Upload
darejx
View
1.158
Download
29
Embed Size (px)
Citation preview
ASINKRONI TROFAZNI MOTORI
ASINKRONI TROFAZNI MOTORI
- najjednostavniji, najjeftiniji i najsigurniji za većinu praktičnih potreba.- stator se u načelu ne razlikuje od statora sinkronog motora (namot je smješten u utore, nema istaknutih polova)- velika razlika je u konstrukciji rotora. Obzirom na to asinkrone motore možemo podijeliti na:
1. Kavezni motori ili motori s kaveznim rotorom - imaju rotor nalik kavezu. - namot tih rotora sastoji se od štapova koji su s obje strane međusobno kratko spojeni
2. Kolutni motori ili motori s kliznim kolutom - na rotoru imaju tri klizna koluta koja su spojena u seriju - preko tih kliznih koluta može se u strujni krug rotora uključiti otpornik koji služi za pokretanje ili regulaciju brzine
Kavezni asinkroni rotor
Kavezni rotor trofaznog asinkronog motora
Klizno – kolutni rotor
Stator asinkronog motora
Smještaj namota u utore po obodu statora
Spoj u zvijezdu – shematski spoj namota na statoru
Kako djeluje asinkroni motor?
Čim motor uklopimo statorom će poteći struja koja će proizvesti rotaciono polje. Brzina vrtnje ovisi samo o frekvenciji (npr. frekvencija od 50 Hz uzrokuje vrtnju rotacijskog polja 50 puta u sekundi ). Dok se rotor još nije zaletio rotacijsko polje će sjeći njegove vodiče velikom brzinom. U vodičima rotora se zbog toga induciraju jake struje, koje izazivaju stvaranje također jakih struja u statoru. Takav motor u času pokretanja proizvodi na mreži na koju je priključen veliki momentalni pad napona. Kad se motor jednom zaleti njegova se struja sama regulira prema trenutnomopterećenju. Svakom opterećenju odgovara određena struja. Tu struju proizvodi inducirana elektromotorna sila u rotoru. Stoga brzina rotora mora biti onoliko manja odbrzine rotacijskog polja, da to polje siječe vodiče rotora onom brzinom koja je potrebna za stvaranje baš te elektromotorne sile. U pogonu asinkroni motor se sam regulira, alipri pokretanju smiju se samo mali motori priključiti direktno na mrežu dok veći imaju posebni uređaj za pokretanje ili im je rotor građen na naročit način.
POKRETANJE I REGULIRANJE BRZINE ASINKRONIH MOTORA
1. Smanjenje napona narinutog statoru za vrijeme pokretanja pomoću sklopke zvijezda – trokut2. Uključivanjem dovoljno velikog otpora u strujni krug rotora.
