asinhrone maŠine prema obliku kretanja: rotacione

ASINHRONE MAŠINE

Prema obliku kretanja: rotacione (rotating machines), linearne (linear machines) asinhrone mašine (induction machines).

Prema konstrukciji rotora asinhrone mašine sa: kaveznim rotorom (squirrel‐cage rotor induction motors), kliznokolutnim (namotanim) rotorom (slip‐ring rotor induction motors).

Prema broju faza: trofazne i jednofazne (za male snage) asinhrone mašine.

Prema veličini nazivnog napona: niskonaponske (do 1kV), visokonaponske mašine (iznad 1kV do 15kV).

Prema režimu rada: asinhroni motori, asinhroni generatori.

Statorski paket (magnentnog kola) trofaznog asinhronog motorapripremljen za ulaganje namota.

Rotorski lim asinhronog kaveznog motoraa) aluminijumski dvo‐kavezni rotor b) bakarni kavez

Magnetno kolo se izrađuje od neorijentisanog Si feromagnetnog lim. Za učest. do 300Hz debljina limova je 0,5mm uz gubitke od 2-4W/kg pri 1T i 50Hz. Za veće učestanosti mora se koristiti tanji lim. Za učestanosti iznad 500Hz koriste se feritna jezgra. Vazdušni zazor iznosi 0,2÷3mm i njegova minim. veličina je određena potrebnim mehaničkim tolerancijama. Veća vrednost odgovara AM od 1MW.

Promajišta

Da bi se magnetno kolo hladilo postavljaju se promajišta.

Stator novog asinhronog motora za visoki napon (6 -10 kV,50 Hz). VISOKONAPONSKI

Ulaganje namota u statorski paket trofaznog asinhronog motora (400 V, 50 Hz). NISKONAPONSKI

Kavezni rotor asinhronog motora sa ulaganim bakarnim štapovima

Kavez je od: aluminijuma (ulivanje) za više desetina kW, bakra (donji, radni) i bronze (gornji, startni) za srednje i velike snage.

Rezultat dejstva MPS (struje) u rotorskom namotaju i obrtnog magnetnog fluksa je momenat:

rrIkM cos

Obrtno magnetno polje stvoreno statorskim strujama obrće se sinhronom brzinom.

U namotaju rotora pod dejstvom obrtnog polja sa statora indukuje se elektromotorna sila. Ona potera struju kroz namotaj rotora koji se

tj. magnetna polja statora i rotora privlače se uzajamno obrazujući obrtni momenat.

ASINHRONE MAŠINE - Princip rada

o/min60p

fn ss

nalazi u obrtnom polju. Usled čega se javi sila na provodnike rotora, pod čijim dejstvom rotor počinje da se kreće u smeru obrtnog polja.

Struje rotorskog namotaja stvoriće svoje obrtno polje.

-Klizanje-

Klizanje:

p 1 2 3 43000 1500 1000 750sn

•Ako se rotor obrće sinhronom brzinom s = 0•Dok rotor stoji (zakočen) s=1•Brzina obrtanje rotora manje od sinhrone s > 0 (M)•Vrti li se rotor brže od obrtnog polja s < 0 (G)•Vrti li se rotor u suprotnu stranu (n<0) od obrtnog polja s > 1 (AK)

s

r

s

r

s

s

s

snn

nnns

Klizanje u tehnički prihvatljivim iznosima mora biti sasvim mala veličina (zbog uticaja na gubitke energije) te se zbog toga iskazuje u %. Iznosi 0,1÷5%.

stat

or

roto

r

polje

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORANeka je statorski trofazni namotaj priključen na mrežu trofaznog napona i neka rotor miruje. U rotorskom namotaju obrtno polje indukuje elektromotornu silu usled koje u rotorskom namotaju potekne struja. Indukovana EMS rotora u kratkom spoju:

Dok je rotor ukočen važi: 221 ffsf

Rotorske struje stvaraju svoje obrtno polje, odnosno rotorski fluks:-rasipni rotorski fluks-zajednički fluks.

nrrkr kNfE 144,4

Kod motora sa namotanim rotorom ovo je EMS koja se meri na kliznim kolutovima dok rotor miruje, a prstenovi nisu kratko spojeni. Takvo merenje napona zove se i merenje prenosnog odnosa.

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORAProticanju struje kroz rotorski namotaj pod dejstvom elektromotorne sile Ekr suprotstavljaju se Rr i reaktansa rasipanja koja opisuje rasipni fluks:

rkrkrk LfLfX 21 22

22rkr

krrk

XR

EI

Struja rotorskog namotaja je:

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORAKada se rotor počne obrtati indukovana elektromotorna sila je srazmerna relativnoj brzini kretanja rotora u odnosu na obrtno polje:

Kada se rotor počeo obrtati tada je rotorska reaktansa rasipanja:

krnrrr EskNfsE 244,4

sLfX

LfX

rkr

rr

2

1

2

2

rkr XsX krE

Pri relativnoj brzini 0, tj. za s=0, nema napona u rotoru, nema struje, sile ni momenta pa motor ne može raditi pri tom klizanju. Samo pri različitim brzinama obrtanja obrtnog polja i rotora postoji indukovani napon, struje u rotoru i elektromagnetski momenat. Otud naziv asinhroni motor.

21 fsf

Indukovani napon i struja rotora imaju učestanost - učestanost klizanja:

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORAKada se rotor počeo obrtati struja rotora je: 22222

rkr

kr

rr

rr

XsR

Es

XR

EI

22

rkr

krr

Xs

R

EI

Na osnovu prethodne jednačine moguće je napisati jednačinu u kompleksnom domenu koja opisuje naponsku ravnotežu jedne faze rotora.

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORAJednačina naponske ravnoteže jedne faze rotora je:

krrrkrrr EsIXjsIRE ˆˆˆˆ

rrkrr

kr IjXIs

RE ˆˆˆ

Rr/s

Ir

Xrk

E kr

Ekvivalentna šema faze rotora:

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORA

Struja statorskog namotaja određena je:-nametnutim naponom statora-omskom otpornošću statorskog namotaja-reaktansom rasipanja statorskog namotaja-indukovanom kontra elektromot. silom.

ssssss EIjXIRU ˆˆˆˆ Ekvivalentna šema faze statora:

Rs

Is

Xs

U

E s

U

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORAEkvivalentna šema faze statora i rotora asinhronog motora.

Rr/s

-Ekr

Ir

Xrk

Rs

Is

Xs

U

E s

Ova dva kola su galvanski odvojena. Slično transformatoru asinhroni motor možemo prikazati ekvivalentnim električnim kolom, pa je u tom cilju potrebno svesti ekvivalentno kolo rotora na statorsku stranu.


nsss kNfE 244,4Kada se nađe količnik ove EMS i EMS rotora (sekundara):

nrrkr kNfE 144,4

Dobija se prenosni odnos kojim se realizuje svođenje rotora na stator:

nrr

nss

nrr

nss

kr

skNkN

kNfkNf

EEm

1

2

Asinhroni motor u mirovanju (s = 1) možemo razmatrati i koristiti kao specijalnu izvedbu transformatora (zakretni transformator).

Indukovana elektromotorna sila statora (primara) je:

gde su: Ns i Nr–brojevi navojaka po fazi statorskog i rotorskog namotaja,kns i knr– navojni sačinioci statorskog i rotorskog namotaja.

Za kavezni rotor navojni sačinilac je 1, a broj navojaka po fazi je 1/2.

