Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

LiutenetMaria 10 Mar 2020 19:07 2811 10
  • Witam serdecznie,

    1. Założenie:
    Soft Start do rozruchu obciążeń indukcyjnych i rezystancjach (SLOPE) oraz do pracy przy ustalonym stopniu wysterowania (ANGLE).

    2. Opis Konstrukcji:
    -Elementy sterowanie: Trzy Pary Tyrystorów BTW67/69 (I=50A)
    -Detekcja faz + wartość napięcia: Wzmacniacz różnicowy;
    -Sterowanie fazowe o stałym lub narastającym współczynniku wypełnienia: Procesor ADSP+ADMC201 na płytce uruchomieniowej, której nie jestem autorem;
    -Separacja galwaniczna poprzez transoptory;
    -Stycznik ByPass;

    3. Schematy:

    a) Moduł Zasilacza + Detekcja fazy i pomiaru napięcia zasilającego.

    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.


    b) Moduł mocy:
    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    4. Wykonanie:
    a) Płytka zasilacza i 3 x wzmacniacz różnicowy:

    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    b) Płytka mocy:
    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    5. Wyniki:

    a) Wysterowanie każdego okresu większym wypełnieniem wraz z przebiegiem napięcia fazowego i międzyfazowego dla obciążeni rezystancyjnego:

    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    b) Wysterowanie stałe obciążenie rezystancje:
    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    c) Film z narastającym wypełnieniem dla obciązenia rezystancyjnego:
    W załączniku.

    d) Wysterowanie dla małego wypełnienia obciążenie indukcyjne- napięcie wejściowe + prąd obciązenia i impulsy sterujące:
    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    e) Przebieg napięcia wyjściowego + prąd obciążenia + prędkość obrotowa silnika asynchronicznego- załączenie bezpośrednie:

    Czas osiągnięcia pełnej prędkości ~100ms.


    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.


    f) Przebieg napięcia wyjściowego + prąd obciążenia + prędkość obrotowa silnika asynchronicznego- rampa narastająca:

    Czas osiągnięcia pełnej prędkości ~1500ms

    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    LiutenetMaria
    Poziom 28  
    Offline 
    Specjalizuje się w: nic
    LiutenetMaria napisał 1555 postów o ocenie 126, pomógł 59 razy. Mieszka w mieście Kraków. Jest z nami od 2006 roku.
  • #2
    CosteC
    Poziom 28  
    Czy mógłbyś wyjaśnić jak miałby działać układ mocy i czemu go zbudowałeś w taki sposób? No i czy mógłbyś zrobić przyzwoity schemat czyli taki z wartościami elementów?
  • #3
    paluszasty
    Poziom 24  
    Czemu stosujesz 2 antyrównoległe tyrystory zamiast jednego triaka? Po co 2 optotriaki połączone szeregowo? Chciałeś podnieść maksymalne napięcie? Dziwi też zabezpieczenie wyłącznie optotriaków potężnymi warystorami. Jak już tak się bawić to elementy mocy też warto zabezpieczyć

    Dodano po 4 [minuty]:

    Jedyne co mi przychodzi do głowy to to że układ pobiera większy prąd niż jest dopuszczalny dla triaków (nie kojarzę takich o Irms>50A). Tutaj każdy tyrystor przewodzi przez pól okresu czyli teoretycznie układ może przenieść 100A. Ale patrząc na złącza i ewentualną odległość tyrystora od złącz mocy to nie wydaje mi się że jest to możliwe.
  • #4
    LiutenetMaria
    Poziom 28  
    CosteC napisał:
    Czy mógłbyś wyjaśnić jak miałby działać układ mocy i czemu go zbudowałeś w taki sposób? No i czy mógłbyś zrobić przyzwoity schemat czyli taki z wartościami elementów?


    Jest to klasyczny układ, tzw fazowy sterownik prądu przemiennego (sterowanie fazowe, nie mylić z grupowym, choć sam układ może pracować również w tym trybie, LINK). Układ wykrywa zero napięcia (moment przejścia sinusoidy przez oś czasu) na podstawie badania przebiegu jednej fazy, podawanej przez wzmacniacz różnicowy o dużej impedancji wejściowej na przetwornik analogowo cyfrowy.

