bab-6 (1)

BAB 6LAIN-LAIN JENIS KAWALAN

PENGENALAN

Pelajaran yang lepas: - ketahui dan pelajari kawalan voltan dalam penyongsang yang menggunakan kawalan lebar denyut dan pemodulatan lebar denyut. - pendedahan tentang kawalan laju dengan voltan stator yang menggunakan tiristor dan kawalan kelajuan motor sangkar tupai menggunakan penyongsang frekuensi bolehubah.

CYCLOCONVERTER

TAKRIFAN KAWALAN CYCLOCONVERTERIaitu satu kawalan yang menukar tenaga

secara terus dengan berdasarkan litar siklo kepada frekuensi yang berbeza iaitu secara mensintesis keluaran frekuensi rendah daripada sumber frekuensi yang tinggi .

CYCLOCONVERTER

RAJAH BLOK CYCLOCONVERTERKumpulan positif penukar

Punca bekalan voltan frekuensi tetapKumpulan negatif penukar

VBeban

Rajah 6.1

CYCLOCONVERTER BENTUK GELOMBANG BEBAN IDEALVo

V It

Kumpulan Kumpulan negatif positif penerus penyongsang

Kumpulan Kumpulan positif negatif penerus penyongsang

Rajah 6.2

CYCLOCONVERTER

Bagi menghasilkan isyarat keluar yang menyerupai sinusoidal ialah dengan melengahkan picuan tiristor dibahagian awal dan akhir bagi setiap separuh kitar operasi. Rajah 6.1 merupakan rajah blok yang mengandungi litar asas Cycloconverter. Litar asas ini akan menghadapi satu masalah kitaran arus. Kitaran arus ini berlaku apabila satu kumpulan penukar akan dipicu semasa satu kumpulan penukar sedang beroperasi. Fenomena ini dinamakan circulating current.

CYCLOCONVERTER Bagi mengatasi masalah ini, komponen regang

seperti peraruh boleh dimasukkan antara kumpulan penukar. Kaedah ini dinamakan block group. Operasi block group membentuk pertahanan picuan sesuatu kumpulan sehingga arus pada kumpulan penukar yang lain adalah sifar. Kaedah ini digunapakai pada litar cycloroconverter untuk motor aruhan sangkar tupai. Jika beban adalah induktif maka terdapat perbezaan isyarat keluaran voltan dan arus.

KAWALAN CYCLOCONVERTER DENGAN GAMBARAJAH LITART1

i1

Beban T2i2

Rajah 6.3 : Penyongsang Tiristor 1 Fasa

KAWALAN CYCLOCONVERTER DENGAN GAMBARAJAH LITAR

Rajah 6.3, di atas menunjukkan penyongsang tiristor 1-fasa yang membekalkan beban rintangan dan menghasilkan bentuk gelombang keluaran seperti yang ditunjukkan pada Rajah 6.5. Jika penyongsang tiristor disambungkan seperti di Rajah 6.4 dibawah, arus akan mengalir ke beban untuk separuh () kitar pada arah yang sama dan kemudiannya berpatah balik untuk bilangan yang sama sebanyak separuh () kitar lagi.

KAWALAN CYCLOCONVERTER DENGAN GAMBARAJAH LITARP1 Vx

P2BEBAN

Vy

N1

N2

Rajah 6.4 : Litar Asas Kawalan Cycloconverter

KAWALAN CYCLOCONVERTER DENGAN BENTUK GELOMBANGVo

t T1 T2

Rajah 6.5 : Gelombang Keluaran

KAWALAN CYCLOCONVERTER DENGAN BENTUK GELOMBANG

Berpandukan pada Rajah 6.6, bentuk gelombang keluaran pada beban, dapat diperolehi dengan memicu kumpulan tiristor iaitu P1 dan P2 untuk lima (5) separuh kitar dan kemudiannya diikuti dengan kumpulan N. Cycloconverter ini terhad kepada julat frekuensi keluaran yang rendah, frekuensi keluaran maksima adalah lebih kurang satu per tiga (1/3) daripada frekuensi masukan.

