse faasimähist faasipingega, kolmnurkühenduse puhul liinipingega. Kuna liinipinge on faasipingest 3 korda suurem, siis on ka kolmnurklülituses faasimähise vool sama võrgupinge juures 3 korda suurem kui tähtlülituse puhul. Et vältida masina riknemist, tuleb mootori valikul ja paigaldamisel jälgida tema mähiste lülitust ning sellele vastavat nimipinget.
2)Lüliti ühendatakse kolme faasi vahele.
3)Mootori kiirust saab reguleerida voolu peale andmisega. Mootori voolu piiramiseks, sujuvaks kiirendamiseks ja aeglustamiseks on traditsiooniliselt kasutatud reostaatkäivitust ja reostaatpidurdust. Samuti saab reostaate kasutada mootori kiiruse reguleerimiseks. Reostaatkäivitus, -pidurdus ja -reguleerimine olid valdavalt kasutusel pooljuhtmuundurite eelsel ajal, mil masina toitepinge ja/või sageduse reguleerimine oli seotud suurte raskustega. Alalisvoolumasina reostaatkäivitust, -reguleerimist ja -pidurdust võimaldav lülitus on näidatud joonisel 4.8. Mootori ankruahelasse on lülitatud takistid R1, R2 ja R3. Ankruahela summaarne takistus . Mootori käivitusvool on pöördvõrdeline ankruahela takistusega. suma a +++= RRRRR 321 = RUI sumaaa . Takistuse suurenemisel väheneb vooluga võrdeliselt ka mootori moment amm = ΦIkT , kus km on masina ehitusest konstant tegur Ф on magnetvoog . Mootori käivitamisel lülitatakse algul ankruga jadamisi kõik takistid ning käivitamine toimub vastavalt mootori tunnusjoonele 1, kuni vool väheneb läveni I1. Seejärel sulgub kontakt K1, ankruahela takistus väheneb ning käivitus jätkub vastavalt mootori tunnusjoonele 2. Voolu vähenemisel läveni I1 sulgub kontakt K2 ning käivitusprotsess jätkub vastavalt tunnusjoonele 3. Viimasena sulgub kontakt K3 ning mootori talitlus jätkub voolu-kiiruse loomulikul tunnusjoonel. Takistite astmelise lülitamise asemel saab kasutada ka sujuvalt liugkontaktiga reguleeritavaid takisteid. Suurtel vooludel ja võimsustel on reguleeritavate takistite kasutamine liugkontakti väikese töökindluse tõttu raskendatud. Alalisvoolumootori reostaatpidurdusel lahutatakse mootor kontakti K abil toiteahelast ning lülitatakse kontaktiga K4 sisse pidurdustakisti Rp. Pöörlev masin alustab tööd generaatorina, voolu suund muutub vastupidiseks ning kiirus väheneb vastavalt pidurdustunnusjoonele 4. Pidurdamise intensiivsus sõltub pidurdustakistuse ja ankruvoolu suurusest .
Koormuse pinge ja voolu reguleerimiseks kasutatakse reostaate ja lülititalitluses pooljuhtseadiseid. Lüliti eeliseks võrreldes pidevatoimelise regulaatoriga, nt. reguleeritava takisti või võimenditalitluses transistoriga, on väiksem energiakadu (joonis 4.12). Ud i1 RL R ir i2 Ud i1 RL i2 a) b) Joonis 4.12. Koormuse pinge ja voolu reguleerimine: a) reostaadiga, b) lülitiga Koormuse RL pinge ja voolu reguleerimisel reostaadiga R jaguneb toiteallikast tarbitav vool regulaatori ja koormusvooluks i1 = ir + i2. Kui reguleerida koormuse pinget pooleni (q = 0,5) toiteallika pingest, on regulaatori poolt tarbitav võimsus võrdne koormusele langeva võimsusega, s.t. pool tarbitavast energiast läheb kaduma regulaatoris. () ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 1 reg 1 r r 1 =−++=−+= Lr iRiRqiiRqiRqiRqP . (4.1) Sama võimsusbilanss kehtib ka siis, kui regulaatorina kasutatakse pidevtalitluses transistori. Järelikult, võimsuse (s.t. pinge ja voolu) pidevatoimeline reguleerimine sobib vaid juhul kui tarbitav võimsus on väike ning sellest tulenevalt pole ka kadude suurus oluline. Jõuseadmete puhul tekivad pidevatoimelisel reguleerimisel alati suured kaod, mistõttu pidevreguleerimist püütakse vältida. Niisugune reguleerimisviis on jäänud kasutusele vaid üksikjuhtudel, nt. vanemat tüüpi alalisvooluajamites, kus mootori ankruahelasse on lülitatud reostaadid . Tänapäeval on energiasäästu saavutamiseks peaaegu kõikides jõuseadmetes hakatud rakendama koormuspinge ja -voolu impulssreguleerimist lüliti abil. Levinum impulssreguleerimise viis on pulsilaiusmodulatsioon (pulse width modulation, PWM), mille puhul on konstantse sisendpinge korral regulaatori väljundpinge keskväärtus võrdeline impulsside laiusega (joonis 4.13). Sujuva reguleerimise saavutamiseks peab lüliti kommutatsioonisagedus olema küllalt suur. Niisugusteks lülititeks sobivad kõige paremine suure toimekiirusega jõupooljuhtseadised. Aktiivkoormuse sisse- ja väljalülitamisel probleeme ei teki, sest ahela pinged ja voolud on võrdelised ahela aktiivtakistusega. Hoopis tülikam on sisse- ja väljalülitada ahelaid, mis sisaldavad reaktiivkomponente, nt. energiat salvestavaid kondensaatoreid ja/või induktiivsusi. Sel juhul peab lüliti taluma suuri voolutõukeid mahtuvusliku koormuse sisselülitamisel või suuri pingeimpulsse induktiivkoormuse väljalülitamisel. Tuleb arvestada ka seda, et ideaalset aktiivkoormust pole tegelikult olemas ja igas reaalses elektiahelas on alati olemas teatud mahtuvused (nt. isolatsioonimahtuvus) ja induktiivsused (nt. juhtide puisteinduktiivsus). Lüliti kommutatsiooniprotsess on vaadeldav energiamuundusprotsessina, mil kommutatsiooni 119 kestel toimub energia ümberpaigutumine ahela ühest komponendist teise