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORAAko jednačinu naponske ravnoteže rotora svedemo na stator:

mIjXI

sRE rrkr

rkr

ˆˆˆ

rrkrr

kr IXjmIsRmEm ˆˆˆ

rrkrr

kr IXjmIs

RmE

ˆˆˆ 22

rrkrr

kr IXjIs

RE

ˆˆˆ

krkrS EEmE Kako je:

Dobija se: rrkr

s IXjs

RE

ˆˆ


Dobija se ekvivalentna šema asinhrone mašine sa svedenim rotorskim kolom na statorsku stranu.

Rs

Is

Xs U

Ir

Xrk Rr/sEs= Ekr

Struje, snage i momente asinhrone mašine možemo računati upotrebom ekvivalentne šeme za bilo koje stacionarno pogonsko stanje.

sssss EIjXRU ˆˆˆ I kada se uvaži

rsm III ˆˆˆmmmms IjXIZE ˆˆˆˆ msm LX

Es može se izraziti preko struje i impedanse magnećenja:

Rs

Is

Xs

U

Ir

Xrk Rr/sXm

Im

Es Ekr

Tada se dobija ekvivalentna šema sa uvaženom granom magnećenja:

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORAKada je AM u praznom hodu s=0 pa sledi da je Im jednaka struji praznog hoda. Kako u praznom hodu nema el.mehaničke konverzije (osim onog dela kojim se pokrivaju mehanički gubici i koji se mogu zanemariti) to znači da je struja statora u praznom hodu pretežno reaktivna radi obezbeđenja potrebne reaktivne energije za magnećenje magnetnog kola.Reaktansa i struja magnećenja opisuju reaktivnu energiju potrebnu za magnećenje magnetnog kola. U AM postoje statorsko i rotorsko obrtno polje. Njihov vektorski zbir predstavlja rezultantno polje u mašini. Statorskom i rotorskom obrtnom polju odgovara statorski i rotorski fluks. Manji deo ovih flukseva se rasipa oko namota (zatvara se samo oko jednog namota). Ovi fluksevi su opisani induktivnostima (reaktansama) rasipanja. Veći deo fluksa obuhvata (prožima) namote statora i rotora zajednički fluks (fluks magnećenja)- m. Zajednički fluks potiče od ukupnog delovanja zbira struja statora i rotora, to je fluks koji postoji u vazdušnom zazoru i uzrokovan je strujom magnećenja- Im. Im je ekvivalentna struja kojom se opisuje nastanak zajedničkog fluksa. Lm povezuje zajednički fluks i Im.

EKVIVALENTNA ŠEMA ASINHRONOG MOTORAFluksevi statora i rotora:

mss ˆˆˆ

mrr ˆˆˆ sss IL ˆˆ

rrr IL ˆˆ

Gubici u Fe se ne mogu opisati jednostavno već se ekvivalentiraju omskim otporom RFe u grani magnećenja. El.param.RFe se ekvivalentiraju gubici čija je priroda nastanka magnetna. Ekvivalentna šema asinhronog motora sa uvaženim gubicima u Fe:

Rs

Is

Xs

U

Ir

Xrk Rr/s

Xm

Im

I IFe RFe

Ako se razdvoji snaga obrtnog polja koja se oslobađa na Rr/s na snagu Džulovih gubitaka u rotoru i snagu konverzije dobija se ekvivalentna šema asinhronog motora. Novo uvedeni parametar je fiktivan.

mmm IL ˆˆ

mmms ILjjE ˆˆˆ

ENERGETSKI BILANS

Rs

Is

Xs U

Ir

Xrk

Xm

Im

I IFe

RFe

RrrR

ss 1

Izvedena ekv.šema opisuje jednu fazu AM. Prema ekv.šemi za stacionar. stanje: Motor iz mreže uzima: cos3 ss IUP

Na otpornosti statora se troši aktivna sanga: 23 ssCus IRg

U gvožđu statora se osolobađa aktivna sanga od: Fe

sFe R

Eg2

3

21 3 r

rFeCusob I

sRggPP

Snaga obrtnog polja:

Na otpornosti se troši aktivna sanga: obrrCur PsIRg 23

Snaga konverzije:

Razvijena mehanička snaga: mehcmeh gPP

CurrrCurobc gs

sIRs

sgPP

113 2

ENERGETSKI BILANS

Rs

Is

Xs U

Ir

Xrk

Xm

Im

I IFe

RFe

RrrR

ss 1

Mehanička snaga kada se zanemare gmeh:

Električni gubici u rotoru direktno su proporcionalni klizanju, zbog toga klizanje mora biti što manje da bi se obezbedio prihvatljiv . Klizanje je obično (0,5÷5%). Ilustracija: Mali motori <20 kW; s = 3 - 5%Srednji motori <500kW; s = 1 – 1,5%Veliki motori >500kW; s = 0,5 – 1%

213 rrcmeh IRs

sPP

obmeh PsP )1(Na otpornosti rotora se troši aktivna sanga: obrrCur PsIRg 23

Gubici u gvožđu rotora se mogu zanemariti zbog male frekvencije u rotoru.

ENERGETSKI BILANSŠema energetskog bilansa:

Motorski Generatorski režim rada

PRAZAN HOD I KRATAK SPOJ ASINHRONE MAŠINETo su dva krajnja stanja u pogledu opterećenja koja se protežu od potpune rasterećenosti u ph do mehaničke zakočenosti u stanju ks. U ovim stanjima asinhroni motor se nalazi tokom eksploatacije: -Kratak spoj u trenutku uključenja,-Prazan hod kada je motor neopterećen.Ali to su i dva karakteristična ogleda koji omogućuju da se odrede parametri ekv. šeme i druge bitne k-ke AM.U praznom hodu na vratilu motora nema opterećenja:

mmcmm Kmpm 000U ovom radnom režimu motor iz mreže uzima reaktivnu snagu potrebnu za magnećenje feromagnetnog jezgra i vazdušnog zazora. Ova energija je slabo zavisna od opterećenja. Motor uzima aktivnu snagu da pokrije gubitke praznog hoda. Brzina je bliska sinhronoj,a s0. AM uzima aktivnu snagu da pokrije gubitke praznog hoda:

mFesCusulazno gggPP 000200 3 ssCus IRg

20 3 FeFeFes IRg

PRAZAN HOD I KRATAK SPOJ ASINHRONE MAŠINE

Rs

Is0

Xs

U

Xm

Im

I IFe RFe

Ekvivalentna šema asinhrone mašine u praznom hodu:

Ekv. šema ne uzima u obzir gm tako da je ulazna snaga u ovu ekv. šemu: 3

0 mgP

0

00 3

cossf IU

P

Faktor snage praznog hoda je mali i tipično iznosi 0,1 jer je aktivna snaga mala dok je reaktivna gotovo kao u nominalnom režimu.

Struja praznog hoda je 0,3÷0,8 In. Za motore velike snage struje ph su relativno manje. Zbog postojanja vazdušnog zazora relativna struja ph AM je veća nego kod TR.

PRAZAN HOD I KRATAK SPOJ ASINHRONE MAŠINEU ogledu ph mere se napon, struja i uzeta električna snaga. Napon u ogledu ph je stalne učestanosti i menja se u intervalu 0,5÷1,2Un. Dijagram struje i snage praznog hoda u zavisnosti od napona.Iz ogleda praznog hoda može se doći do parametara grane magnećenja u ekvivalentnoj šemi:

Fessn gIU ,cos,, 00

Fes

nfFe g

UR

23

Rs

Is0

Xs

U

Xm

Im

I IFe RFe

00 sin s

nnm I

UIUX

Fe

nfFe R

UI

0U0

P0Is0

P0=f(U0)

Is0=f(U0)

U0=Un


Kako je učestanost napajanja stalna može se smatrati da je i brzina obrtanja približno stalna. Mehanički gubici u ogledu praznog hoda su stalni. Brzina praznog hoda je jednaka sinhronoj brzini. Gubici u gvožđu odvajaju se grafičkom metodom od mehaničkih. Tipična vrednost odnosa ovih gubitaka je:

gFes

gm

Un2 Uf2 0

gFes+ gm

3)(

m

fnfFeg

UUP

200 3 ssmFes IRPgg

Otpornost namotaja statora se meri nekom standardnom metodom tako da se može izračunati:

PRAZAN HOD I KRATAK SPOJ ASINHRONE MAŠINETokom ogleda kratkog spoja rotor je ukočen (s=1). Ogled se izvodi sa sniženim naponom napajanja i nominalnom strujom statora.

0000 ccm mpp

Kako se ogled izvodi sa sniženim naponom to se gubici u gvožđu mogu zanemariti, a i reaktivan energija koja se povlači. Moguće je izostaviti granu magnećenja u ekvivalentnoj šemi za kratak spoj.

Rs

Isk

Xs

U

Irk

XrkRr

PRAZAN HOD I KRATAK SPOJ ASINHRONE MAŠINEUlazna snaga u mašinu i faktor snage su:

kskkk IUP cos3skk

kk IU

P3

cos

Faktor snage u kratkom spoju ima tipično vrednost između 0,4 i 0,6.

23 snrsCurkCuskk IRRggP

ssn

kr R

IPR 23

Ulazna snaga pokriva Džulove gubitke u rotorskom i statorskom namotaju. Iz snage kratkog spoja može se odrediti ukupna otpornost statorskog i rotorskog namotaja.

Ako se statorska otpornost prethodno izmeri moguće je odrediti svedenu otpornost rotorskog namotaja.


22

rssn

fkrks RR

IU

XX

srk XX Može se smatrati da je:

Prema ekvivalentnoj šemi moguće je odrediti vrednost ukupne reaktanse rasipanja:

Asinhroni motor koji se pokreće iz stanja mirovanja, kreće iz stanja kratkog spoja. Ovaj kratak spoj traje vrlo kratko. U tom kratkom vremenskom intervalu javlja se struja (struja polaska) koja višestruko nadmašuje nominalnu vrednost. Struja polaska iznosi od 3 do 5 In, a za pojedine motore i do 8 In.

Vrednosti parametara ekv.šeme AM dobijeni iz ogleda praznoga hoda i kratkog spoja su približne (utjecaj zasićenja, promene otpornosti usled zagrevanja, uticaj potiskivanja struja kod kaveznih rotora) ali dovoljno tačne za praktične proračune.

MOMENAT KONVERZIJE ASINHRONE MAŠINE

21 3 r

rFeCusob I

sRggPP

U rotoru se snaga gubi u bakru (namotaju) i gvožđu. Gubici u gvožđu rotora su zanemarivi jer je učestanost rotorskih struja mala. Snaga konverzije dobija se kao:

Snaga obrtnog polja opisuje elektromagnetnim putem prenetu energiju na rotor:

Korisna mehanička snaga:

Koeficijent korisnog dejstva:

213 rrCurobc IRs

sgPp

mcm gpp

1ppm


m

cc

pm

Moment konverzije je: p

s sm

1

ss f 2213 rrc IRs

sp

s

obr

r

ss

rrmc

PpIs

Rps

IRs

spmm

22 3

113

Iz ekvivalentne šeme asinhronog motora struja rotora je:

Rs

Is

Xs

U

Ir

Xrk Rr/s

22

rksr

s

r

XXs

RR

UI

Momenat konverzije:

22

223

rksr

s

r

smc

XXs

RR

sR

Uf

pmm

MOMENAT KONVERZIJE ASINHRONE MAŠINEAko se uzme potpuna ekv. šema dobija se tačniji izraz za mc. Struja rotora:

Momenat konverzije – Momentna (statička) karakteristika AM:

21

2

1 rksr

s

r

XXs

RR

UI

21

2

1

223

rksr

s

r

smc

XXs

RR

sR

Uf

pmm

Faktor rasipanja 08,102,111 m

sXX

Polazni momenat (potezni, momenat kratkog spoja, starting torque) motora:

212

1

2

23)1(

rksrs

r

scpol

XXRRR

fUpsmM

Karakteristična područja:•od s = 1 do s = 0 motorsko područje rada, energija se uzima iz mreže,•za s ≤ 0 generatorski režim rad, energija se vraća u mrežu•za s ≥ 1 protivstrujno kočenje, energija se uzima iz mreže i kinetička energija radne mašine koči rotor i predaje mu energiju.

MOMENTNA KARAKTERISTIKA ASINHRONE MAŠINE

1s

MOMENTNA KARAKTERISTIKA ASINHRONE MAŠINE

1s

cm

cm

Momenat koji AM razvija pri svakoj brzini zavisi od kvadrata napona.

Umr

I I0

I'2=I1 Iuk

Ip

I'02=I'2meh

IFe

(2)

Rs

Is0

Xs

U

Xm

Im

I IFe RFe

MOMENAT KONVERZIJE ASINHRONE MAŠINEMc je funkcija klizanja. Maksimalna vrednost momenta – Prevalni momenat se dobija pri prevalnom klizanju (prekretno, breakedown slip):

0ds

dmc rks

r

rkss

rp XX

R

XXR

Rs

21

21

Prevalni momenat (prekretni, breakedown, maksimalni):

212

2

1223)(

rksssspcp

XXRR

UfpssmM

Predznak (+) je za motorski a (-) za generatorski režim rada. Mp u gener. režimu je nešto veće po intezitetu nego u motorskom jer se u generator. režimu i gCus moraju biti pokriveni sa snagom obrtnog polja, tj. treba nam veći elektromagnetni momenata nego u motorskom režimu.

rksspcp XX

Uf

pssmM

2

223)(


ss

ssM

mp

p

p

c

2

U praksi koristimo analitčke izraze za momentnu k-ku poznate kao Klosove jednačine. Klosovu jednačinu dobijamo ako izraz za momenat podelimo sa izrazom za prevalni momenat:

Preopteretivost se definiše kao:c

pmM

Tada je rešenje Klosove jednačine:

12pss

12ssp

prkss

sp

p

p

c sXXR

R

ss

ssM

m

22;2

21

2

Za manje tačna računanja (usvojimo Rs0) može se koristiti pojednostavljena Klosova jednačina.

Klosova jednačina vredi za kolutne AM i za one kavezne AM koji nemaju izražen efekat potiskivanja struje u rotoru. Kod kaveznih AM sa izraženim efektom potiskivanja struje u rotoru Klosova jednačina je prihvatljiva u području malih klizanja.

MOMENAT KONVERZIJE ASINHRONE MAŠINEZa dovoljno mala i dovoljno velika klizanja Klosova jednačina se može aproksimirati sa:

2s/sppsp

cs

sMm 2

0

ss

Mm p

ssp

c

p

2

2sp /s

mc / Mp

mc / Mp

2sp /s

s

M

0 1

0

0 1

n nn nsin

Ir

cosφr

Rr Zr

Xr

Er

a)

s 0

DIJAGRAMI VELIČINA ROTORA ASINHRONOG MOTORA I OBRTNOG MOMENTA U ZAVISNOSTI OD BRZINE OBRTANJA.