KAWALAN CYCLOCONVERTER DENGAN BENTUK GELOMBANGKeluaran dikehendaki t

Voltan Beban P1 P2 P1 P2 P1 N1 N2 N1 N2 N1 t

Rajah 6.6: Voltan Beban

KAWALAN CYCLOCONVERTER DENGAN BENTUK GELOMBANG

Isyarat atau gelombang keluaran jelas menunjukkan bahawa fo (frekuensi keluaran) bersamaan dengan satu per lima (1/5) daripada f1 (frekuensi bekalan masukan).

fo = 1/5 f1

Penghampiran yang paling dekat gelombang sain yang diperolehi iaitu dengan melengahkan picuan tiristor dibahagian awal dan akhir bagi setiap separuh () kitar keluaran seperti yang ditunjukkan pada Rajah 6.7. Di dapati lengah picuan juga boleh mengubah voltan keluaran punca purata ganda dua (PPGD).

KAWALAN CYCLOCONVERTER DENGAN BENTUK GELOMBANGArus Picuan

t

Rajah 6.7 : Lengah picuan dikenakan kepada bahagian awal dan akhir bagi setiap separuh () kitar keluaran.

MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI YANG MENGGUNAKAN KAWALAN CYCLOROCONVERTER

Rajah 6.7: Motor aruhan sangkar tupai menggunakan Cycloroconverter tiga (3) denyut


Rajah 6.7, menunjukkan motor aruhan sangkar tupai tiga-fasa disambungkan kepada keluaran cycloroconverter tiga denyut. Untuk memahami operasi cycloroconverter ini berdasarkan kepada penukar siklo fasa A. Voltan yang melintangi belitan ialah Ea dan arus ulangalik yang melaluinya ialah Ia. Ini kerana motor sangkar tupai jenis beraruhan, Ia mendulu daripada Ea dengan 30o . Cycloroconverter akan menghasilkan frekuensi 15 Hz.


Merujuk kepada Rajah 6.7, arus Ia positif hanya boleh dibekalkan dengan penukar 1 kerana tiristor Q1, Q3 dan Q5 berada dalam keadaan yang sepadan. Penukar ini boleh bertindak samada sebagai penerus atau penyongsang. Apabila Ea positif, ia bertindak sebagai penerus dan kuasa penghantaran kepada belitan fasa A. Sebaliknya apabila Ea negatif, cycloroconverter bertindak sebagai penyongsang dan kuasa penghantaran daripada belitan fasa A ke talian tiga - fasa.


Begitu juga, arus negatif Ia hanya boleh mengalir melalui penukar 2. Penukar ini akan bertindak sebagai penerus apabila Ea negatif dan pada ketika ini penukar membekalkan kuasa ke belitan. Apabila Ea positif penukar 2 akan memindahkan kuasa daripada belitan ke talian tiga-fasa. Perlu diingat, pada keadaan ini hanya salah satu penukar akan beroperasi dalam satu masa. Apabila penukar 1 beroperasi, maka penukar 2 tidak di hidupkan. Begitulah sebaliknya, apabila penukar 2 beroperasi, penukar 1 tidak dihidupkan.


Pengoperasian penerus atau penyongsang ditunjukkan pada Rajah 6.8. Fungsi penukar pada fasa B dan C adalah sama seperti pada fasa A kecuali tiristor. Pada penukar fasa B adalah 120odan penukar C, sudutnya ialah 240o .

KAWALAN CYCLOROCONVERTER TIGA (3) DENYUT

Cycloroconverter 3 denyut berbeza dengan menambahkan bilangan fasa masukan berserta dengan lengah pemicuan membolehkan kita memperolehi penghampiran gelombang sinus dengan lebih baik. Gambarajah di bawah menunjukkan litar cycloroconverter 3 denyut.

