/ / Kuorman tasaaminen sähkökäytöissä

Kuorman tasaaminen sähkökäytöissä

Määritelmä: Kuorman tasaaminen on prosessin tasoitusvaihteleva kuormitus. Vaihteleva kuormitus vetää suurta virtaa syöttölaitteelta huipun aikana ja aiheuttaa myös suuren jännitehäviön järjestelmässä, jonka vuoksi laite voi vaurioitua. Kuormituksen tasauksessa energia varastoidaan kevyellä kuormituksella, ja tätä energiaa hyödynnetään huippukuormituksen aikana. Täten sähkön syöttöjännite pysyy vakiona.

Kuorman vaihtelu tapahtuu enimmäkseen joissakinasemat. Esimerkiksi puristuskoneessa tarvitaan suuri vääntömomentti lyhyeksi ajaksi. Muussa tapauksessa vääntömomentti on nolla. Muita esimerkkejä ovat valssaamo, edestakaisin liikkuva pumppu, suunnittelukoneet, sähköinen vasara jne.

Sähkökäyttöisissä laitteissa kuorman vaihtelu tapahtuulaajalla alueella. Suurimpien vääntömomenttien kysynnän toimittamiseksi sähkökäyttöisille moottoreille tulisi olla korkeat arvot, ja myös moottori vetää pulssivirtaa syöttölaitteesta. Pulssivirran amplitudi aiheuttaa linjajännitteen vaihtelun, joka vaikutti toiseen linjaan yhdistettyyn kuormitukseen.

Kuorman tasausmenetelmä

Kuorman vaihtelun ongelma voidaan ratkaistakäyttämällä vauhtipyörää. Lentävä pyörä on asennettu moottorin akseliin ei-käänteisissä käyttölaitteissa. Vaihtuvassa nopeudessa ja käännettävässä taajuusmuuttajassa vauhtipyörää ei voi asentaa moottorin akseliin, koska se lisää taajuusmuuttajan ohimenevää aikaa. Jos moottoria syötetään moottorigeneraattorikokoonpanosta, moottorin generaattorin akseliin asennettu vauhtipyörä ja siten tasaantuu lähteen kuorma, mutta ei kuormitus moottoriin.

Kun kuorma on kevyt, vauhtipyörä kiihtyyja tallentanut syötöstä peräisin olevan ylimääräisen energian. Huippukuorman aikana lentävä pyörä hidastaa ja syöttää varastoidun energian kuormitukseen syöttöenergian kanssa. Näin ollen teho pysyy vakiona ja kuormitustarve vähenee.

Kuormituksen tasaamiseen vaadittava lentopyörän inertin momentti lasketaan seuraavasti. Harkitse lineaarisen moottorin kierrosnopeuskäyrää, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty.

kuorma-tasaus-yhtälön-1
Oletetaan, että moottorin vaste on hidas suuren inertin vuoksi ja siten sovellettavissa ohimenevään toimintaan. Erota yhtälö (1) ja kerro molemmat puolet J: llä (inertian hetki).

kuorma-tasaus-yhtälön-2
Missä Τm on moottorin mekaaninen aikavakio. Se on aika, joka tarvitaan moottorin nopeuden muuttamiseen (ωM0 - ωm) kun moottorin vääntömomentti pidetään vakiona nimellisarvolla ᴛR. Yhtälöstä (2) ja (3)

kuorma-tasaus-yhtälön-3
Tarkastellaan jaksoittaista kuormitusmomenttia, joka koostuu yhdestä suuresta kuormitusjaksosta vääntömomentilla Tlh ja kesto sekä yksi kevyt kuormitusjakso vääntömomentilla Tll ja kesto tl

kuorma-tasaus-equaiton-4
Missä Tmin on moottorin vääntömomentti t = 0, joka on myös hetkellinen, kun raskas kuorma Tlh sovelletaan. Jos moottorin vääntömomentti on raskaan kuormitusjakson lopussa Tmax, sitten yhtälöstä (6)

kuorma-tasaus-yhtälön-5
Yhtälön (5) ratkaisu valon kuormitusjaksolle, jossa alkuperäinen moottorin vääntömomentti on yhtä suuri kuin Tmax on

kuorma-tasaus-yhtälön-6
missä t = t - th

Kun moottori toimii vakaassa tilassa, moottorin vääntömomentti syklin lopussa on sama kuin syklin alussa. = tl, T = tmin. Korvaa yhtälössä (8)

kuorma-tasaus-yhtälön-7
Yhtälöstä (7)

kuorma-tasaus-yhtälön-7
Yhtälöstä (4) ja (10)

kuorma-tasaus-equaiton-9
Myös yhtälöstä (9)

kuorma-tasaus-yhtälön-10
Yhtälöstä (4) ja (11)

kuorma-tasaus-yhtälön-11
Vaaditun vauhtipyörän hitausmomentti voidaan laskea joko yhtälöstä (11) ja (12)

kuorma-tasaus-yhtälön-12
Kun W on pyörän paino (Kg) ja R on säde (m).

Huomautus: Hitausmomentti on pyörivän rungon kulmahäiriö. Se on massan ja neliön etäisyys pyörimisakselista.

Lue myös: