pogoni sa asinhronim motorom uvod.rev2.pdf · tokovi snage p u i s s s s 3 cos m - snaga statora,...
TRANSCRIPT
ELEKTROMOTORNI POGONI SA
ASINHRONIM MOTOROM
Proučavamo samo pogone sa
trofaznim motorom.
Najčešće korišćeni motor u
elektromotornim pogonima.
Prednosti asinhronih motora:
- jednostavna konstrukcija;
- mala cena;
- visoka energetska efikasnost.
1856-1943
Asinhroni (indukcioni) motor
Patent iz 1888 godine
KAVEZNI ROTOR
NAMOTANI ROTOR
NAMOTAJI
LAMINIRANO
JEZGRO
LAMINIRANO
JEZGRO
BAKARNE
ŠIPKE
METALNI PRSTEN
Motor sa kaveznim rotorom
Rotor
Stator
ROTOR ASINHRONOG MOTORA NAJČEŠĆE IMA ZAKOŠENE ŽLEBOVE
DA BI SE MINIMIZIRALE PULSACIJE MOMENTA
POPREČNI PRESEK ASINHRONOG MOTORA
STATIKA POGONA
Ekvivalentna šema motora (po fazi).
Rotorske veličine su svedene na stator.
sR s r rR
mR
sI rI
mI
E1
rs
Rs
sU
M
- rotorska učestanost;
2 rad.el./ss sf
2 rad.el./sr rf
rad.el./ss r
/ rad.meh./s rad/sm P
/ /r s s ss
- kružna učestanost statora;
- kružna učestanost rotora;
- ugaona brzina;
- broj pari polova;
- mehanička ugaona brzina;
- klizanje.
Hzsf
Hzrf
Ostale karakteristične veličine:
- statorska učestanost;
P
Ub = Usn – nominalna efektivna vrednost faznog napona
Ib = Isn – nominalna efektivna vrednost fazne struje
b = 2 fsn – nominalna kružna učestanost
Zb = Ub / Ib
Pb = q Ub Ib = 3 Ub Ib
Mb = Pb / (b/P)
BAZNE VREDNOSTI
q - broj faza = 3
TOKOVI SNAGE
3 coss s s sP U I - snaga statora, snaga uzeta iz izvora;
23sCu s sP R I - snaga gubitaka u bakru statora;
23Fe mP E R - snaga gubitaka u gvožđu lim 0m
FeR
P
2
3o r rP R s I - snaga obrtnog magnetnog polja;
2
3r Cu r r oP R I s P - snaga gubitaka u bakru rotora;
21
3 1r o r Cu r r os
P P P R I s Ps
- mehanička snaga;
trP - snaga gubitaka na trenje i ventilaciju;
r trP P P - korisna mehanička snaga.
Napomena: Snaga Ptr prenosi se u opterećenje!
Statorski
gubici
Gubici u
gvožđu
Rotorski
gubici
Gubici
usled
trenja i
ventilacije
Mehanička
snaga na
vratilu
Ulazna
električna
snagaPs
Ps Cu
PFe
Po
Pr Cu
Pr
Ptr
P
Elektromagnetni moment:
2
2
2 2
1 13
13
3 3
re r r
m m
Pr
sr r
s
r rrr
s r
P sM R I
s
s PR I
s
I IRP P R
s ω
U PREDSTOJEĆOJ ANALIZI PRETPOSTAVIMO DA JE E = const.
MEHANIČKA KARAKTERISTIKA
(statička karakteristika momenta)
22
( )r
r s r
EI s
R s
( )e eM M
2
22
2
2 2
( ) 3
( ) 3
re
s r s r
r re r
s r r r
R sEM s P
R s
REM P
R
Funkcija Me (s) ima ekstremum koji se može naći iz:
0edM s
ds
Momenat u tački ekstremuma naziva se PREVALNI MOMENAT (Mp),
a odgovarajuće klizanje PREVALNO KLIZANJE (sp ).
23 1
;2
rp p
s r s r
R P Es M
KLOSS - ova FORMULA 2 2e
p rpp r
p rp r
M
sM s
s s
Važno: const.rrp s p
r
Rs
STATIČKE KARAKTERISTIKE STRUJA
s r mI I I
2 22 2
s rrr ra rr
r s r r s r
EE R sI j I jI
R s R s
za 0 ilim Fe ms
EI j P R
M
Statička karakteristika momenta, pri E=const.
2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 26
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
s
G G
M
=0
ASK
kočnica
Me(s)
s
=s
2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 212
10
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
12
Statičke karakteristike struja, E=const.
|Is(s)|
Re(Is(s))
Re(Ir(s))
Im(Is(s))
Im(Ir(s))
|Im(s)|
s
=s
=0
Dve pretpostavke:
RAZMOTRIMO REALAN (realniji) SLUČAJ
E ≠ const. Us = const.
2. 2 2 2 2 2s s s sM R (sasvim realna
pretpostavka)
0Fe mP R 1.
sR s r
rI
mI
M1
rRs
sU
E
Sa navedenim pretpostavkama
se može napisati:
2 22
sr
s r s s r
UI
R R s
2
2 22
3 s re
s s r s s r
P U R sM
R R s
22
rp s
s s s r
Rs f
R
2
22 2
3 1
2
sp
ss s s r s
P UM
R R
znaci: + za motorni režim;
− za generatorski režim.
2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 24
3
2
1
0
1
2
3
4
Statička karakteristika momenta, pri E ≠ const., Us =Usn= const.
Me(s)
|E(s)|
s
p mot p genM M
sR s r
rI
mI
M1
rRs
sU
2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 28
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
|Is(s)|
Re(Is(s))
Re(Ir(s))
Im(Is(s))
Im(Ir(s))
|Im(s)|
s
Statičke karakteristike struja, pri E ≠ const., Us =Usn= const.
sR s r
rI
mI
M1
rRs
sU
Jedina pretpostavka:
RAZMOTRIMO SLUČAJ BEZ ZANEMARENJA
INDUKTIVNOSTI MAGNEĆENJA
E ≠ const. Us = const.
0Fe mP R
sR s r
rI
mI
M1
rRs
sU
sI
E
( )s s s s r r s r
m s
Z R j Z s R s j
Z j M
( ) ( )e s m rZ s Z Z Z s
( )( )
ss
e
UI s
Z s ( ) s s sE s U Z I
( )( )m
m
E sI s
Z
( )( ) ( ) ( )
( )r s m
r
E sI s I s I s
Z s
2 2
3 3r rr r
e rm s r
I IP RM P P R
s ω
2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 24
3
2
1
0
1
2
3
4
Statička karakteristika momenta, pri E ≠ const., Us =Usn= const.
Me(s)
|E(s)|
s
p mot p genM M
sR s r
rI
mI
M1
rRs
sU
sI
2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 27
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
|Is(s)|
Re(Is(s))
Re(Ir(s))
Im(Is(s))
Im(Ir(s))
|Im(s)|
s
Statičke karakteristike struja, pri E ≠ const., Us =Usn= const.
sR s r
rI
mI
M1
rRs
sU
sI
Kod velikih mašina može se smatrati Rs ≈ 0
Sada je:
2
22 2
3 s re
s r s s r
P U R sM
R s
r
ps s r
Rs
23 1
2
sp
s s r
UPM
Veoma slično kao kod E=const. Može se izvesti KLOSS - ova formula.
2e
pp
p
M
sM s
s s
2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 23
2
1
0
1
2
3
s
Me(s)
|E(s)|
Rs=0
Statička karakteristika momenta, pri E ≠ const., Us =Usn= const.
sR s r
rI
mI
M1
rRs
sU
sI
|Is(s)|
Re(Is(s))
Re(Ir(s))
Im(Is(s))
Im(Ir(s))
|Im(s)|
s
Rs=0
2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 27
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
Statičke karakteristike struja, pri E ≠ const., Us =Usn= const.
sR s r
rI
mI
M1
rRs
sU
sI
STRUJNO NAPAJANJE ASINHRONOG MOTORA
const.sI
Ovakav način napajanja pruža nove mogućnosti kod napajanja iz invertora.
U analizi zanemarujemo gubitke u gvožđu. 0FeP
sR s r
const.sI rI
mI
rR
s
sU M
sI
Praktična realizacija
strujnog generatora
Regulisani
naponski
izvorZ
*i+
i
ucu
i
Statička karakteristika
momenta se izvodi iz:
m s
r s sr m r s r
Z j MI I I
Z Z R s j M
2 22 2 2
2 2 2 22 2
s rr s s
r s r r r r
M MI I I
R s M R M
22
222
22
2 22
3
3 ,
sre s
rs r
r rs r s
r r r
MRM P I
s RM
s
R MP I f I
R M
s m rI I I m m r rI Z I Z
Mehanička karakteristika kod strujnog napajanja ima isti oblik kao i kod
naponskog napajanja, ali se karakteristične vrednosti razlikuju.
Funkcija Me(s) ima ekstremum koji se može naći iz: 0edM s
ds
Vrednosti prevalnog momenta i klizanja su:
223
2p s
r
P MM I
M
Pomoću ovih prevalnih vrednosti može se izvesti odgovarajuća
KLOSS-ova formula.
. .
. .
jer je
p nap p str
s r
p nap p str
s s
M
M M
r
ps r
Rs
M
2 1.5 1 0.5 0 0.5 14
3
2
1
0
1
2
3
ZOOM
Me str(s)
Me nap(s)
s
Is = 1
naponska
karakteristika
strujna
karakteristika
Statička karakteristika momenta, pri strujnom napajanju Is = Isn
Us = 1
sR s r
const.sI rI
mI
rR
s
sU M
sI
0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.21
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Me(s)
Men(s)
Statička karakteristika momenta, pri strujnom napajanju Is = Isn
s
sR s r
const.sI rI
mI
rR
s
sU M
sI
1.5 1.25 1 0.75 0.5 0.25 0 0.25 0.5 0.75 10.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
Is = 1+0i
|Is(s)|
Re(Is(s))
Re(Ir(s))
Im(Is(s))
Im(Ir(s))
|Im(s)|
s
Statičke karakteristike struja, pri strujnom napajanju Is = Isn
sR s r
const.sI rI
mI
rR
s
sU M
sI
STATIČKA KARAKTERISTIKA NAPONA
( ) ( )s s ekvU s I Z s
Uz uvažavanje
( ) ( )ekv s m r
s r s rs s s
r s r
Z s Z Z Z s
j M R s jR j
R s j M
22 2 22 2
2 22 22 2( ) s r rs r
ekv s s s
r s r s
s M M Rs M RZ s R j
R s M R s M
0
1
lim
lim
ekv s s ss
ekv s r s s rs
Z R j M
Z R R j
22
sr
r s
MR
R M
r rM M M
jer je:
može se napisati:
2 1.5 1 0.5 0 0.5 10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Statička karakteristika napona statora kod strujno
napajanog asinhronog motora pri nominalnoj struji
|Us(s)|
Is = Isn
s
sR s r
const.sI rI
mI
rR
s
sU M
sI