KAKO IZGLEDA STRUJA STATORA?

STRUJNA RAVNOTEŽA

Radne karakteristike AM

Momenat i struja motora tokom pokretanja

Velika struja polaska AM. Karakteristični momenti: Nominalni Mn, Mp1,6(2÷3)Mn; Mpol=(0,9÷1,2)Mn

mc / Mn

Momenat i struja motora tokom pokretanja

Karakteristični momenat: Minimalni momenat-Momenat sedla.

Za AM sa podacima 400 kW; 1492 o/min; 675A; 400 V; 50Hz; date su karakteristike.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0

M/Mn I/In

s

I/I n

M/Mn

Struja statora asinhronog motora• Prazan hod. U praznom hodu s=0 pa je iz ekv. šeme:

s

s

ss

ss X

Uj

jXRU

sI

)0( sns

ns

n

sx

jZXUU

jsII 1

//

)0(

Primer:Struja ph: cca. 1/3 nominalne

struje. Za 100 A nominalne struje struja praznog hoda je cca. 33 A.• Struja polaska: Pri pokretanju s=1 iz ekv. šeme:

Primer:xs = xr = 0.1: i(s = 1) = 1/(20.1) = 5: Struja polaska je 5In. Veći motoriimaju manje rasipne flukseve, pa prema tome i većestruje polaska tipično 5÷7In.

311 :15,315,00,3 SnSsms XIIxxx

rksnrs

ns

n

sxx

jZXX

UUjs

II

1/)(

/)1(

• Strujna ravnoteža: Struja rotora jegotovo u opoziciji sa strujom statora.

rksss XX

UjsI

1)1(

Struja polaska asinhronog motora

Relativna vrednost struja polaska asinhronog motora zavisi od Pn motora i broja polova.

Pokretanje asinhronog motoraPri pokretanju asinhronih motora javljaju se sledeće teškoće:

•Velike struje pokretanja, obično 5‐8 puta veće od nazivnih,•Preveliki ili nedovoljno veliki momenti pokretanja,•Predugo trajanje zaleta motora i pogona.

Najčešće primenjivane tehnike pokretanja asinhronih motora su:•Pokretanje direktnim priključenjem na mrežu,•Pokretanje zvezda‐trougao preklopkom,•Pokretanje preko autotransformatora,•Pokretanje soft‐start uređajem,

Sve se tehnike pokretanja svode na to da se izvrši uspešan zalet motora i pogona uz što manje struje zaleta i što kraće trajanje zaleta. Uticaj na mrežu mora biti u prihvatljivim granicama dozovoljenog pada napona izazvanog strujom polaska motora.

Pokretanje asinhronog motora direktnim priključkom na mrežu

Ovaj način pokretanja je najprimereniji najjednostavnijem i najpouzdanijem motoru – kaveznom AM. Zbog velike struje pokretanja asinhronog motora, koja pravi probleme u napojnoj distributivnoj mreži (padovi napona i preopterećenje sklopne opreme), koriste se različite tehnike pokretanja u cilju smanjenja struje polaska.

W2 U2 V2

(A) U1

(B) V1

(C) W1

L1 L2 L3

A

L1

L2B L3 C

W2 V2

U2

a)

C

V2

B U2

A

W2

L2

L1 L3

W2 U2 V2

A

L1 L2 L3

C B

Pokretanje kaveznog asinhronog motora preklopkom Y-

Kavezni AM za trajan rad u vezi pri pokretanju veže se u Y. Napon po faznom namotaju je 3 puta manji pa kroz namotaj teče 3 puta manja struja, a struja iz mreže je još 3 puta manja jer se iz jednog faznog voda napaja samo jedan namotaj. U spoju Y iz mreže se povlači 1/3 polazne struje u spoju . Kada se obavi zalet u zvezdi motor se spoji u trougao.

31

2

UU

MM YY

mrežiPrema31

I

IY

31

namotuU

I

IY


U trenutku prevezivanja iz Y u motor povuče 3x veću struju od one koju je imao pre prespajanja. Ako se zalet ne obavi do nominalne brzine pri prespajanju će nastati veliki udari i trzaji. Da bi zalet bio uspešan potrebno je da motor bude rasterećen/slabo opterećen i da zalet u Y dovoljno dugo traje. Primenom Y- pokretanja izbegava se veliki strujni udar ili jak mehanički trzaj.

a) n

M MY

M I

I IY

n I0 mm

In b) Qzal

0,1 0,2

8

6

4

Y

2

Mopt/Mn0


Ilustracije za slučaj necelishodne upotrebe pokretanja preklopkom Y-.a) Zalet nije rasterećen, pa pri prebacivanju iz zvezde u trougao motor povuče iz mreže struju praktično jednaku kao i u kratkom spoju a razvije i pun prevalni momenat. b) Dijagram pokazuje relativne količine toplote koje se stvaraju usled gubitaka u namotima motora pri delimično opterećenom zaletu u spregama zvezda i trougao. Vide se izrazito velike količine toplote razvijene u sprezi zvezda pri zaletu već i sa relativno malim momentima opterećenja.

Pokretanje kaveznog AM autotransformatorom

Pokretanje: Zatvoreni prekidači A i B, Normalan pogon: Zatvoreni prekidači A i C

Pokretanje kaveznog AM autotransformatorom

Pokretanje AM autotransformatorom omogućuje da se struja pokretanja prilagodi uslovima koje zahteva mreža.

“Soft‐starter” je uređaj energetske elektronike kojim se reguliše napon statora AM kako bi se smanjila struja pokretanja na neki dozvoljeni iznos. Tokom pokretanja napon statora AM se linearno povećava kako bi se struja statora držala ispod željene vrednosti.

“Soft start” – lagano pokretanje kaveznog AM

Talasni oblici napona i struje soft startera

u, i


Ova ilustracija tendenciozno favorizuje “Soft‐start” pokretanje. Ukazuje da je soft startom struja polaska manja nego u Y pokretanju i da se zalet uspešno obavlja.

Pokretanje kliznokolutnog asinhronog motora dodavanjem otpornika u rotorsko kolo

Pokretanje kliznokolutnog asinhronog motora dodavanjem otpornika u rotorsko kolo

Ako se otpornik za pokretanje izvede s više segmenata moguće je uz pravovremene prelaske sa jednog segmenta na drugi dobiti približno konstantnu vrerdnost momenta i struje pokretanja.

PROMENA BRZINE ASINHRONOG MOTORABrzina obrtanja AM je: )1(60)1( s

pfsnn s

s

i ona se može podešavati promenom broja pari polova p, promenom klizanja s i promenom frekvencije fs.

Regulisati brzinu obrtanje znači menjatimomentnu karakteristiku motora mc umc tako da njen presek s k-kom opterećenja bude pri željenoj brzini obrtanja n'. Prema slici momentnu karakteristiku motora mc smo promenili tako što smo promenili sinhronu brzinu sa ns u n's menjajući frekvenciju struja koje teku kroz namote statora.

mcmc

mm

PROMENA BRZINE ASINHRONOG MOTORAPromenom broja polova

Promena brzine promenom broja pari polova moguća je samo u grubim koracima. Promena broja polova se može ostvariti sa jednim namotajem izvedenim iz dva jednaka dela koja se prespajaju prema Dalanderovom principu. Jedan namotaj se jednostavno prespaja u pogledu broja polova u odnosu 1:2. Prema Dalanderu postoji više spojeva namotaja: konstantna snaga na obe brzine, konstantan momenat, manji momenat pri manjoj brzini. Za tri ili više brzina koriste se dva ili više galvanski odvojena namotaja u motoru koji su smešteni u iste žlebove.U mašini za pranje veša (stare) motor ima dva namotaja na statoru, jedan sa 2p=2 (za centrifugu), a drugi 2p=12 (za pranje).

