1 / 61

Elektricne Ma ine 2 Matija Sokola Asinhrone Ma ine

Sadr?aj. Princip radaOsnovne relacije i ekvivalentna ?emaPokretanje i upravljanje brzinom Kriterijumi izboraIspitivanja zavr?enog motora. UVOD. Asinhrone ma?ine se najce?ce koriste kao motori. Tipicni su za manje i srednje snage, u velikim serijama.Standardizovani s obzirom na nominalne iz

darice
Download Presentation

Elektricne Ma ine 2 Matija Sokola Asinhrone Ma ine

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

    1. Elektricne Mašine 2 Matija Sokola Asinhrone Mašine Decembar 2010

    2. Sadržaj Princip rada Osnovne relacije i ekvivalentna šema Pokretanje i upravljanje brzinom Kriterijumi izbora Ispitivanja završenog motora

    3. UVOD Asinhrone mašine se najcešce koriste kao motori. Tipicni su za manje i srednje snage, u velikim serijama. Standardizovani s obzirom na nominalne izlazne snage, napon napajanja i fizicke dimenzije. Stoga su zamenljivi bez obzira na proizvodaca. Kad se napajaju iz stabilne mreže, brzina se malo menja pri promeni opterecenja – tzv. tvrda izlazna (mehanicka) karakteristika.

    4. UVOD Prednosti u odnosu na ostale vrste elektricnih mašina su: manja cena (zbog jednostavne konstrukcije), robusnost, pouzdanost i sigurnost u radu, lako održavanje, Nedostaci su vezani za: pokretanje, faktor snage i stepen iskorišcenja regulisanje brzine obrtanja u širokim granicama. Poslednjih 20 godina primena mikroprocesora i energetske elektronike omogucila je rad sa promenljivom brzinom.

    5. UVOD Rotor asinhrone mašine se u ustaljenom pogonu obrce brzinom manjom od brzine obrtnog magnetnog polja u medugvoždu, pa odatle potice naziv ove vrste mašina. Prema konstrukciji, asinhrone mašine se mogu svrstati u dve grupe: kavezni motori (jednofazni i trofazni), jeftiniji; kliznokolutni motori (sa namotanim rotorom), uvek trofazni.

    6. Jednofazni – za manje snage Jednofazni asinhroni motor je najcešce upotrebljavan motor na svetu. U mnogim uredajima - mašine za pranje veša, frižideri, aspiratori, ventilatori, itd. Visoko su pouzdani i prilicno ekonomicni.

    7. Jednofazni – za manje snage

    8. Spoljni izgled Niskonaponski standardan motor.

    9. Spoljni izgled Za velike snage - visokonaponski motori.

    10. Unutrašnji izgled

    11. Konstrukcija - stator Statorki namot, postavljen u žljebove magnetnog kola statora. Statorsko magnetno kolo – tanki laminirani magnetni limovi. Kucište iz tri dela: Srednji deo drži magnetno kolo statora, obicno sa rebrima da poboljša hladjenje Dva bocna poklopca u obliku zvona u kojima su ležišta za vratilo Ovakvo kucište je napravljeno od aluminijuma ili livenog gvožda. Dugacki šrafovi povezuju ova tri dela. Prikljucna kutija Noge i/ili prirubnica za pricvršcivanje motora za uredjaj/podlogu. Može da ima senzor pozicije ili brzine.

    12. Konstrukcija - rotor Namot rotora, u žljebovima magnetnog kola rotora kavezni (kratkospojeni višefazni) trofazni namotani. Rotorsko magnetno kolo – tanki laminirani magnetni limovi. Vratilo. Unutrašnji i spoljni ventilator. Ležajevi.

    13. Konstrukcija Kavezni

    14. Construction http://www.sea.siemens.com/step/templates/lesson.mason?motors:3:1:1

    16. Konstrukcija – magnetno kolo Limovi lameliranog magnetnog kola dobijaju se izbijanjem. Lim na slici ima 36 žleba i 4 rupe za sklapanje magnetnog jezgra.

    17. Konstrukcija – magnetno kolo

    18. Konstrukcija - detalji Lamelirano feromagnetno kolo statora (jezgro) ima cilindrican oblik i žlebove. Feromagnetno kolo na slici ima izolaciju smeštenu u neke od žlebova. U trofaznom motoru su trofazni namotaji smešteni u žlebove.

    19. Konstrukcija - detalji Jednofazni motor ima dva namotaja: glavni i startni. Obicno se koriste lakom izolovane žice.

    20. Konstrukcija – kavezni rotor Za manje i srednje snage, aluminijumske šipke su ulivene u žljebove i kratkospojene sa dva prstena. Za vece snage u rotorske žljebove se postavljaju bakarne šipke i kratko spajaju sa obe strane. Na prstenovima koji kratkospajaju šipke smeštena su krilca koja deluju kao ventilator i pospešuju hladenje. Dodatna krilca se postavljaju za mehanicko balansiranje rotora – svaki se proverava. Veliki deo današnjih motora je sa kratkospojenim rotorom zbog robusnosti i konstrukcije koja ne zahteva održavanje.