    Sterowanie tyrystora odbywa się w zakresie kąta (0;pi). Jeżeli chcemy wysterować jedną połówkę sinusoidy na 50%, wykrywamy przejście przez zero, czekamy czas równy 0.25T (kąt 0.5pi). Dlą 50Hz będzie to zatem t=0.25*0.02=0,005s.

    Tyrystor zaczyna przewodzić, kiedy spolaryzowany jest w odpowiednim kierunku, a na jego bramce pojawi się odpowiedni sygnał sterujący.
    Dwa tyrystory przeciwsobne umożliwiają sterowanie w obu połówkach sinusoidy.

    Tyrystor wyłącza się sam, kiedy prąd w obwodzie zanika i w przypadku obciążeń rezystancyjnych jest to ponowny moment przejścia sinusoidy U przez zero. W przypadku Obciążeń ze składową L, ten proces jest bardziej skomplikowany i zachodzi do zjawisk komutacyjnych.

    Polecam Literaturę:
    Tunia H., Winiarski B.: „Podstawy energoelektroniki”
    Barlik R., Nowak M.: „Technika tyrystorowa”
    Pawlaczyk L., Załoga Z.: „Energoelektronika ćwiczenia laboratoryjne”
    Frąckowiak L.: „Energoelektronika”
    Bajorek Z.: „Maszyny elektryczne”
    Tunia H., Winiarski B.: „Energoelektronika w pytaniach i odpowiedziach”

    Dodano po 12 [minuty]:

    Jeżeli chodzi o samo wykonanie fizyczne, to w tym przypadku zaprezentowany układ nie da rady przy 50A (złącza itd). Natomiast sam układ jest tak zaprojektowany. Dodatkowo pamiętajcie, że silnik asynchroniczny może pobrać prąd rozruchowy Ir=8-10xIn. Czas w jakim będzie on płynął zależy od warunków rozruchu. I z 10A może zrobić się 100A w czasie np 3-4sekund. Wykorzystane przewody do połączeń obwodu mocy to 4mm2, zatem teoretycznie można ciągnąć stale jakieś 35A. Niestety w prezentowana wersja, nie ma dostosowanych gniazd. Stycznik starego typu TSM również w pracy ciągłej może transportować 16A...

    Z tyrystorów łatwiej odprowadzić prąd, a po pewnych przeróbkach można zrobić prostownik sterowany. Dodatkowo Tyrystory mają tą przewagę nad Triakami, że mają lepsze parametry stromości narastania prądu blokowania i prądu przewodzenia. Triaki dobże się sprawdzają w obwodach jednofazowych o charakterze R.

    Istnieją różne odmiany konfiguracji elementów sterujących, od triaka, do tyrystorów przeciwsobnych poprzez mieszanki diodowo-tyrystorowe.

    Dwa optotriaki zastosowane by zwiększyć wytrzymałość na przebicie. W takich układach, jestem niestety zwolennikiem przewymiarowania, czyli dobierania odpowiedniego zapasu, współczynnika bezpieczeństwa. Ten konkretny ma Vdrm=600V, a teoretycznie komponenty powinny być dobrane na U=1200V, tak aby wytrzymać szpilki napięcia. Dodatkowym zabezpieczeniem jest warystor na napięcie 510V.

    Produkty, tzw chińszczyzna mają ten współczynnik niski, stąd ich częsta awaryjność.
  • #5
    CosteC
    Poziom 28  
    Układ sterowania jest pełen przewymiarowanych elementów sąsiadujących z niedowymiarowanymi.
    Zabezpieczasz nadmiarowe optotriaki, nie zabezpieczasz tyrystorów niczym poza gasikiem
    Zasilacz ma bezsensowne bezpieczniki ale brakuje zabezpieczeń przepięciowych.
    Nie wyjaśniasz co cię kierowało przy tworzeniu tej konstrukcji, Jak dobrałeś elementy, nie podajesz nawet co to za elementy. Trudno uznać taki projektza godny zaufania