PROMENA BRZINE ASINHRONOG MOTORAPromenom broja polova

Prespajanje sekcija za Dalanderov spoj namotaja.

PROMENA BRZINE ASINHRONOG MOTORAPromenom napona napajanja

Promena brzine AM promenom napona napajanja, uz stalnu frekvenciju, momentna k-ka se menja prema mc=f(U2). Svakom naponu odgovara druga k-ka motora. K-ka opterećenja je određena vrstom opterećenja. Radna tačka je u preseku karkteristike motora i opterećenja.

m

rksr

s

r

sc m

XXs

RR

sR

Uf

pMm

2

22

23

mm

Smanjenjem napona opada brzina AM, a klizanje raste. Pretvarači energetske elektronike omogućuju regulaciju napona u širokim granicama.


0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

brzina

mom

enat

1sU

75.0sU

5.0sU

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1.6

3.2

4.8

6.4

8

brzina

stru

ja st

ator

a

1sU

75.0sU

5.0sU

Promenom napona, uz stalnu frekvenciju napajanja, postiže se promena brzine u uskom intervalu oko sinhrone brzine. Energetski gledano, promena brzine na ovaj način nije optimalna jer su gubici energije neizbežni.


Mane su da preopteretivost opada:M

M p

Povećavaju se gubici u bakru rotora i smanjuje koeficijent korisnog dejstva. Pretpostavimo da je momenat opterećenja konstantan:

s

obRMmc

PpMmm

obc Psp 1 obCur Psg

Smanjenjem napona opada brzina AM, a klizanje raste. Snaga konverzije opada, a gubici u bakru rotora rastu.

Brzina obrtanja AM direktno je proporcionalna frekvenciji: )1(60 spfn s

Ali, se u motoru sa promenom frekvencije menja i fluks - indukcija što utiče na promenu razvijenog momenta.

SBfNfNEU ssss 44,444,4Ako promenimo fs uz stalan napon promeniće se fluks , odnosno B indukcija. Povećanje B nije dozvoljeno zbog zasićenja magnentnog kola, a smanjenje nije prihvatljivo jer je praćeno smanjenjem momenta koji motor razvija. Zbog toga se istovremeno menjaju napon i frekvencija tako da je njihov odnos stalan.

noms

noms

s

s

s

sf

Uf

UfE

Time se postiže da je fluks u mašini približno nominalan. Ovo je pozanto kao U/f upravljanje AM.

PROMENA BRZINE ASINHRONOG MOTORAPromenom napona i frekvencije napajanja


Promena napona i frekvencije pri U/f zakonu upravljanja. Promena frekvencije napona napajanja omogućuje podešavanje brzine AM u širokom opsegu do 2fsnom.

RM

rksr

s

r

sc M

XXs

RR

sR

Uf

pMm

2

22

23

RMrksrr

rr

sc M

LLRR

fUpMm

222

2

23

Ako je momenat radne mašine konstantna pri U/f=const. tada je r=const.


Ako pretpostavimo da je momenat opterećenja konstantan i ako zanemarimo Rs onda je apsolutno klizanje r konstantno pri primenjenom U/f zakonu upravljanja.

fs1=0,2 fs2=0,4 fs3=0,6 fs4=0,8 fs5=1

brzina

mom

enat

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

MRM

Ako je momenat radne mašine konstantna pri U/f=const. tada je r=const.


Familija statičkih k-ka AM sa primenjenim U/f=const zakonom upravljanja.

r

fs5=1fs4

fs3fs2

fs1

brzina

mom

enat

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1

2

3

Ako Rs nije zanemarljivo prevalni momenat pada sa smanjenjem fs ispod fs nonm.

22

2

223)(

rksssspcp

XXRR

Uf

pssmM

kspcp Lf

UpssmM1

223)(

2


Frekvencija f1 je nominalna frekvencija za koju je građen motor. Smanjivanje frekvencije daje karakteristiku U21/f21=const., tj. smanjeni su napon i frekvencija u odnosu na U1/f1 =const.Povećanje frekvencije na f2 nije moguće po zakonu U/f=const. jer je napon za određeni motor određen gornjom granicom od U=Un. Zbog povećanja frekvencije f1 na f2, a nepromijenjenog napona, smanjen je u motoru i razvijeni moment. To je tzv. područje slabljenja polja.

PROMENA BRZINE ASINHRONOG MOTORAPromenom otpornosti dodatnog otpornika u kolu rotora

Uključenjem otpornika u kolo rotora smanjuje se struja a samim tim i obrtni momenat i motor usporava, povećava se klizanje.Zbog povećanja klizanja raste indukovani napon koji povećava struju. Klizanje se povećava sve dok se pri nekoj sniženoj brzini ne izjednači momenat koji motor razvija sa momentom opterećenja – momenat radne mašine.


22

223

rksrdr

s

rdr

sc

XXsRRR

sRR

Uf

pm

Statičke k-ke AM sa dodatnim otpornikom u kolu rotora.

Glavni nedostatk promene brzine dodatnim otpornikom u kolu rotora je povećanje snage gubitaka na dodatnom otporniku i smanjenje koeficijenta korisnog dejstva.

2)(3 rrdrobCur IRRPsg


Dodatna otpornost u rotorskom kolu menja mehaničku ka-ku asinhronog motora jer se menjaju vrednosti:•Polaznog momenta -može se uticati na njegovo povećanje:

22

2

23

rksrdrs

rdr

spol

XXRRRRR

fUpM

•Prevalno klizanje: rks

rdr

rkss

rdrp XX

RR

XXR

RRs

22

Adekvatnim izborom Rrd može se postići da je polazni momenat jednak sa prevalnim.

prpolrkss

rdrp Mm

XXR

RRs

221


0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

M12 3 2 1

1rR2rR3rR > >

brzina

mom

enat

brzinast

ruja

1rR

2rR

3rR

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1012345678

Statičke k-ke AM sa dodatnim otpornikom u kolu rotora.

Prevalni momenat se ne menja. Polazne struje se smanjuju. Regulacioni opseg je ograničen 20÷30% ispod ns kako bi se održao prihvatljiv , jer za nižu brzinu treba veći dodatni otpornik.

PROMENA SMERA ORTANJA ASINHRONOG MOTORARotor AM prati smer obrtnog polja. Smer obrtnog polja određen je redosledom faza. Ako je potrebno promeniti smer obrtanja AM dovoljno je međusobno zameniti priključke 2 od 3 fazna namota trofaznog motora. Reverziranje –promena smera obrtanja AM se može realizovati upotrebom kontaktora.

PROMENA SMERA ORTANJA ASINHRONOG MOTORAMomentna karakteristika AM u procesu reverziranja.

