1 / 38

IZMJENIČNI ELEKTROMOTORNI POGONI – NAČELA

IZMJENIČNI ELEKTROMOTORNI POGONI – NAČELA Izmjenični kavezni motori pogodni su za industrijske pogone zbog niske cijene i robusnosti. Ako se napajaju iz pojne mreže, brzina vrtnje im je približno konstantna. Međutim, ako se napajaju iz pretvarača frekvencije, brzina vrtnje im se može mijenjati.

julian-snow
Download Presentation

IZMJENIČNI ELEKTROMOTORNI POGONI – NAČELA

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. IZMJENIČNI ELEKTROMOTORNI POGONI – NAČELA Izmjenični kavezni motori pogodni su za industrijske pogone zbog niske cijene i robusnosti. Ako se napajaju iz pojne mreže, brzina vrtnje im je približno konstantna. Međutim, ako se napajaju iz pretvarača frekvencije, brzina vrtnje im se može mijenjati. Dijele se na: - EMP podesive brzine vrtnje (nije ključno dinamičko ponašanje) i - EMP servomehanizama (ključno dinamičko ponašanje). Uzgredni probitak upotrebe izmjeničnih motora je ušteda električne energije.

  2. Primjer uštede električne energije EMP konstantne brzine vrtnje (centrifugalna crpka) Motor ima približno konstantnu brzinu vrtnje. Brzina toka podešava se prigušnim ventilom. Na prigušnom ventilu gubi se energija. Gubitak energije može se izbjeći upravljanjem brzinom vrtnje motora.

  3. EMP konstantne podesive brzine vrtnje (centrifugalna crpka) Tok se smanjuje smanjivanjem brzine vrtnje. Ušteda energije može se izračunati iz temeljne jednadžbe centrifugalne crpke: moment  k1 (brzina vrtnje)2, pa snaga kojom treba pogoniti crpku iznosi: snaga  k2 (brzina vrtnje)3.

  4. Ovaj izraz daje i ovisnost snage motora o brzini vrtnje, ako se uzme da stupanj djelovanja motora i crpke ne ovisi o brzini vrtnje. Dakle, do uštede energije dolazi zato što crpka pretežno radi sa smanjenom brzinom vrtnje. Ako se još uzme u obzir da se pogon s prigušnim ventilom projektira s rezervom toka od 20 – 30%, ušteda energije je još veća. Ovaj zaključak vrijedi, ako se brzinom vrtnje motora može upravljati bez većih gubitaka energije. To omogućuju pretvarači napona i frekvencije, ili kako se kraće nazivaju pretvarači frekvencije.

  5. Važne jednadžbe:

  6. Nadomjesni krug: Vs = napon napajanja Rs= otpor statorskog namota Lls = rasipni induktivitet statorskog namota Lm = induktivitet magnetiziranja Ir= struja rotora Rr= nadomjesni otpor rotorskog namota Llr = nadomjesni rasipni induktivitet rotorskog namota

  7. Fazorski dijagram:

  8. Iz ovih relacija slijede sljedeći zaključci: • Sinkrona brzina može se mijenjati mijenjanjem frekvencije f napona napajanja. • Postotni otporni gubici su mali (osim kod niskih frekvencija f napona napajanja), ako je frekvencija klizanja fslmala. Zato u ustaljenom stanju frekvencija klizanja fsl ne smije prekoračiti nazivnu frekvenciju klizanja. • Brzina vrtnje motora mijenja približno linearno s frekvencijom f napona napajanja kod niskih frekvencija klizanja (osim kod niskih frekvencija f napona napajanja), jer je klizanje s je malo. • Tok u zračnom rasporu ag treba održavati konstantnim i jednakim nazivnom toku, da bi moment bio jednak nazivnom momentu kod svih frekvencija f napona napajanja. • 5. Frekvencija klizanja fsl u ustaljenom stanju ne smije prekoračiti nazivnu vrijednost, da ne bi struja statora Ispostala veća od nazivne (struja Irje proporcionalna fsl).

