Kawalan Laju Dengan Voltan Stator Boleh-Ubah BAB 4 Kawalan Laju Dengan Voltan Stator Boleh-Ubah

PENGENALAN Kita boleh mengubah kelajuan motor aruhan sangkar tupai tiga fasa dengan mengubah voltan stator. Kaedah ini adalah menyerupai kaedah kawalan fasa yang dijana untuk mengawal kelajuan motor AT. Kaedah ini juga secara khususnya berguna untuk motor memacu kipas penghembus (blower) ataupun pam kawalan suis empar. Rajah 7.1 di bawah menunjukkan stator disambungkan ke voltan bolehubah (variable) tiga fasa pengubah auto.

PENGENALAN Rajah 7.1 : Kelajuan bolehubah motor kipas penghembus (blower).

PENGENALAN Jika sebuah motor memutarkan sebuah kipas, kelajuan boleh diubah dalam lengkungan julat yang luas dengan cara menukar voltan pengkalan pada stator voltan pangkalan (terminal boleh diubah nilainya dengan menggunakan peranti thyristor. Sistem ini dipanggil Pengawal Voltan Arus Ulangalik.

LITAR KAWALAN VOLTAN MENGGUNAKAN TIRISTOR Terdapat 2 kemungkinan dalam mengawal kelajuan dengan mengubah voltan iaitu : i) dengan menggunakan triak ii) dengan menggunakan tiristor (SCR) belakang ke belakang Kita boleh mengantikan voltan bolehubah pengubah auto dengan tiga set tiristor disambungkan belakang kebelakang seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.2.

LITAR KAWALAN VOLTAN MENGGUNAKAN TIRISTOR RAJAH 7.2 : Kawalan kelajuan voltan bolehubah motor aruhan sangkar tupai

CIRI LENGKUNG DAYAKILAS MELAWAN KELAJUAN BAGI MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI RAJAH 7.3 : Lengkung dayakilas- kelajuan bagi motor kipas pada voltan kadaran (1), 50 % voltan kadaran (2) dan ciri- ciri kipas (3)

CIRI LENGKUNG DAYAKILAS MELAWAN KELAJUAN BAGI MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI Pada voltan kadaran, ciri dayakilas-kelajuan motor ditunjukkan melalui lengkung 1 pada Rajah 7.3. Untuk memudahkan lakaran, lengkung ditunjukkan seperti dua garis lurus. Jika separuh voltan kadaran diberikan, kita akan memperolehi lengkung 2 kerana dayakilas adalah berkadar terus dengan kuasa dua bekalan, maka dayakilas dalam lengkung 2 cuma satu per empat (¼) daripada dayakilas yang serupa dalam lengkung 1. Maka dayakilas kian menurun (breakdown) daripada 200% ke 50%. Dalam erti kata lain, dayakilas pada kelajuan 60% menurun daripada 175% hingga 43.75%.

CIRI LENGKUNG DAYAKILAS MELAWAN KELAJUAN BAGI MOTOR ARUHAN SANGKAR TUPAI Beban dayakilas kipas penghembus (blower) berubah menghampiri kuasa dua kelajuan Jenis ciri-ciri ini ditunjukkan melalui lengkung 3 yang di tindihkan dalam lengkung dayakilas kelajuan motor. Maka pada kadaran voltan, persilangan lengkung 1 dan 3 menunjukkan kipas penghembus bergerak pada 90% kelajuan segerak. Dalam ertikata lain, pada separuh voltan kadaran, kipas penghembus berputar pada 60% kelajuan segerak. Dengan mengurangkan voltan, kita boleh membuatkan kelajuan menjadi perlahan seperti yang kita kehendaki.

URUTAN PEMICUAN TIRISTOR BAGI MENGAWAL VOLTAN Untuk menghasilkan voltan kadaran melintangi motor, tiristor masing-masing dipicu dengan kelewatan  bersamaan dengan sudut fasa mengekor yang mungkin wujud jika motor disambung terus ke talian. Rajah 7.4 (a) menunjukkan arus dan voltan talian ke neutral untuk fasa A. Tiristor pada fasa B dan C dipicu serentak kecuali untuk kelewatan tambahan 120 dan 240 masing-masing. Untuk mengurangkan voltan motor, kita melewatkan picuan sudut . Sebagai contoh, untuk mendapatkan 50% voltan kadaran, semua denyut dilewatkan lebih kurang 100. Keputusan bentuk gelombang dan arus untuk fasa A ditunjukkan dalam Rajah 7.4 (b). Dalam keadaan sebenar, kedua-dua voltan dan arus mengherot (distorted) dan arus mengekori voltan. Herotan menambahkan kehilangan dalam motor berbanding dengan kaedah pengubah auto.