    Polecasz literaturę:
    Tunia H., Winiarski B.: „Podstawy energoelektroniki" rocznik 1975,
    Barlik R., Nowak M.: „Technika tyrystorowa” rocznik 1983
    Frąckowiak L.: „Energoelektronika” z 1978.
    Bardzo klasyczne pozycje. I dosyć antyczne. Ale trudno zauważyć abyś się nią inspirował. Twój układ niczego klasycznego nie przypomina. Niczego dobrze zaprojektowanego też, niestety bo jak można dać normalny rezystor 0.25 W w szereg z warystorem który może pochłonąć pewnie z 40 J? Przewymiarowanie paru elementów nie jest rozwiązaniem.
  • #6
    LiutenetMaria
    Poziom 28  
    CosteC napisał:
    Polecasz literaturę:
    Tunia H., Winiarski B.: „Podstawy energoelektroniki" rocznik 1975,
    Barlik R., Nowak M.: „Technika tyrystorowa” rocznik 1983
    Frąckowiak L.: „Energoelektronika” z 1978.


    Antyczne... to podstawy...Właśnie wtedy układy tyrystorowe przeżywały boom.

    1) Jakie znasz zabezpieczenia tyrystorów w takich układach? Ukłąd budowałem 10 lat temu. Może teraz istnieją jakieś inteligentne układy.
    2) Jakie elementy wymagają wyjaśnienia? Tyrystor jest w opisie. D i Vr można dobrać.
    3) Który rezystor 0,25W jest źle dobrany?
    4) Jakie zabezpieczenie przepięciowe dobrał byś do tego zasilacza?

    CosteC napisał:
    Ale trudno zauważyć abyś się nią inspirował. Twój układ niczego klasycznego nie przypomina.


    Tutaj możesz spojrzeć na wycinek z dokumentu AN4607 STMicroelectronics:
    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    Główna różnica- Transil zamiast warystorów.
  • #7
    CosteC
    Poziom 28  
    Piszesz że tyrystor to BTW67, widzę je tylko w obudowie RD91, a u ciebie TOP3 na radiatorze.
    Warystora nie podajesz ale jakiś wlutowałeś. Wielki dosyć, taki ze 40 J. Ogólnie schemat bez wielu detali.

    Przepięcia to też ciekawa sprawa. Nie piszesz nic o aplikacji, ale tyrystory są na 32 A rms. Gdybyś użył silnik z prądem nominalnym 15 A to jest to około 10 kW. Dużo jak na dom, gdzie zakłada się drugą kategorię przepięciową. Załóżmy trzecią bo czwarta to bezpośrednie przyłącze. Czyli 4 kV 1.2/50 us co najmniej. Zapewne uszkodzi zasilacz i na pewno wyzwoli tyrystory. Bo zabezpieczyłeś optotriaki a nie bramki tyrystorów.
  • #8
    LiutenetMaria
    Poziom 28  
    CosteC napisał:
    Piszesz że tyrystor to BTW67, widzę je tylko w obudowie RD91, a u ciebie TOP3 na radiatorze.
    Warystora nie podajesz ale jakiś wlutowałeś. Wielki dosyć, taki ze 40 J. Ogólnie schemat bez wielu detali.


    Przepraszam, to moje niedopatrzenie. BTW67 i BTW 69 do dokładnie te same tyrystory, różniące się jedynie obudową. Mają wspólną kartę parametrów od producenta.

    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    CosteC napisał:

    Przepięcia to też ciekawa sprawa. Nie piszesz nic o aplikacji, ale tyrystory są na 32 A rms. Gdybyś użył silnik z prądem nominalnym 15 A to jest to około 10 kW. Dużo jak na dom, gdzie zakłada się drugą kategorię przepięciową. Załóżmy trzecią bo czwarta to bezpośrednie przyłącze. Czyli 4 kV 1.2/50 us co najmniej. Zapewne uszkodzi zasilacz i na pewno wyzwoli tyrystory. Bo zabezpieczyłeś optotriaki a nie bramki tyrystorów.


    Przyznaję, układ można by doposażyć w odpowiedni transil, tak jak na schemacie, choć nie jestem do końca przekonany, że należy.
    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.

    Cytat:
    Zasilacz ma bezsensowne bezpieczniki ale brakuje zabezpieczeń przepięciowych.