  9. I što je najvažnije: Brzinom vrtnje motora može se upravljati mijenjanjem frekvencije napona napajanja. Tok u zračnom rasporu treba pri tome održavati konstantnim na nazivnoj vrijednosti, tj. treba mijenjati amplitudu napona napajanja proporcionalno frekvenciji. Ako se motorom upravlja na ovaj način, tada motor može dati nazivni moment, a da pri tome fsl, Ir, Is i postotni gubici rotorskog namota ne prekoračuju nazivne vrijednosti.

  10. Karakteristike izmjeničnog motora kod nazivne frekvencije i nazivnog napona Tipična karakteristika moment – brzina vrtnje; Vs i f su konstantni i jednaki nazivnim vrijednostima.

  11. Ovisnost Irofsl; Vs i f su konstantni i jednaki nazivnim vrijednostima.

  12. Uzroci nelinearnog rastaTem i Irs rastom fsl su sljedeći: • Nije ispunjeno 2fslLlr<< Rr. • r nije mali. • Pad napona na impedanciji statora nije zanemariv. Obično se ne koriste crtkani dijelovi karakteristika. No, kod pokretanja izravnim priključenjem na pojnu mrežu, poteče 6-8 puta veća struja od nazivne (vidi sliku).

  13. Raspoloživi moment ubrzanja motora tijekom pokretanja Sjecište momentne karakteristike motora i momentne karakteristike tereta određuje radnu točku. Tacc = moment ubrzanja Pokretanje motora; Vs i f su konstantni i jednaki nazivnim vrijednostima.

  14. Upravljanje brzinom mijenjanjem frekvencije i amplitude napona statora Karakteristike moment – brzina vrtnje kod malih klizanja i konstantnog ag; moment tereta je konstantan.

  15. Ako je ag konstantan i ako je mala frekvencija klizanja fsl, onda je: Uvrštenjem: dobije se: Ove karakteristike su prikazane na prethodnoj slici. Karakteristike su paralelne. Objašnjenje je sljedeće.

  16. Uzmimo dvije frekvencije: f1 i f2. Sinkrone brzine su proporcionalne s1 i s2. Ako kod te dvije sinkrone brzine treba dati jednaki moment, onda je sl1 =sl2.Prema tome, karakteristike su paralelne.

  17. Uočite: ako je moment tereta konstantan, frekvencija klizanja fsl je konstantna, pa klizanje s raste s opadanjem frekvencije f (fsl = sf); zato rastu i rotorski gubici. No, kod mnogih tereta frekvencija klizanja fsl (kao i s) opada sa smanjivanjem frekvencije, pa rotorski gubici ostaju mali. Moment tereta se mijenja s kvadratom brzine vrtnje

  18. Pokretanje motora Većinom treba ograničiti struju pokretanja motora. To se može učiniti na sljedeći način. Ako je ag konstantan, onda vrijedi: Također, ako je ag konstantan, vrijedi: To je nacrtano na sljedećoj slici.

  19. Na početku pokretanja fsl = fstart. Odabirom fstart ograničuje se Ir. Struja Imje konstantna, jer je ag konstantan. Zato je Is ograničen.

  20. Primjer izračuna startne frekvencije Primjerice, zaTem(start)/Tem(rated)= 1,5 i fsl(rated) = 1,8 Hz, f(start) = 2,7 Hz.

  21. U praksi frekvencija napona napajanja statora postupno raste. Tako struja ne prekoračuje odabranu granicu tijekom procesa zalijetanja. Što je veći moment tromosti, to brzina porasta frekvencije treba biti manja.

  22. Dodatni napon kod niskih frekvencija Dodatni napon potreban je za održavanje magnetskog toka ag konstantnim (parametar je elektromagnetski moment Tem) kod niskih frekvencija f. Naime, kod niskih frekvencija f, pad napona na Rs se ne može zanemariti u usporedbi sa Eag: Dodatni napon RsIrproporcionalan je struji rotora Ir, a struja rotora proporcionalna je elektromagnetskom momentu Tem.