1 – Motor kreće iz mirovanja (s=1)2 –Motor se zaleće do približno sinhrone brzine obrtanja (s<<)3 – Uz beznaponsku pauzu vrši se zamena redosleda faza, motor prelazi u protivstrujno kočenje (s=2)4 – Motor koči do brzine 0 (s=1)5 – Motor se zaleće do približno sinhrone brzine obrtanja u suprotnom smeru (s<<)

Uticaj oblika žlebova rotora na mehaničku karakteristiku AMTermogena otpornost namota može se izračunati iz specifične provodnosti, preseka i ukupne dužine. Ovim je definisana termogena otpornost namota za prolaz jednosmerne struje. Međutim, otpornost naizmeničnoj struji prividno raste zbog pojave potiskivanja struje. Oko provodnika kroz koji prolazi struja zatvara se fluks, a deo tog fluksa ne zatvara se kroz glavno magnentno kolo – rasipni fluks.

Ilustracija za rasipni fluks (žlebni i na glavama namotaja). Prikazane silnice odnose se na rasipni fluks.

Uticaj oblika žlebova rotora na mehaničku karakteristiku AMKada bi magnetna provodnost gvožđa bila beskonačna sve silnice fluksa zatvarale bi se idući ispod žleba kao na slici. Oni delovi provodnika koji se nalaze pri dnu žleba obuhvaćeni su većim fluskom – rasipnim nego oni delovi koji su bliži otvoru (vrhu) žleba. Rasipna induktivnost dubljih slojeva veća je nego rasipna induktinost gornjih slojeva, jer su donji slojevi obuhvaćeni većim rasipnim fluksom. Svi slojevi su paralelni u električnom smislu. Rezultantno ekvivalentno kolo za šipku smeštenu u žlebu rotora prikazno je na slici. Pojava potiskivanja struje se manifestuje kao istiskivanje struje iz donjeg dela žleba koji je obuhvaćen sa dosta rasipnog fluksa u gornji deo žleba koji je obuhvaćen sa manjim rasipnim fluksom. Kako struja teče pretežno kroz gornji deo, onda jedan deo preseka provodnika (pri dnu žleba) ostaje neiskorišćen. Struja prolazi kroz smanjen presek, a smanjen presek znači efektivno povećanje otpornosti.

Zbog toga je visina provodnika kod AC struje ograničena na 4÷6mm. Da bi se i pored ovog dobili provodnici potrebnog preseka za potrebnu struju radi se namot sa paralelnim granama. Za još veće preseke upotrebljavaju se Rebel štapovi. Ti se štapovi sastoje od više profilne žice koje su po dužini međusobom izolovane. Profilna žica u štapu je tako transponovana da svaka podjednako prolazi i gornjim i donjim delom žleba. Za provodnik na statoru provode se mere za suzbijanje efekta potiskivanja.

Konstrukcije provodnika za suzbijanje potiskivanja struje (“Rebel-štap”)

Uticaj oblika žlebova rotora na mehaničku karakteristiku AM

a) Prazan hod: Frekvencija rotorskih struja 0: Nema efekta potiskivanja struje.

b) Zakočen rotor (s = 1): Frekvencija rotorskih struja = frekvenciji na statoru: Izražen efekat potiskivanje. Rotor current phase opposite to stator current; flows mainly in upper part of rotor bars, repulses stator field to air gap.

a) b)

Trapezne šipke rotora

Linije fluksa dobijene konačnim elementima. Magnentna provodost Fe je konačna. Uticaj oblika žlebova rotora na mehaničku karakteristiku AM

dcž

acžL L

LK

)()(

2cos2cosh2sin2sinh

23

dc

acR R

RK

2cos2cosh2sin2sinh

21.];.[ 01 Cu

CuCu

ss

sjrhh

– virtuelna (redukovan) visina provodnika;

h

J

hs

Uticaj oblika žlebova rotora na mehaničku karakteristiku AMU provodniku sa naizmeničnom strujom postoji nejednaka gustina strujepo dubini provodnika. Ova pojava se manifestuje kao povećanje termogne otpornosti provodnika. Koeficijent povećanja otpornosti zbog nejednake gustine struje:

Raspodela gustine struje po dubini žleba.

Koeficijent KR je poznat kao Fildov sačinilac povećanja gubitaka (otpornosti). Potiskivanjem struje u provodniku menja se i fluks rasipanja odnosno induktivnost rasipanja koja se koriguje sa KL. Na vrednost Fildovog sačinioca utiče visina provdnika i frekvencija.

Cu – dubina prodiranja, visina žleba na kojoj J opadne na 1/e vrednosti na površini provodnika.

Faktor korekcije otpornosti i rasipanja od redukovane visine provodnika

Faktori korekcije su dati za provodnik pravougaonog porečnog preseka u dubokom žlebu. Za uobičajene dubine žlebova veće od 2cm važi da je:

23

)()(

dcž

acžL L

LK

dc

acR R

RK

PRIMER: Bakarni štap u dubokm žlebu:-Na temperaturi 75°C provodnost Cu je Cu = 50.106 S/m.- Permeabilnost:- Za ukočen rotor s = 1: Rotor frequency fr = 50 Hz- Visina štapa: hs = 3 cm

Vs/(Am)104 70

Cu

398,22

105010450211032

67201

Cu

ssh

Zaključak 1:- Otpornost rotorskog štapa je uvećana 3-puta u odnosu na otpornost DC struji!- Induktivnost rasipanja rotorskog štapa je smanjena za 50%.

Primedba: Na 50Hz koeficijent povećanje otpornosti bakarnog štapa je: cmhk sR Sa krive kR() se dobija: kR(3) = 3 i sa kL() sledi: kL(3) = 0,5.

Zaključak 2:Rr raste a X opada kako raste dubina žleba, čime se smanjuje polazna struja a povećava polazni momenat.


Efekat povećanja termogene otpornosti naročito je bitan kod kaveznih AM a kod specijalnih oblika žlebova rotora efekat je iskorišćen za zančajno povećanje polaznog momenta. Efekat potiskivanja je izraženiji što je žleb dublji, zbog toga se izrađuju duboki žlebovi na rotoru AM.Kako pojava potiskivanja struje zavisi od frekvencije pun efekat se ima u trenutku uključenja AM. Kako tokom pokretanja brzina raste, frekvencija struja u rotoru opada pa potiskivanje iščezava, efektvina vrednost otpornosti rotora se približava vrednsti otporu jednosmerne struje.

Za AM koji će biti napajani iz pretvarača energetske elektronike provode se mere za ograničenje efekta potiskivanja.

Pojava potiskivanja struje dolazi naročito do izražaja kod struja viših frekvencija gde je poznata kao skin efekat.

Otpor konture – navojka struji zavisi od njenog karaktera DC ili AC.

U odnosu na AM sa dubokim žlebovima na rotoru dalje smanjenje polazne struje na Is/In=44,5 i povećanje polaznog momenta (Mpol>2Mn) postiže se primenom rotora sa dvostrukim kavezom (Dolivo Dobrovolski i Boucherot). Ovi motori imaju donekle povećano klizanje i nešto lošiju korisnost, ali samo ovim motorima se može postići pokretanje uz Is Isn(Y/) i Mpol Mn.

LIC-low inrush current


Ilustracija za smanjene struje polaska AM sa dva kaveza.

Uticaj oblika žlebova rotora na mehaničku karakteristiku AMU žlebove bliže površini smeštaju se provodnici od materijala veće specifične otpornosti nego što je Cu (mesing i bronza). Drugi kavez je smešten u žlebove koji su znatno udaljeni od površine rotora pa usled toga imaju veliku induktivnost rasipanja. Na početku pokretanja zbog potiskivanja struje teku pretežno kroz provodnike spoljnog kaveza, koji imaju veću termogenu otpornost (materijal). Posle zaleta struja se rasporedi na oba kaveza.