URUTAN PEMICUAN TIRISTOR BAGI MENGAWAL VOLTAN Tambahan pula, faktor kuasa adalah rendah disebabkan oleh sudut mengekor () fasa adalah besar. Dengan mengambil kira kehilangan kuasa (I2R) di mana I adalah arus dan R adalah rintangan serta faktor kuasa yang rendah, jenis kawalan kelajuan elektronik ini hanyalah sesuai untuk motor berkadaran di bawah 20 kuasa kuda (k.k.).

BENTUK GELOMBANG ARUS FASA DAN VOLTAN FASA PADA VOLTAN KADARAN RAJAH 7.4 (a) : Bentuk gelombang arus dan voltan fasa pada voltan kadaran

BENTUK GELOMBANG ARUS FASA DAN VOLTAN FASA PADA VOLTAN KADARAN RAJAH 7.4 (b): Bentuk gelombang arus fasa dan voltan fasa pada 50% voltan kadaran

LITAR PENGAWALAN 1 FASA JENIS TIRISTOR

LITAR PENGAWALAN 1 FASA JENIS TIRISTOR Merujuk Rajah 7.5, dengan mengubah sudut picuan akan mengubah nilai ppgd voltan bekalan stator. - Voltan ppgd akan menurun dengan menaikkan sudut picuan, yang akan menurunkan sudut pengalirannya. Proses ini akan sebabkan gelombang sinus terpotong-potong dan stator akan menerima gel sinus yang terpotong-potong.

LITAR PENGAWALAN 1 FASA JENIS TIRISTOR Dengan itu, kandungan harmonik dalam voltan bekalan akan menjadi tinggi. Pemacu jenis ini hanya sesuai untuk motor lebih besar dari 100 kuasa kuda. Mengawal motor aruhan dengan mengubah voltan bekalan adalah berbeza daripada mengawal motor at kerana mengubah voltan stator akan mengubah slip motor aruhan. Dalam motor aruhan biasa, kawalan kelajuan voltan stator bolehubah akan memberi perubahan sebanyak 10% sehingga 15% sahaja.

OPERASI KAWALAN VOLTAN STATOR JENIS 1 FASA Merujuk Rajah 7.2 di atas, yang menunjukkan pengawal voltan au 1 fasa yang membekalkan beban beraruhan. Tiristor T1 dipicu pada sudut α dan tiristor T2 akan dipicu pada sudut (π + α). Apabila T1 dipicu pada sudut α , voltan bekalan disambungkan terus melintangi beban menjadi Vout = V pada ketika t = α. Arus beban Io akan meningkat pada α dan merosot ke sifar pada β seperti Rajah 7.5 di bawah.

OPERASI KAWALAN VOLTAN STATOR JENIS 1 FASA Vin Vo Io Rajah 7.5 : Lengkuk Vo, Io dan Vin untuk pengawal voltan stator dengan memicu pada sudut α

OPERASI KAWALAN VOLTAN STATOR JENIS 1 FASA Apabila T2 hidup pada (π + α), arus negatif mengalir dalam beban. Bentuk gelombang bagi voltan beban, Vo dan arus beban Io. Daripada Rajah 7.5, jelaslah bahawa voltan Vo muncul melintangi beban i. pada masa ωt = α hingga ωt = β untuk T1 ii. pada masa ωt = π + α hingga ωt = π + β untuk T2 Kitaran ini akan berulangan, dengan cara ini, voltan pangkalan pada pemegun motor aruhan boleh diubah untuk mengawal kelajuan motor tersebut.

OPERASI KAWALAN VOLTAN STATOR JENIS 1 FASA Beban (R + jωL) yang melintangi voltan muncul Vo, bolehlah dianggap sebagai mewakili motor aruhan dan jika galangan beban ditulis sebagai Beban = R + jω = iaitu  = tan-1 (ωL/R) analisis menunjukkan jika sudut picuan α dilaraskan supaya α = . Jika α = , Io akan berbentuk gel sinus. Jika α =  , Io akan berbentuk gel lain.

OPERASI KAWALAN VOLTAN STATOR JENIS 1 FASA Setiap tiristor boleh dipicu selama 180 darjah dan voltan bekalan yang diterima adalah bekalan maksima yang dapat diterima oleh beban. Jika isyarat picuan tiristor diubah, voltan yang dihasilkan beban turut berubah dan akan mengubah kelajuan motor. Bagi motor aruhan 3 fasa, pengawal voltan au tiga fasa mestilah digunakan iaitu 2 tiristor bagi setiap fasa. Jumlah tiristor yang diperlukan utk motor berputar dalam sehala adalah 6 tiristor.