KAWALAN CYCLOROCONVERTER TIGA (3) DENYUTiaP1

PVb

IL

Va Vc N VLBeban

Rajah 6.8 : Cycloroconverter 3 Denyut Satu Fasa


Frekuensi keluaran maksima secara umumnya dihadkan kepada separuh () atau satu per tiga (1/3) frekuensi masukan. Tujuan sambungan denyut yang tinggi adalah untuk membenarkan frekuensi yang lebih tinggi dapat memperbaiki bentuk gelombang keluaran.Satu keburukan daripada penukar siklo ini ialah melibatkan kos yang tinggi kerana memerlukan tiristor dan litar kawalan yang banyak.

MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI MENGGUNAKAN KAWALAN PENUKAR SIKLO DENGAN BENTUK GELOMBANGIa Ea

Rajah 6.9 : Mod Operasi Penukar 1 dan Penukar 2 apabila arus Ia Mendulu Voltan Ea dengan sudut 30o

MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI MENGGUNAKAN KAWALAN PENUKAR SIKLO DENGAN BENTUK GELOMBANG

Dari Rajah 6.9, Ia menentukan kumpulan mana yang beroperasi. Manakala pada 6.10, menunjukkan bentuk gelombang keluaran penukar siklo tiga denyut pada beban.

MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI MENGGUNAKAN KAWALAN PENUKAR SIKLO DENGAN BENTUK GELOMBANG

VL Kumpulan Positif

Va

Vb

Vc

t

MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI MENGGUNAKAN KAWALAN PENUKAR SIKLO DENGAN BENTUK GELOMBANGVL Kumpulan Negatif

t

Rajah 6.10 : Gelombang Keluaran Bagi Voltan Maksimum Pada Beban


Kebaikan Cycloroconverter 3 Denyut:i. ii. iii. iv. v. Pemanasan minimum Kecekapan tinggi Keupayaan pembalikan motor yang tinggi Pemacu yang ekonomi untuk beban yang tinggi pada kelajuan rendah. Seperti mesin pembuatan kertas motor hoist dan sebagainya.


Keburukan Cycloroconverter 3 Denyut: Keluaran berfrekuensi rendah bila sistem pemacu dikendalikan daripada sistem bekalan komersil.

Kegunaan Cycloroconverter 3 Denyut: Pemacu arus ulangalik tanpa gear yang menggunakan sebuah motor segerak dengan kelajuan rendah yang dibekalkan oleh cycloconverter boleh menggantikan pemacu konvensional atau yang lebih rumit.

Contoh Pengiraan:Motor aruhan sangkar tupai tiga (3) fasa beban penuh berkadar 25 kuasa kuda (k.k), 480 V, 1760 r.p.m., 60 Hz dan mempunyai tiga (3) belitan yang setiap satunya berkemampuan membawa arus pada kadar 20 A. Sambungan motor ditunjukkan pada Rajah 6.7. Penukar siklo telah disambungkan pada tiga (3) fasa talian 60 Hz dan menjana frekuensi 8 Hz. Anggapkan kelajuan segerak adalah kelajuan tanpa beban (anggapkan tiada kehilangan kelajuan pada keadaan tanpa beban). Kirakan : i. Voltan berkesan melintangi setiap belitan ii. Kelajuan tanpa beban iii. Kelajuan pada dayakilas kadaran (1760 r.p.m) iv. Arus berkesan setiap belitan pada dayakilas kadaran v. Voltan berkesan bagi talian 60 Hz

Penyelesaian:i. Voltan berkesan antara belitan E = ( 8 Hz / 60 Hz ) x 480 V Kelajuan beban penuh pada 60 Hz = Kelajuan segerak (motor 4 kutub) = Kelajuan tanpa beban : n = ( 8 Hz / 60 Hz ) x 1800 r.p.m. = 64 V

ii.

1760 r.p.m. 1800 r.p.m. = 240 r.p.m.

iii.

Kelajuan pada dayakilas kadaran (1760 r.p.m.) Gelinciran pada dayakilas kadaran = 1800 r.p.m. 1760 r.p.m. = 40 r.p.m. (apabila motor beroperasi pada 60 Hz) n = 240 r.p.m. - 40 r.p.m. = 200 r.p.m.

iv.

Fluks di dalam motor adalah sama pada 8 Hz dan 60 Hz. Oleh itu arus berkesan setiap belitan pada dayakilas kadaran = 20 A iaitu sama dengan arus kadaran dalam stator.Voltan talian (60 Hz) = Voltan keluaran penukar siklo = 64 V

v.

SYNCHROCONVERTER

KAWALAN SYNCROCONVERTERKelajuan motor segerak boleh dikawal dengan menggunakan kawalan frekuensi pada bekalan kuasa. Satu daripada kaedah kawalan kelajuan ini digunakan ialah dengan menukarkan voltan keluaran dan frekuensi dari penyongsang atau cycloconverter.

SYNCHROCONVERTERPengawal PenerusPenapis Masukan 3 V Vf Pengawal f Pengawal Vt f M Penyongsang Motor Segerak

Gandaan

Kelajuan

Rajah 6.11 : Kawalan Frekuensi Dengan Menggunakan Penyongsang

SYNCHROCONVERTERCycloconverter

Masukan 3

Motor Segerak M

Vf Pengawal Gandaan Kelajuan

f Pengawal

Rajah 6.12 : Kawalan Frekuensi Dengan Menggunakan Cycloconverter

SYNCHROCONVERTER

Rajah 6.11 dan 6.12, menunjukkan kawalan kelajuan gelung buka bagi motor segerak dengan mengubah frekuensi keluaran dan voltan pada penyongsang dan cycloconverter.

Rajah 6.11, menunjukkan litar penyongsang menerima frekuensi pelbagai julat yang besar.Rajah 6.12, menunjukkan litar penukar segerak yang membenarkan frekuensi pelbagai julat di bawah nilai satu per tiga (1/3) daripada nilai frekuensi bekalan.

FORMULA BAGI KUASA DAN DAYAKILAS

Formula di bawah menunjukkan pengiraan untuk kuasa dan dayakilas.

P

= T wm = 3 Vt Ef Sin Xswm =Xs =

di mana

4f P 2 f Ls

dan

FORMULA BAGI KUASA DAN DAYAKILASSeandainya arus medan (If) tetap, maka voltan medan Ef seperti di bawah :

Ef

=

K If

di mana K adalah tetap, dayakilas (T) adalah seperti di bawah :

T

=

K Vt Sin f

FORMULA BAGI KUASA DAN DAYAKILASdi mana K Vt f = = = Pemalar dayakilas Voltan Talian Frekuensi

* Kelajuan dasar boleh didapati apabila nilai Vt dan f adalah nilai kadaran bagi motor. Jika julat bagi Vt / f yang menyamai kelajuan dasar dikekalkan pada kelajuan yang rendah (dilakukan dengan cara menukar voltan dengan frekuensi), dayakilas maksima dikekalkan bagi menyamai kelajuan dasar tadi.

BENTUK GELOMBANG ATAU LENGKUK KAWALAN PENUKAR SEGERAKDayakilas Dayakilas puncak (Pull out torque)

Tmak

Pemotoran

Kelajuan Tmak Penjanaan

Rajah 6.13: Menunjukkan ciri-ciri operasi bagi kelajuan dayakilas untuk voltan pelbagai, frekuensi pelbagai (VVVI) untuk motor segerak.

BENTUK GELOMBANG ATAU LENGKUK KAWALAN PENUKAR SEGERAK

Bagi pembrekan penjanaan semula untuk motor segerak, kejatuhan kuasanya adalah tersongsang / terbalik. Untuk mengelakkan kejatuhan kuasa yang terbalik ini. Diod pada penyongsang adalah diperlukan. Untuk penukar sinkro kejatuhan kuasanya adalah terbalik.Frekuensi dinaikkan dan nilai voltan terminal dikekalkan pada nilai kadaran bagi mempelbagaikan kelajuan di bawah kelajuan dasar 0. Keadaan ini akan menyebabkan dayakilas puncak (pull out torque) meningkat pada kelajuan yang tinggi seperti Rajah 13.2 di atas.