ВВ3

ВВ3 Momentan k-ka kliznokolutnog AM je niža od k-ke c.Веран Васић; 2013-05-22


Manji motori imaju relativno veći polazni momenat nego veći motori jer imaju relativno veću otpornost rotora. Potiskivanje struje rotorskim štapovima praćeno je smanjivanjem induktivnosti rasipanja rotora što obara prevalni momenat.

Mehaničke k-ke AM za različite izvedbe žlebova rotora.

Uticaj oblika žlebova rotora na mehaničku karakteristiku AMRazni oblici preseka žlebova rotora

Zanemarljivo potiskivanje struje Mpol maloa) Okrugao, b) Ovalni

Izraženo potiskivanje struje povećan Mpolc) Duboki, d) Trapezoidni, e) L

Veoma izraženo potiskivanje veliki Mpolf) i h) dvostruki kavez

Često se duboki žlebovi rade koso kako ne bi suviše smanjili visinu rotorskog jarma. Duboki žlebovi trapeznog oblika imaju jače izražen efekat potiskivanja struje.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORZa pogon RM manjih snaga, na mestima gde nije dostupna trofazna električna mreža koriste se jednofazni AM. Izrađuju se za snage do nekoliko kW. Stator je isti kao kod trofaznih AM. U žlebove statora se smešta jedan (glavni) namot, a zbog problema s pokretanjme postavlja se i drugi (pomoćni) namot. Rotor jednofaznog AM je uvek kavezni s Al kavezom s okruglim štapovima. Da bi se smanjili gubici, kod jednofaznih AM ne koriste se rotori u kojima se predviđa potiskivanje struje. Osnovna prednost jednofaznog AM predstavlja mogućnost priključka na monofaznu el. mrežu NN (230V). Nedostaci jednofaznih motora su:•Teškoće kod pokretanja,•Snaga jednofaznih motora je cca 50÷60% snage trofaznih AM sličnih dimenzija, •Mali prevalni momenat,•Velika struja megnećenja, odnosno mali faktor snage.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORKada se namotaj indukta priključi na naizmenični napon poteći će struja koja stvara pulsirajuće polje. Ovo polje se može razložiti na dva suprotno rotirajuća polja. Rotor stoji jer ova dva polja stvaraju momente istog intenziteta, a suprotnog smera. Rotor se može mehanički pokrenuti u jednu stranu. Tada se smanji učestanost struje rotora koja obrazuje polje sa tim smerom obrtanja (direktno polje), smanji se induktivna otpornost a poraste aktivna komponenta struje, koja nastavlja dalje da ubrzava rotor.

Čim se motor pokrene iz stanja mirovanja preovladava jedno obrtno polje i motor razvija momenat kojim nastavlja obrtanje i može savladati opterećenje.

Sa komponentom struje rotora koja obrazuje polje u suprotnom smeru (inverzno polje) od smera mehaničkog pokretanja dešava se sve isto, ali u obrnutom smislu. Učestanost struja rotora koje formiraju polje sa suprotnim smislom obrtanja, raste induktivni otpor, pada aktivna komponenta struje.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORJednofazni AM se može predstaviti s dva trofazna motora kod kojih su rotori mehanički povezani vratilom a njihovi statorski namoti su priključeni na trofaznu mrežu s različitim redosledom priključaka. Jednofazni AM se ne može sam pokrenuti jer su vrednosti elektromagnetnih momenata koji se stvaraju u motoru jadnaki Med=Mei

U odnosu na oba polja (direktno i inverzno) definiše se klizanje:

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTOR

Ekv. šema jednofaznog AM može se dobiti spajanjem na red ekv. šema dva trofazna motora.

s

sd n

nns

Klizanje prema direktnom polju:s

nnns

s

si

2Klizanje prema inverznom polju:

M

Md

Mi

Mrez sd

si 0 1 2

1 0 2


L2L1

V

U

Mehanička k-ka jednofaznog AM dobija se sabiranjem elektromagnetnih momenata nastalih usled direktnog i inverznog magnetnog polja od s=0 do s=2.

Očigledan je problem odsustva polaznog momenta motora zbog čega se jednofazni AM ne pokreće.Za istu snagu jednofazni AM ima veće nominalno klizanje od trofaznog.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORJednofazni AM moguće je pokrenuti ako u motoru nastane rezultantno obrtno polje. Da bi se izbeglo mehaničko pokretanje jednofaznog motora koristi se pomoćna faza, koja je prostorno pomerena prema glavnoj fazi. Fazni pomaci struja kroz fazne namotaje ostvaruje se dodavanjem: kondenzatora, otpornika ili prigušnice (-predspojna sprava) u pomoćnu fazu.

Hg PN

GN

Hp

Elipsoidno polje proizvedeno strujama glavnog i pomoćnog namota ima jednu kružnu komponentu. Polje je obrtno, intenzitet mu se menja.

Električna šema jednofaznog AM sapomoćnim namotom, predspojnom spravom i prekidačem u strujnom kolu pomoćnog namota.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORStrujno kolo pomoćnog namota mora imati drugačiji karakter otpornosti u odnosu na glavni namot. Tada je faza struje kroz taj namot drukčija nego faza struje kroz glavni namot, to se postiže predspojnim spravama. Važno je postići što veći fazni pomak struje glavne i pomoćne faze.

L2L1

V

U

Z W

C

Fazorski dijagram kondenzatorskog motora

Motor s trajno uključenim kondenzatorom u pomoćnoj fazi naziva se jednofazni kondenzatorski motor.


Karakteristike pokretanja:•Velika struja pokretanja, mali polazni momenat;•Primenjuje se za pokretanje motora manjih snaga (do nekoliko stotina vati).

Pokretanje s dodatnim otpornikom u pomoćnoj fazi.

Sam pomoćni namot izvodi se sa povećanom otpornošću (tanja žica, drugi materijal, specijalno motanje).


Karakteristike pokretanja:•Veći polazni momenat;•Mogu se pokrenuti motori s priključenim opterećenjem.

Pomoćni namot može se isključiti posle većeg dela zaleta, tada govorimo o startnom pomoćnom namotu i startnom kondenzatoru.

Pokretanje s dodatnim kondenzatorom u pomoćnoj fazi.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORFazorski dijagram kondenzatorskog motora.

Trajno uključen kondenzator poboljšava radne i polazne k-ke jednofaznog (kondenzatorskog) motora. K-ke kondenzatorskog motora se približavaju karakteristikama trofaznih AM.Napon na kondenzatoru je znatno veći od napona na koji se priključuje motor. Za motor koji se priključuje na mrežu jednofaznog napona 230V potrebno je izabrati kondenzator nazivnog napona 450÷550V.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORUporedni prikaz mehaničkih karakteristika jednofaznih i trofaznih AM

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORKapacitet kondenzatora za trajan rad proračunava se tako da se u motoru obezbedi simetrično obrtno polje za nominalno opterećenje. Vrednost kapaciteta kondenzatora za trajan rad iznosi cca 25÷55F /kW snage motora koji se priključuje na mrežu 230V. Kapacitet kondenzatora za trajan rad proračunava se tako da se u motoru obezbedi simetrično obrtno polje za nominalno opterećenje. Ovo obrtno polje u motoru nastaje ako su ispunjeni sledeći uslovi:

•Naponi glavne i pomoćne faze međusobno pomereni za 90°;•Struje u fazama imaju isti fazni pomak u odnosu na napone;•Struje u glavnoj i pomoćnoj fazi proizvode istu MPS;•Obe faze predviđene za trajan rad treba dimenzionisati za jednaku snagu.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORJednofazni kondenzatorski motor dva kondenzatora: za pokretanje i za trajan rad.