Opća svojstva elektromotornog pogona
Tri su osnovne prednosti korištenja elektromotora :
1. Vrlo visoka ekonomičnost (korisnost )
2. Neposredna spremnost za pogon uz puno opterećenje i
3. izvanredna prilagodljivost radnom mehanizmu, tehnološkom procesu i općim uvjetima okoliša
%98
Konstrukcijske su mogućnosti široke:
• Elektromotori se mogu proizvoditi za široku skalu brzine vrtnje,
• Za konstantan i jednoličan moment,• Za kratkotrajne, a i trajnije visoke
preopteretivosti,• Za razne specijalne režime rada• Za razne uvijete onečišćenja atmosfere (puno
vlage, agresivnih i eksplozivnih plinova i prašine)
Translacijsko gibanje:
SILA F N = kg m / s2
MASA m kg
AKCELERACIJA a m / s2
BRZINA v m / s
PUT s m
relacije:
2
2
dt
sd
dt
dva
dt
dsv
dt
dvmamF
Mehanički rad : dsFW
dEvm
W
dvvmdW
dvvmdsdt
dvmdsamdsFdW
2
2
Mehanički rad = promjena energija
Snaga: vFdt
dsF
dt
dWP
Rotacijsko gibanje:
MOMENT VRTNJE
M Nm = kg m2 / s2
MOMENT TROMOSTI
J kg m2
KUTNA AKCELERACIJA
ε radijan / s2
KUTNA BRZINA
ω radijan / s
KUT ZAKRETA
α radijan
relacije:
2
2
dt
d
dt
d
dt
ddt
dJJM
Mehanički rad : dMW
dEJ
W
dJdW
dJddt
dJdMdW
2
2
M
dt
dM
dt
dWP
Mehanički rad = promjena energija
Snaga:
Moment tromosti ( J ) se često zamjenjuje zamašnim momentom ( mD2) pri
čemu vrijedi:2
4
1mDJ
60
22
2 nf
T
Osnovni dijelovi EMP-a i koji momenti djeluju u EMP-u
i njihova međusobna ovisnost? Osnovni dijelovi EMP-a su:
1. radni mehanizam - stroj koji obavlja radni proces 2. elektromotor - daje mehaničku energiju radnom mehanizmu3. spojni elementi - spajaju radni mehanizam i elektromotor (spojke, remenice, zupčanici)4. priključni i upravljački elementi - pomoću njih se EMP priključuje na izvor el. energije
Momenti koji djeluju u EMP-u su:• moment motora Mm • moment tereta Mt• moment ubrzanja (usporenja) Mu
pogonski motor radni mehanizamM
Mt
nteret
Prijenos gibanja
Električna mreža
M = 0 Mu = Mm - Mt
n M
Mt
mreža
Električna energija
Mehanička energija
Osnovni pojmovi EMP
1. Elektromotor u stacionarnom ili dinamičkom stanju
2. Radni stroj (RS) ili radni mehanizam (RM)
Elektromotor predaje mehaničku energiju RS
M – moment motora; n – broj okretaja rotora motora; Mt – moment tereta
Okretnom momentu pogonskog elektromotora M suprotstavlja se moment tereta Mt
mreža
Električna energija
EM RS
U prijelaznom stanju postoji i moment Mu koji ubrzava ili usporava zamašne mase.
Mu=M – Mt odnosno M = Mu + Mt
Jt
JMMM tu
J – moment tromosti (inercije) svih gibljivih djelova reduciran na osovinu motora; = 2n – kutna brzina; n – brzina vrtnje; - kutno ubrzanje osovine motora
1. Za stacionarno stanje EMP vrijedi:
= konstant.
n = konstant.
/ t = 0
n / t = 0
M = Mt
Mu = 0
0
J
tJMMM tu
0
J
tJMMM tu
2. Za dinamičko (prijelazno) stanje EMP vrijedi:
M ≠ Mt
Mu = M – Mt
≠ konst.
n ≠ konst
/ t = f(Mu) ≠ 0
n / t = f (Mu) ≠ 0 Stacionarna i dinamička stanja EMP u mehaničkom smislu međusobno se izmjenjuju, jer je nemoguće dovesti EMP u bilo koje stacionarno stanje ili ga izvesti iz njega a da ne prođe kroz dinamičko stanje.
pogonski motor radni mehanizamM
Mt
nteret
Prijenos gibanja
Pogonska stanja EMP(temeljna zakonitost pogona)
III- motorski rad lijevi smjer
IV- generatorski rad lijevi smjer
Radna stanja – kvadranti
I – motorski rad desni smjer
II- generatorski rad desni smjer
-m +m
+ω
-ω
III – MOTORSKIel. stroj kao motor
opterećenje prima energiju
IV – GENERATORSKIel. stroj kao generator
opterećenju daje energiju
II – GENERATORSKIel. stroj kao generator
opterećenju daje energiju
I – MOTORSKIel. stroj kao motor
opterećenje prima energiju
Motorsko pogonsko stanje
- Brzina vrtnje raste, moment motora M veći je od momenta tereta Mt te moment Mu ubrzava pogon,
-Brzina vrtnje se ne mjenja, moment motora M jednak je momentu tereta Mt, pogon je u stacionarnom radnom stanju Mu = 0
-Brzina vrtnje opada, moment motora M manji je od momenta tereta Mt te moment Mu koči pogon.