    Co kwestii bezsensowności bezpieczników w obwodzie transformatora, wzorowałem się na schemacie, np Unitra Tosca AWS307:
    Trójfazowy Soft Start Tyrystorowy do rozruchu obciążeń typu L i R.


    Proszę, odnieś się też do poprzednich Twoich uwag:
    1) Jakie znasz zabezpieczenia tyrystorów w takich układach? Ukłąd budowałem 10 lat temu. Może teraz istnieją jakieś inteligentne układy.
    2) Jakie elementy wymagają wyjaśnienia? Tyrystor jest w opisie. D i Vr można dobrać.
    3) Który rezystor 0,25W jest źle dobrany?
    4) Jakie zabezpieczenie przepięciowe dobrał byś do tego zasilacza?
  • #9
    CosteC
    Poziom 28  
    1) Zależy od aplikacji. Np jakiego przepięcia spodziewasz się od strony zabezpieczenia przeciążeniowego? Palący się bezpiecznik spokojnie generuje 2kV, a rozłączenie indukcyjności przewodów i silnika może dać więcej. Nie podałeś założeń, na CAT III bym dobierał, dla impulsu 4 kV Chociaż może wymagania łączeniowe są dominujące.
    2) Można dobrać. Nie dobrałeś czyli jak dla mnie dobrałeś źle. Warystora widoczne na zdjęciach jednak jakoś dobrałeś tylko je utajniasz.
    3) R19. Bierze na siebie cały prąd po wyzwoleniu warystorów. W nocie ST jest dobrze, u ciebie źle.
    4) Inspirowanie się antycznymi polskimi produktami jest może patriotyczne ale czy mądre. Masz mały transformatorem, nie napisałeś jaki, jakie bezpieczniki. W ogóle to bezpieczniki na stronie wtórnej się spalą przy zwarciu na wyjściu? .. Jak chodzi o zabezpieczenie przepięciowe to warystor chociaż bym dał.

    Literatura antyczna, ale po polsku "Zabezpieczenia diod i tyrystorów"
    Żyborski, Lipski. 1979. Metodologia pokazana nieźle, obliczenia też.

    Smutne, że po polsku mało co się publikuje teraz.
  • #10
    Rafał 116
    Poziom 17  
    LiutenetMaria napisał:
    Przyznaję, układ można by doposażyć w odpowiedni transil, tak jak na schemacie, choć nie jestem do końca przekonany, że należy.

    Bardzo dobry pomysł. ST ma w ofercie triaki z wbudowanym systemem antyprzepięciowym który uruchamia triaka podczas przepięcia żeby zjadł sobie to przepięcie.
    LiutenetMaria napisał:
    Jakie znasz zabezpieczenia tyrystorów w takich układach?

    Najlepiej wstawić zwykły warystor ale zabezpieczający triak wykonawczy a niekoniecznie sterujący. Wspomniałeś że układ służy między innymi do rozruchu silników a indukcyjność przy większym prądzie powoduje ogromne przepięcia które mogą uszkodzić tyrystory.
    LiutenetMaria napisał:
    Może teraz istnieją jakieś inteligentne układy.

    Mówiąc o triakach ACS/ACST myślę że można po części powiedzieć że są to inteligentne układy zabezpieczające.
    Na razie nie udało mi się znaleźć w ofercie znanych mi sklepów tych elementów ale można w sumie złożyć je samemu.
    LiutenetMaria napisał:
    Jakie zabezpieczenie przepięciowe dobrał byś do tego zasilacza?

    Wybór jest spory. Trzeba by określić maksymalne napięcie tyrytorów, dopuszczalną stromość narastania napięcia z przepięcia i określić najgorsze warunki pracy układu czyli indukcyjność oraz maksymalny prąd układu.
    Przeglądając snubbery firmy Okaya natrafiłem na opis sposobu dobierania zabezpieczeń jednak producent wspomniał że obliczenia są skomplikowane i w większości przypadków najlepiej dobrać empirycznie. Była również tabelka z przybliżonymi wartościami dla określonych maksymalnych prądów jednak teraz nie mogę znaleźć.