BENTUK GELOMBANG ATAU LENGKUK KAWALAN PENUKAR SEGERAK

Jika frekuensi ditukarkan kepada kelajuan yang tinggi, kutub rotor mungkin tidak akan dapat mengikuti pusingan medan berputar stator dan akan mengakibatkan motor hilang kesegerakannya.Untuk mengelakkan keadaan ini, nilai kadaran pada mana-mana kadaran frekuensi yang hendak ditukar perlulah dihadkan. Penukaran dayakilas beban secara mengejut atau tiba-tiba akan membuat motor hilang kesegerakkannya.

CARA MEMPERLAHANKAN MOTOR ARUHAN MELALUI KAEDAH PEMBREKAN SUNTIKAN (INJECTION BRAKING)

Kaedah pembrekan suntikan (injection braking) adalah cara yang paling luas penggunaannya untuk pembrekan elektrik dan mempunyai keupayaan yang tinggi dalam mempertahankan motor aruhan tiga (3) fasa di industri.

GAMBARAJAH LITARL1 L2 L3 TRANSFORMER

NPENERUS

B3

B2

B1

M 3

BUTANG TEKAN

Rajah 6.14

:

Litar Asas Untuk Pembrekan Suntikan Arus Terus (A.T)

GARIS LENGKUNGDayakilasPemotoran Normal

Kelajuan

Pembrekan Suntikan A.T

Rajah 6.15 : Lengkuk Dayakilas - Kelajuan Untuk Pembrekan Suntikan A.T

KENDALIAN LITAR

Merujuk kepada Rajah 6.14, apabila butang henti ditekan maka bekalan arus ulangalik (A.U.) tiga (3) fasa akan diputuskan dan arus terus (A.T.) akan disuapkan kepada stator melalui dua terminal. Bekalan voltan A.T. ini diperolehi dari suap penerus melalui transformer voltan rendah dan arus tinggi. Arus A.T. akan mengalir melalui gelung stator dan menjadi medan magnetik stator pegun. Perbezaan kelajuan di antara medan stator pegun dan pergerakan rotor adalah negatif. Bekalan voltan tiga fasa akan terbalik polaritinya dan juga turutan fasanya di dalam rotor (berbanding pemotoran dalam arah yang sama). Hasilnya, arus rotor tiga fasa akan menyebabkan medan berputar dan menggerakkan rotor dalam arah yang berlawanan.

KENDALIAN LITAR

Tindakan ini akan menyebabkan medan rotor menjadi pegun. Bila medan stator dan rotor menjadi pegun, arus rotor akan mengalir ke arah yang terbalik. Pada masa ini, dayakilas pembrekan mantap terhasil dalam semua julat kelajuan. Arus A.T. yang mengalir melalui stator, bergantung kepada nilai rintangan di mana nilai rintangan yang rendah memerlukan voltan A.T. yang rendah juga.

Diketahui bahawa kelajuan pusingan medan sela udara adalah berkadar terus dengan frekuensi bekalan. Oleh kerana A.T. adalah berfrekuensi sifar, maka medan sela udara akan menjadi pegun.

KENDALIAN LITAR

Juga diketahui bahawa rotor sentiasa cuba berputar pada kelajuan yang sama dengan medan. Jika medan adalah pegun dan rotor tidak pegun, maka dayakilas pembrekan akan dikenakan. Merujuk kepada Rajah 6.15, dayakilas pembrekan adalah negatif. Ianya menurun ke nilai sifar apabila rotor sampai ke keadaan rehat.

PERBANDINGANKAWALAN CYCLOCONVERTER KAWALAN SYNCHROCONVERTER

1. Kawalan yang menukar tenaga 1. Kawalan kelajuan motor yang secara terus kepada frekuensimenggunakan kawalan frekuensi yang berbeza. frekuensi pada bekalan kuasa.2. Membenarkan frekuensi yang lebih tinggi untuk memperbaiki bentuk gelombang keluaran. 2. Keupayaan yang tinggi dalam sistem mempertahankan motor aruhan 3 fasa di industri.

bab-6 (1)

Documents

Transcript of bab-6 (1)