    21. Konstrukcija – kavezni rotor

    22. Konstrukcija – kavezni rotor

    23. Konstrukcija – namotani rotor Stariji motori velikih snaga imaju rotor sa trofaznim namotajem smeštenim u žlebove rotora. Poceci namotaja su spojeni u zvezdu. Krajevi namotaja su spojevi na tri klizna prstena. Krajevi se mogu prikljuciti na napajanje, na otpornike ili kratko spojiti. Otpornici ili napajanje su, preko cetkica, spojeni na klizne prstenove, radi ogranicenja polazne struje i regulisanja brzine obrtanja.

    24. Konstrukcija – namotani rotor

    25. Poprecni presek

    26. Poprecni presek Dva pola i tri fazna namotaja na statoru povezana u zvezdu. Svaka faza je pomerena za 120° i zauzima 2×3=6 žljebova Kratkospojeni rotor ima kratko spojene šipke. Motor (stator) je napajan iz simetricnog trofaznog izvora.

    27. Princip rada Trofazni namotaj statora je napajan iz simetricnog trofaznog sistema napona. Kroz namote proticu trofazne simetricne naizmenicne struje i stvaraju naizmenicni magnetni fluks u svakom od faznih namotaja. Magnetopobudna sila u svakoj fazi stvara pulzirajuci naizmenicni magnetni fluks. Magnetni fluks je približno sinusoidalan u prostoru, a prostorni maksimum je upravan na fazni namotaj. Ukupni magnetni fluks u mašini jednak je vektorskom zbiru flukseva pojedinih faza.

    28. Princip rada Manji deo fluksa statora se zatvara kroz stator (rasipna induktivnost) a veci deo preko zazora obuhvata i rotorske navojke (medjusobna induktivnost). Obrtni fluks indukuje elektromotornu silu u nepomicnim provodnicima statora, koja se suprotstavlja naponu. Takodje, pošto se rotor obrce brzinom nižom od sinhrone, obrtni fluks indukuje i elektromotornu silu u provodnicima rotora. Indukovana ems rotora je i po frekvenciji i po amplitudi proporcionalna razlici brzine obrtnog magnetnog polja i brzine obrtanja rotora.

    29. Princip rada Pošto su provodnici rotora kratkospojeni, kroz njih ce proticati struja. Ta struja izaziva dve pojave: Fluks rotora teži da smanji fluks u zazoru, pa se struja statora povecava. Fluks rotora se magnetno spreže sa fluksom obrtnog polja i stvara silu tj. moment koji nastavlja da pokrece motor. Sila (moment) je proporcionalna gustini fluksa i struji u provodnicima rotora. Shodno tome, brzina obrtanja rotora mora biti manja od brzine obrtnog magnetnog polja (sinhrone brzine).

    30. Klizanje Razlika brzine polja i brzine rotora naziva se klizanje, i racuna se ili u apsolutnim ili u relativnim jedinicama, kao i u procentima:

    31. Klizanje Pri polasku, klizanje je 1 (odnosno 100%). U praznom hodu, klizanje je skoro nula. Klizanje prouzrokuje gubitke i smanjuje stepen korisnog dejstva, pa je bolje da je što manje. Pri normalnom radu klizanje je nekoliko procenata. Oko 10% za mašine malih snaga, a oko 2% za mašine vrlo velikih snaga. Brzina polja rotora je uvek sinhrona.

    32. Ekvivalentna Šema Ekvivalentna šema asinhrone mašine je jedan nacin predstavljanja mašine. Predstavlja samo jednu fazu trofazne mašine. Izvodi se iz jednacina dva magnetno spregnuta namotaja. Ogranicenja: važi za sinusno napajanje, važi za ustaljena stanja, ne može da predstavi mehanicke gubitke, ne uvažava magnetno zasicenje.

    33. Ekvivalentna Šema Asinhroni motor ima dva magnetno spregnuta namotaja. I statorki i rotorski namotaj imaju sopstvene otpore i rasipne induktivitete, kao i medjusobnu induktivnost. Strujno kolo statora se napaja naizmenicnim naponom. Strujno kolo rotora je kratko spojeno. Situacija je slicna transformatoru (kojem se kratko spojeni sekundar obrce).

    34. Ekvivalentna Šema

    35. Ekvivalentna Šema

    36. Ekvivalentna Šema

    37. Snaga

    38. Ekvivalentna šema

    39. Obrtni Moment

    40. Struja i ems

    41. Faktor snage

    42. Moment

    43. Uprošcena ekvivalentna šema Xm je mnogo vece nego reaktanse rasipanja, pa se u razmatranjima momenta može zanemariti, uz mali gubitak preciznosti u racunanju momenta (ali ne i struje statora).