Poboljšanje k-ka pokretanja kod kondenzatorskog motora može se postići uključenjem u pomoćnu fazu dodatnog kondenzatora za pokretanje.Kada pomoćni namot sa kondenzatorom za trajan rad ostane uključen i za vreme rada onda se govori o pomoćnom radnom namotu.


Jednofazno radi i trofazni AM kada zbog prekida u jednom faznom vodu (zbog reagovanja osigurača) ostane na dve faze odnosno na jednom međufaznom naponu. Motor će nastaviti da se obrće u smeru koji je imao pre prekida faze, ali će zbog delovanja inverznog momenta doći do smanjenje njegovog elektromagnetnog momenta. Posledica smanjenja momenta biće povećana snaga koju motor uzima iz mreže što bi moglo dovesti do prorade termičke zaštite motora ili možda oštećenja namotaj. Trofazni motor u jednofaznom radu može se opteretiti sa 50-60% svog nominalnog momenta. Motor se pri ponovnom uključenju ne može pokrenuti jer je u njemu nastalo pulsirajuće polje.Standardni trofazni AM mogu se priključiti na jednofaznu mrežu ikoristiti kao jednofazni motori. Za pokretanje dodaje se najčešće kondenzator koji ostaje uključen tokom rada motora.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORTrofazni motor s kondenzatorom za trajni rad: šema spoja i fazorski dijag.

Kapacitet kondenzatora se proračunava tako da u motoru nastane simetrično okretno polje. To zahteva vrednost kondenzatora od cca 75F/kW nazivne snage motora. Potpuno simetrično obrtno polje nije moguće postići pa su radne k-ke u radu na jednofaznoj mreži lošije od radnih k-ka na trofaznoj mreži. Uzrok tome je delovanje inverznog polja i inverznog elektromagnetnog momenta.Mpol0,25Mn, prevalni momenat je manji a gubici su veći. Trofazni motor koji radi u monofaznoj mreži može se opteretiti sa 0,75÷0,8Mn.

JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORŠema pokretanja trofaznog motora na jednofaznoj mreži.

Ako se paralelno kondenatoru za trajan rad priključi i kondenzator za pokretanje trofazni motor priključen na jednofaznu mrežu ima bolje k-ke pri pokretanju.Trofazni motori sa kondenzatorom priključeni na monofaznu mrežu koriste se za pogon pumpi, ventilatora, uređaja manje snage.

ASINHRONI GENERATORIAM se mogu naći u generatorskom režimu rada na: Postojećoj mreži; Sopstvenoj mreži.Mehanička snaga se dovodi iz pogonske mašine. Brzina obrtanja je veća od sinhrone.Rektivna snaga Q za stvaranje magnetnog polja uzima se iz mreže.

ASINHRONI GENERATORIU autonomnom radu AG, reaktivna snaga se dobija iz kondenzatora koji se priključuju na statorski namot.

ASINHRONI GENERATORIProces samopobuđivanja asinhronog generatora.

Za početak rada generatora mora postojati remanentni magnetizam u mašini koji je potreban za proces samopobuđivanja. Remanentni magnetizam stvoriće napon koji će poterati struju IC u generator koja pobuđuje generator da da napon U0 , koji je veći od Urem. Tako će radna tačka završiti u preseku k-ke praznog hoda U0(I0) i k-ke kondenzatora UC(IC), to je tačka B.

CC ICf

U

12

1

ASINHRONI GENERATORIVeličinu indukovanog napona u praznom hodu određuje tačka preseka k-ke praznog hoda U0(I0) s k-kom napona na kondenzatora UC(IC) tačka A i B.

Vrednost kapaciteta kondenzatora koji se priključuje u jednu fazu (za spoj Y) asinhronog generatora određuje se iz jednakosti napona generatora i napona na kondenzatoru u tački preseka karakteristika.

LfC

CfILfIXIXI CCC 2

111

)2(1

212

Kondenzator mora biti odabran prema induktivnosti magnećenja. Nakon što se završio proces samopobuđivanja na generator se može priključiti potrošač.

ASINHRONI GENERATORIPriključenje potrošača ima za posledicu smanjenje brzine obrtanja generatora a to uzrokuje:Smanjenjm frekvencije indukovanog naponaSniženje napona na stezaljkama generatora.Korekcija brzine obrtanja realizuje se dovođenjem dodatne mehaničke snage iz pogonske mašine na vrtailo generatora.Priključenjem potrošača reaktivne snage koju isporučuju kondenzatori deli se na reaktivnu snagu potrebnu potrošaču i snagu potrebnu za magnećenje. Priključenjem ovakvog potrošača snižava se izlazni napon generatora u odnosu na napon u režimu praznog hoda, jer se smanjuje struja magnećenja.

ASINHRONI GENERATORI

Vetrogenerator sa asinhronim generatorom i turbinom konstantne brzine obrtanja. Kondenzatori imaju ulogu za popravak faktora snage AG.

ASINHRONI GENERATORI

Vetrogenerator sa dvostrano napajanim klizno kolutnim asinhronim generatorom (doubly fed induction generator) i turbinom promenljive brzine obrtanja.

ASINHRONI MOTORI POVIŠENE GREKVENCIJESnaga motora konstantnog momenta proporcionalna je brzini (frekvenciji). Za istu željenu snagu motora može se smanjiti obrtni momenat odnosno masa motora ako se poveća brzina obrtanja. Ovo se koristi u ručnim alatima tako što se u njih ugrađuju trofazni AM povišene frekvencije 150÷400Hz. Na taj način se za dvopolnu konstrukciju postižu sinhrone brzine od:

9000o/min11506060

p

fn ss

00o/min2401

0046060

pfn s

s

AM povišene frekvencije koriste se i za specijalne pogone gde je potrebna velika brzina obrtanja.

PARAZITNI MOMENTI AMPostojanje viših harmonika MPS može biti posledica više pojava:Viši harmonici zbog raspodele namotaja pri prostoperiodičnoj struji;Viši harmonici zbog složenoperiodične raspodele struje pri idealizovanoj raspodeli namotaja;Viši harmonici zbog raspodele namotaja pri složenoperiodičnoj struji.

Pretpostavimo da magnetno polje u AM nije sinusnog oblika već da sadrži više ili manje viših harmoničnih članova usled raspodele namotaja a da je struja statora prostoperiodična. Postoje samo neparni harmonici, koji su:1. Nultog redosleda, harmonici reda =3(2k+1)=3,9,15,.. gde je (k=0,1,..) su istofazni i ne mogu stvoriti obrtno polje.2. Indirektnog redosleda, harmonici reda =6k-1=5,11,17,.. gde je (k=1,2,..) formiraju obrtno polje koje rotira u suprotnom smeru od obrtnog polja prvog harmonika. 3. Direktnog redosleda, harmonici reda =6k+1=7,13,19,.. gde je (k=1,2,..) formiraju obrtno polje koje rotira u smeru obrtnog polja prvog harmonika. Viši harmonici obrtnog polja daće odgovarajuće komponente momenta.

asinhrone maŠine prema obliku kretanja: rotacione

Documents