  23. Eag = inducirani napon u namotima statora zbog magnetskog toka u zračnom rasporu Fazorski dijagram kod malih frekvencija klizanja

  24. Dodatni napon potreban za održavanje ag konstantnim

  25. Momentne karakteristike motora ispod i iznad nazivne brzine Glede mehaničke čvrstoće, izmjenični motori moga raditi i do dvostruke nazivne brzine vrtnje. No, treba utvrditi granice momenta i snage. Uočite: kod velikih motora na granici momenta i snage je Ir Is, jer je doprinos Im struji Is beznačajan. Područje konstantnog momenta.ag se održava konstantnim podešavanjem omjera Vs/f. Frekvencija klizanja je mala (Tem=k9fsl). Kod konstantnog momenta, gubici u rotorskom namotu Pr= 3RrIr2 su konstantni. Ovi gubici postaju problem kod niskih brzina vrtnje zbog smanjenog hlađenja. Područje konstantne snage.S povećanjem frekvencije f ne smije se povećavati napon Vsiznad nazivnog. Ako je Vskonstantan, povećanjem frekvencije f smanjuje se Vs/f , te prema tome i ag. Ir je jednak nazivnoj vrijednosti. Iz:

  26. slijedi: fsl raste s frekvencijom, jer je fsl = sf. Uzimajući u obzir da su Vs i fsl/f konstantni, te: slijedi: Dakle, Pem max = rTem max je konstantno, jer je r = (1- s)s = k15f.

  27. Područje konstantne frekvencije klizanja. Vs je jednak nazivnom naponu. ag je toliko opao da se granični moment približuje momentu prekretanja. Kod još većih brzina vrtnje motor može dati samo fiksni postotak prekretnog momenta. Frekvencija klizanja fsl je konstantna. Vrijedi:

  28. Kočni način rada Motor postaje generator, ako je brzina vrtnje rotora veća od sinkrone brzine. Tada je klizanje s negativno. Elektromagnetski moment je negativan, tj. djeluje u suprotnom smjeru od smjera rotacije magnetskog polja. Uočite: za generatorski način rada napon mora postojati napon na statoru (mora nastati rotacijsko magnetsko polje). Generatorski način rada nije moguć ako se spoje otpornici na priključke statora.

  29. Motorni i generatorski način rada

  30. U praksi frekvencija se postupno smanjuje. ag = konst. Kočni način rada: početna brzina motora je ro zatim se trenutačno frekvencija smanji od fo na f1.

  31. Harmonici struje U prvoj aproksimaciji strujni harmonici, ako je napon Vs nesinusan, mogu se izračunati upotrebom ovog nadomjesnog kruga. Struja motora dobije zbrajanjem (superpozcijom) strujnih harmonika. Ne postoje 3n harmonici i neparni harmonici, niti u struji niti u naponu. Tok u zračnom rasporu rotira brzinom:

  32. Harmonici 6n – 1 stvaraju magnetsko polje koje rotira suprotno glavnom magnetskom polju. Harmonici 6n + 1 stvaraju magnetsko polje koje rotira u smjeru glavnog magnetskog polja. U prvom približenju može se uzeti: Slijedi: Još zanemarujući Lm dobije se nadomjesni krug za izračunharmonika.

  33. Nadomjesni krug za izračun strujnih harmonika Strujne harmonike određuju uglavnom induktiviteti, pa je:

  34. Gubici uzrokovani strujnim harmonicima Sve je jako složeno. Otpori Rs i Rr nelinearno rastu s rastom frekvencije. Teško je procijeniti dodatne gubitke u jezgri zbog vrtložnih struja izazvanih harmonicima i zbog histereze. Ovi dodatni gubici ovise o geometriji, magnetskom materijalu, debljini limova, … Općenito, dodatni gubici iznose 10 – 20% gubitaka kod nazivnog opterećenja.

  35. Pulzacije momenta Pulzacije momenta: a) sedmi harmonik, b) peti harmonik

More Related