Tristörlü bir inverterde komütasyon şartlarının iyileştirilmesi ve bu inverterle asenkron motorun sürülmesinde harmonik kayıpların incelenmesi

Abstract

ÖZET Ûç fazlı kısa devre rotorlu asenkron motorun gerilim / frekans oranı sabit tutulmak suretiyle yapılan hız ayarında, en çok kullanılan de kıyıcılar ile inverter devreleri literatür bilgilerine dayanarak incelenmiş ve komütasyon şartları iyileştirilerek gerçekleştirilen ûç fazlı köprü montajlı tristörlü inverter devresi teorik etûdleri ile birlikte gerçekleştirilmiştir. Tristörlü inverterlerde Ud giriş geriliminin ayarlı olmasından dolayı meydana gelen komütasyon güçlüklerini önlemek amacıyla Ud geriliminden bağımsız olarak söndürme kondansatörlerini şarj etmek üzere iki adet de gerilim kaynağı ilave edilmiştir. Bu sayede Ud gerilimi ne olursa olsun komütasyonun en az kaynak geriliminde meydana gelmesi sağlanmıştır. Böylece gerçekleştirilen inverter devresinin giriş geriliminden ve yükün özelliklerinden etkilenmeden çalıştığı gözlenmiştir. Komûtasyon şartları iyileştirilerek gerçekleştirilen ûç fazlı köprü tipi inverter devresinin kullanıldığı kontrolsuz doğrultucu - de kıyıcı - inverter grubu ile kısa devre rotorlu asenkron motor hız kontrol sisteminin laboratuarda uygulaması yapılmıştır. Teorik olarak yapılan hesap ve incelemelerle uygulama devresinden ölçü aletleri ve osiloskop ile alınan sonuçların uyum içinde oldukları görülmüştür. Asenkron motorun, statorunun sargı dağılımının sinusoidal olmamasından dolayı meydana gelen mmk uzay harmonikleri ve sinusoidal olmayan bir gerilimle beslenmesinde aynı anda meydana gelen uzay ve zaman harmonikleri teorik olarak incelenmiştir, inverter devreleri sinusoidal olmayan gerilim ürettiklerinden, inverterle beslenen asenkron motorlarda uzay harmonikleri ihmal edilerek, zaman harmoniklerinin meydana getirdiği ilave kayıplar ile harmonik momentlerin ifadeleri çıkarılmıştır. Asenkron motor nominal değerlerinde inverterden ve sinusoidal şebekeden beslenerek ölçü aletlerinden ölçülen değerler yardımıyla inverterle beslemedeki ilave kayıplar hesaplanmıştır, ölçü aletleri ile harmonik büyüklükler yeterince hassas olarak ölçülemediğinden, yukarıda belirtilen iki farklı çalışma durumu için motorun ısınma eğrileri yardımıyla inverter çalışmadaki ilave kayıplar hesaplanmış ve motorun verimi bulunmuştur.

SUMMARY Inverter circuits and those dc choppers which are most widely used in the constant voltage / frequency ratio speed control of the three - phase squirrel cage induction motor have been analysed through related literature. A three - phase bridge type thyristor in verter circuit which is realised by improving the commutation condi tions has been constructed, along with its theoretical analysis. In order to eliminate the commutation difficulties that arise in thyristor inverters because of the input voltage Ud being adjustable, the commutation capacitors had to be charged independently from the voltage Ud, and for this purpose two dc voltage sources are added. Thus, the commutation is arranged to occur at least at the source voltage, whatever the value of the voltage Ud might be. The inverter circuit so devised is observed to operate without being influenced by the input voltage and the load characteristics. The squirrel cage induction motor speed control system com prising an uncontrolled rectifier - dc chopper - inverter set is imple mented in the laboratory, using the three phase bridge type inverter circuit devised by improving the commutation conditions. It is ob served that the results obtained through the measuring instruments and oscilloscope during the experiments are in accord with the theoretical calculations and analyses conducted. The mmf space harmonics due to the nonsinusoidal distribution of the induction motor stator winding and the space and time har monics produced simultaneously when the supply voltage is non- sinusoidal voltages, mathematical expressions are developed for the additional losses and harmonic torques caused by the time harmonics in inverter - fed induction motors, neglecting the space harmonics. The induction motor is supplied on one operation from the inverter and on another from the sinusoidal supply network, and by means of the measurements taken the additional losses occurring in the case of the inverter - supplied operation are calculated. Since, however, harmonic quantities can not be measured with sufficient ac curacy by measuring instruments, the additional losses in the case of the inverter - supplied operation are then calculated, and the efficien cy of the motor determined, using the temperature rise curves of the motor plotted during the two different cases of operation mentioned above.