PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ

1. Principiul conversiei electromecanice. Sursă de alimentare CIRCUIT DEFORŢǍ CONVERTOR ELECTROMECANIC ENERGIE ELECTRICǍ dWel Element de execuţie ENERGIE TERMICǍ dWterm Schema bloc a unui sistem de acţionare electrică ENERGIE INTERMEDIARǍ dWInt ENERGIE MECANICǍ dWmec PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ STRUCTURA SISTEMELOR DE ACTIONARE ELECTRICA CEM - CURS 9

2. PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Datorate convertorului electromecanic (masinii electrice) Datorate circuitului de forta Perturbatii in sisteme de actionare electrica Conductive Capacitive Inductive CEM - CURS 9

3. DE E 3 3 2 4 2 4 5 1 5 1 8 6 8 6 7 7 PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ • PERTURBATII DATORATE SISTEMULUI PERII-COLECTOR - timpul de comutatie CEM - CURS 9

4. A Tensiune [V] B Timp [s] PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Indepartarea periei de muchia lamelei Variaţie de curent Variaţie de flux Aparitia în circuit a unei tensiune de autoinducţie Menţine arcul în comutare. Tensiunea la bornele unui motor de c.a. cu colector CEM - CURS 9

5. IMC1 IMN L1 Cp CL UMN UMC1 Cp IMN N IMC2 UMC2 CL IMC P PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Apariţia perturbaţiilor conductive la motoarele cu colector CEM - CURS 9

6. Convertor de maşină Maşina electrică Convertor de reţea Cabluri de alimentare Transformator Potenţialul pământului Curent de mod normal Curent de mod comun Structura unui sistem de acţionare electrică cu principalele căi de închidere ale curenţilor perturbatori. PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ • PERTURBATII CONDUCTIVE IN SISTEME DE ACTIONARE CU ALIMENTARE PRIN CONVERTOR DE PUTERE CEM - CURS 9

7. PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Carcasa masinii Miezul statoric Inel exterior Bilele lagarului Inel interior Arborele masinii Capacitati parazite intre spirele infasurarii Capacitati parazite datorate lagarelor Capacităţi parazite în masini electrice CEM - CURS 9

8. Stările invertorului de tensiune V1(1,0,0) V2(1,1,0) V6(1,0,1) V0(0,0,0) V7(1,1,1) V3(0,1,0) V5(0,0,1) V4(0,1,1) PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Aparitia potentialelor de mod normal si de mod comun la trecerea dintr-o stare a invertorului in alta CEM - CURS 9

9. Înfăşurările maşinii Înfăşurările maşinii Cablurile de legătură Cablurile de legătură Capacităţi parazite Capacităţi parazite Cablul de legătură la masă Cablul de legătură la masă PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Curentul de mod normal şi curentul de mod comun în sisteme de acţionare electrică cu masini electrice trifazate alimentate prin invertoare de putere CEM - CURS 9

10. Model de înaltă frecvenţă al unei celule de comutaţie a unui invertor LW1 RW1 Radiator Radiator Cg1 LD1 RG1 LWC RG1 CCE CEL Sursa de tensiune Sursa de tensiune VG1 LS1 VG1 LEL LCE R R LSD REL RCE CEL CCE RG2 Cg2 LC LD2 LC RG2 VG2 RC VG2 RC LS2 LW2 RW2 Sarcina Sarcina PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ CEM - CURS 9

11. |Zt| Condensator ideal LP 20dB/decadă RP fr lgf PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ • inducţantele parazite ale cablurilor de legătură (Lw), care afectează valoarea inductanţei totale a buclelor de circuit şi depind de tipul convertorului. Pot fi evaluate analitic, iar valorile uzuale se încadrează între 5 şi 20 nH ; • inductanţele parazite ale condensatoarelor, a căror valoare se poate determina numai prin măsurători. Valorile tipice sunt de 520 nH pentru condensatori ceramici şi de 30100 nH pentru condensatori electrolitici; • capacităţi parazite între celulă şi masă, introduse prin radiatorul legat la masă. Valorile acestor capacităţi pot fi calculate analitic, fiind dependente de mărimea şi geometria dispozitivelor de putere. Schema electrică echivalentă a unui condensator realşi variaţia impedanţei echivalente a acestuia în domeniul frecvenţa. CEM - CURS 9

12. LW1 RW1 Radiator LD1 Cg1 IMN LWC CCE CEL LS1 LEL LCE R Sarcina LSD REL RCE Cg2 LD2 LC RC IMN LS2 RW2 LW2 PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Curentul de mod normal şi cele două bucle de rezonanţă într-o celulă de comutaţie a unui convertor de putere (pentru radiator nelegat la masa) CEM - CURS 9

13. IMC1 RW1 LW1 Radiator Cg1 LD1 LWC CCE LWp CEL LS1 LEL LCE RWp R LSD REL RCE Cg2 LD2 LC RC LS2 RW2 LW2 Sarcina IMC2 PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Curentul de mod comun într-o celulă de comutaţie a unui convertor de putere (cu radiatorul legat la masa) CEM - CURS 9

14. PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ • Model de înaltă frecvenţă al unei maşini electrice Pe cale experimentala Pe cale teoretica Confruntare si completare reciproca Model final CEM - CURS 9

15. Zfn Nul Fază Zfp/2 Zfp/2 Pământare PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ • Determinarea experimentala Zfp Zfn neutru pământare Definirea experimentală a impedanţelor echivalente din circuitul de înaltă frecvenţă al unei maşini electrice CEM - CURS 9

16. Conductorul bobinei (N spire) dw Dh Aer Miez magnetic din tole Aer Dc Ds h dg+2da h (a) (b) Topologia unei bobine (a) şi secţiunea transversală a crestăturii în care este plasată aceasta (b). PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ • Determinarea teoretica CEM - CURS 9

17. RP1 RP2 RL2 L1 RL1 L2 C2 RC2 C1 RC1 Cg Cg Rg Rg Circuit electric de înaltă frecvenţă al unei bobine. PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ RL1, respectiv RL2 - rezistenţele de curent alternativ ale porţiunilor de bobină considerate Rp1, respectiv Rp2- rezistenţele ce echivaleaza pierderile în fier C1, respectiv C2– capacitatile parazite ale spirei Cg – capacitate parazita intre infasurare si masa Rc1, respectiv Rc2siRg- modelează fenomenele disipative datorate curentilor de înaltă frecvenţă şi pierderile în dielectricul condensatorului CEM - CURS 9

18. Zfn neutru Zfp pământare RP RL L A RC C Cg M M RP RL L B RC C 3Cg M RP Cg Cg RL L C RC C Modelul de înaltă frecvenţă al unei maşini de inducţie PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ CEM - CURS 9

19. RP L R Cs f n Cp Cp p PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Modelul simplificat de înaltă frecvenţă al unei faze a maşinii de inducţie CEM - CURS 9

20. PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Valori ale parametrilor schemei electrice de inalta frecventa la o masina de inductie in functie de putere CEM - CURS 9

21. Probe de curent de înaltă frecvenţă Invertor de tensiune Reţea LISN Maşina de inducţie LISN(a) Sursa de c.c. LISN(b) ia , ib iA, iB, iC PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Determinarea experimentală a curenţilor de mod normal şi de mod comun în sisteme de acţionare cu maşini de inducţie CEM - CURS 9

22. iA iA iB iB (b) iC iC Mod comun Mod normal PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ ia ia (a) ib ib CEM - CURS 9

23. PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ • Curenţii de lagăr în maşinile electrice Disimetrii magnetice Flux axial diferit de zero Aparitia unei diferente de potential intre cele doua capete ale arborelui Excentricitati ale rotorului Potential de arbore Descarcari electrostatice (rulmentul se comporta ca un condensator cilindric) Curenti de lagar Modificari chimice ale lubrifiantului Temperaturi locale ridicate Deteriorarea in timp a caii de rostogolire prin coroziune Reducerea vietii rulmentului CEM - CURS 9

24. PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Determinarea curentilor de lagar Sisteme experimentale de masurare Sisteme teoretice (pe baza de modele matematice si scheme echivalente) CURENTI DE LAGAR Componenta de conductie (datorata potentialului de mod comun) Componenta capacitiva (datorata descarcarilor electrostatice) CEM - CURS 9

25. PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Viteza mare Formarea unei pelicule de lubrifiant (echivalentul dielectricului unui condensator) Apar curenti de descarcare electrostatica Componenta capacitiva (datorata descarcarilor electrostatice) CEM - CURS 9

26. MIEZ ROTORIC Curent de lagar Infasurare statorică MIEZ STATORIC PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Principalele cai capacitive care au legatura directa cu aparitia curentilor de lagar Capacitate parazita infasurare statorica – arborele masinii Capacitate parazita infasurare statorica – miez rotoric(2.5 - 5 nF) Capacitate parazita infasurare statorica – carcasa masinii (5-10nF) CEM - CURS 9

27. Ciri ZMC Zrulment Csri Cisi PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Schema electrica echivalenta cu parametri distribuiti pentru sistemul masina de inductie – invertor de tensiune pentru studiul curentilor de lagar. CEM - CURS 9

28. LMC Csr Zserie RMC Rrulment VMC Zparalel Csc Crc Crulment Cabluri de alimentare PERTURBAŢII CONDUCTIVE ÎN SISTEME DE ACŢIONARE ELECTRICĂ Masina Rulment-lagar Schema electrica echivalenta de mod comun cu parametri restransi pentru sistemul masina de inductie – invertor de tensiune pentru studiul curentilor de lagar. CEM - CURS 9