Verkkoon jarruttavan taajuusmuuttajan hyötysuhde

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin Metropolia Ammattikorkeakoululle. Työssä tutkittiin verkkoon jar-ruttavan taajuusmuuttajan hyötysuhdetta erilaisilla kuormituksilla ja generaattorin pyöri-misnopeuksilla. Mittaukset suoritettiin Metropolian sähkönkäytön laboratoriotiloissa, jossa perehdyttiin mittausten soveltuvuutta tuleville opiskelijoille. Tavoitteena oli tehdä mittauk-sista uusi laboratorioryhmätyö opiskelijoille ja antaa opettajille uusia ajatuksia uuden työn aikaansaamiseksi. Työssä pohdittiin oikeanlaista mittauskytkentää mittaustulosten aikaan-saamiseksi ja analysoitiin saadut tulokset.

Työn alussa tutustuttiin taajuusmuuttajan teoria osuuksiin käyttäen alan kirjallisuutta apuna. Teoria osuuksissa esitettiin taajuusmuuttajan peruskomponentteja, erilaisia ohjaustapoja ja erilaisia taajuusmuuttajan jarrutustapoja. Seuraavaksi esitettiin mittauskytkentä, jolla mittaukset suoritettiin. Työn loppuvaiheessa suoritettiin mittaukset käyttäen tasavirta-moottoria jonka akselin päässä oli oikosulkumoottori, joka pyörii generaattorina. Generaat-torin toiseen päähän kytkettiin Vaconin kaksi taajuusmuuttajaa, joista ensimmäinen toimii generaattorin kuorman antajana ja toinen jarrutusenergian verkkoon päin siirtävänä yksik-könä. Taajuusmuuttajien molemmille puolille asennettiin tehoanalysaattori, joka mittasi tehollisarvoja. Mitatuista tehollisarvoista voitiin laskea jarrutuksen hyötysuhde.

Työssä tehtyjen testien perusteella voitiin todeta, että jarruttavaa energiaa siirtyi verkkoon päin, mutta hyötysuhde jäi aika alhaiseksi. Syynä siihen oli, että generaattori oli liian pieni nimellisarvoiltansa ja alun perin mittaukset piti suorittaa isommalla tahtikoneella, mutta verkkoon jarrutusta ei saatu aikaiseksi tahtikoneen ollessa liian iso. Tämän takia jouduttiin tyytymään pienempään generaattoriin.

This final year project was carried out Metropolia University of Applied Sciences. In this thesis the idea was to study how frequency converter transfers regenerating energy to electrical network with different loads and generator speeds. The main objective was to determine frequency converters transfer efficiency. The tests were carried out in the Metropolia University of Applied Sciences electrical and energy technology laborato-ries.The goal was to examine if the tests are suitable for future students. The aim was to make a new laboratory tests for students to study and help teachers to create some new ideas for students to work with. The projects second main purpose was to consider the correct measuring circuit to obtain reliable test results, and analyze the results obtained.

The first part of this study explains the theoretical parts of frequency converter using litera-ture of this subject. Theoretical parts contain the basic components of the frequency con-verter, different control methods and ways to transfer regenerating energy. The Second part is the presentation of the measuring circuit which the tests were made for. The Final stage is the measurements. Measurements were carried out by using a DC-motor. In other end of the DC-motors axis is an induction motor, which spins as a generator. Two frequen-cy converters were installed to the other end of the generator. The first converter right after the generator acts as a load to the generator and the second converter is connected to the mains which transfer the power to the network. There is also a power analyzer connected in between the generator and the converter and the converter and the mains. The power analyzer gives important data, such as how the efficiency of the regeneration behaves on different loads and speeds.

The results show that the regenerating energy was born and the converter unit was able to transfer the energy to the mains, but efficiency was pretty low. The reason for bad efficien-cy is too small generator. At first the tests were to be made by bigger synchronous genera-tor but during the tests it was too big for the test. So tests were to be made by using a DC-motor and an induction motor.