    44. Obrtni moment – uprošcena šema

    45. Moment - poredjenje

    46. Startovanje

    47. Maksimalni moment

    48. Prevalni moment

    49. Prevalni moment – uprošcena šema

    50. Gubici u gvoždu

    51. Klosova jednacina

    52. Bilans snaga i stepen iskorišcenja

    53. Bilans snaga i stepen iskorišcenja

    54. Potrošnja Momenta

    55. Kontinualan radni režim

    56. Startovanje

    57. Startovanje

    58. Y – D startovanje

    59. Y – D startovanje

    60. Startovanje – druge metode

    61. Promena brzine promenom broja polova U pogonima koji zahtevaju dve razlicite brzine. Primer – mašina za veš zahteva manju brzinu za pranje a vecu za centrifugu. Efektivno se menja sinhrona brzina polja. Dve metode : Prevezivanje statorskog namotaja, ali za to treba sistem kontaktora, a prakticno je samo za 2:1 odnose brzina. Dva namotaja statora, sa razlicitim brojem polova, koristi se samo jedan za svaku željenu brzinu.

    62. Promena brzine promenom napona Moment je proporcinalan kvadratu napona.

    63. Promena brzine promenom napona 240 V 200 V 160 V

    64. Promena brzine promenom frekvencije Polazeci od jednacine momenta, idealno bi bilo sniziti f

    65. Promena brzine promenom frekvencije

    66. Promena brzine – U/f kontrola Moment – brzina za 50Hz, 40 Hz, 30Hz, 20 Hz i 10 Hz

    67. Promena brzine – U/f kontrola Struja – brzina za 50 Hz, 40 Hz, 30Hz, 20 Hz i 10 Hz

    68. Vektorsko upravljanje U savremenim elektromotornim pogonima. Kod asinhronog motora ne postoje direktno pristupacne upravljacke velicine, vec se upravlja ucestanošcu i amplitudom trofaznih statorskih velicina (npr. strujom statora), od kojih svaka deluje i na magnetsko stanje i na momenat mašine, pa je upravljanje spregnuto. Analizom se može pokazati da je i kod asinhronog motora moguce raspregnuto upravljanje. Potrebno je u svakom trenutku poznavati amplitudu i tacan položaj jednog fluksa (tzv. orijentaciju polja) u odnosu na statorski koordinatni sistem.

    69. Vektorsko upravljanje Teoretski, najprostije je vektorsko upravljanjanorijentacijom prema fluksu rotora. Ali, odredjivanje tacne pozicije rotorskog fluksa je teško. U pocetku se primenjivalo tzv. direktno vektorsko upravljanje koje se baziralo na merenju fluksa u mašini (npr. Halove sonde). U metodama indirektnog vektorskog upravljanja problem rešavan merenjem položaja rotora pomocu davaca pozicije (inkrementalnog enkodera) i obracunavanjem efekta klizanja. Najnoviji trend je sistem bez senzora brzine.

    70. Izbor motora Mrežno napajani motori: Brzina: Nominalna brzina mora da odgovara brzini tereta. 4-polni motori su optimalni s obzirom na cenu, velicinu i korisnost Moment: Startni moment mora biti viši od momenta tereta. Nominalni moment motora mora biti viši od otpornog momenta tereta pri nominalnoj brzini. Struja: polazna struja ne bi trebalo da stvara probleme u mreži. Velicina motora i mehanicki prikljucci moraju odgovarati mestu postavljanja. Stepen IP zaštite motora mora da odgovara uslovima rada.

    71. Izbor motora Za pogone promenljive brzine : Brzina: Nominalna brzina motora mora da odgovara brzini tereta. Maksimalna brzina motora mora da odgovara max. brzini tereta. Moment : Startni moment pri napajanju iz frekventnog konvertora mora biti viši od momenta tereta. Nominalni moment motora mora biti bar 10% viši od otpornog momenta tereta pri nominalnoj brzini. I nominalne i maksimalne kratkotrajne struje i naponi konvertora moraju biti odgovarajuci za motor.

    72. Ispitivanja završenog motora Nacionalnim i internacionalnim standardima su propisana komadna, tipska i specijalna primopredajna ispitivanja mašina. Komadna ispitivanja: merenje otpornosti namota u toplom stanju, merenje otpornosti izolacije u hladnom stanju, merenje prenosnog odnosa mašina sa namotanim rotorom, merenje gubitaka i struje praznog hoda, merenje napona kratkog spoja, impedanse kratkog spoja i gubitaka pri opterecenju i dielektricna ispitivanja dovedenim i indukovanim naponom.

    73. Ispitivanja završenog motora Tipska ispitivanja ispitivanje povišenja temperature, ispitivanja pri povišenoj brzini obrtanja, tzv. ogled vitlanja. provera garantovanih vrednosti (?, cos?, s ) ispitivanje kratkotrajnog preopterecenja po struji, odredivanje maksimalnog momenta, odredivanje minimalnog momenta (mašine sa kratkospojenim rotorom), merenje polaznih karakteristika,

    74. Ispitivanja završenog motora Tipska ispitivanja ogled zaletanja, ogled zaustavljanja, merenje ugla gubitaka izolacije, tg d i njegove promene, ?tg d , zavisno od napona merenje kapacitivnosti namota prema masi i medusobno, merenje vibracija, akusticna provera buke, masa ukupna, transportna, rotora.

More Related