Generatorsko pogonsko stanje
- Brzina vrtnje raste, generatorski moment stroja M manji je od momenta tereta Mt te moment Mu koči pogon, ali nedovoljno,
-Brzina vrtnje se ne mjenja, moment motora M jednak je momentu tereta Mt, te je Mu = 0, pogon je u stacionarnom kočnom stanju
-Brzina vrtnje opada, moment motora M veći je od momenta tereta Mt te moment Mu djelotvorno koči pogon.
ZAKLJUČAK
Motorsko pogonsko stanje (3 slučaja):1. brzina vrtnje raste (n) raste Mm>Mt Mm=Mt+Mu Mu=Mm-Mt>0-Moment motora nadvladava moment tereta-Moment ubrzanja Mu ubrzava pogon2. n-konstantan Mm=Mt Mu=0-motorski moment Mm jednak je momentu tereta Mt, pogon je u stacioniranom stanju (Mu=0)3. n-opadaMm<Mt pa je Mu<0-što znači da moment ubrzanja usporava teret ili ga koči, moment tereta nadvladava moment motoraGeneratorsko pogonsko stanje1. n raste Mt>Mm (moment tereta nadvladava moment motora) i Mu koči ali nedovoljno uspješno2. n-konst Mt=Mm Mu=0-moment tereta i moment motora su jednakog iznosa. pogon je u stacioniranom pogonskom stanju3. n padaMt<Mm i Mu uspješno koči
1. Asinkroni indukcijski elektromotor proizvodnje “Rade Končar” Zagreb, tipa ZPZ 465 – 4 napon 380/220 V, 50 Hz ima sljedeće pogonske karakteristike: P = 63 kW, I = 112 A, n = 1465 o/min, cos φ = 0.93, Mm/Mn = 3.2, mD2 = 10 kgm2, η = 0.93, m = 790 kg.
Traži se: a) normalni moment Mn
Nmn
PPMMP nn 417.417
2
60
Nr
MFrFM 34.3339
125.0
417.417
b) obodna sila Fmax na remenici D = 250 mm
c) maksimalni moment
NmMM nm 73.13352.3
d) kinetička energija rotora pri normalnom opterećenju
JnDm
nDm
JEk 2942
60
2
8260
241
2
22
22
2
e) Pel
WIUPel 96.68555cos3
f) Pq
var095.27 ktgPP elq
g) Pg
kVAPPP qelg 716.7322
h) gubici Pq električne snage u normalnom opterećenju
2556.464556.68 0
ggelg
PPkWPPP
i) Pel’ kod mehaničkog opterećenja P’ = 9.5 kW
kW
PP
PPPP
g
gelel 116.12
278.264
5.9278.2556.68'
0
0'
j) η’ u slučaju i)
784.0116.12
5.9''
elP
P
2. Neki trofazni asinkroni indukcijski elektromotor ima sljedeće pogonske karakteristike: Pm = 7.5 kW, U = 380 V, f = 50 Hz, I = 15.2 A, n = 1440 o/min, cos φ = 0.86, Mp = 2.6 Mn, mD2 = 0.148 kgm2.
Traže se: a) nazivna električna snaga
kWIUPel 603.886.02.153803cos3
87.0603.8
5.7
elP
P
b) η pri nazivnom opterećenju
c) frekvenciju struje u žicama rotora pri nazivnom opterećenju
Hznnp
f sr 2
60
)14401500(2
60
)(
d) nazivni Mn i polazni Mp moment rotora
NmMM
Nmnn
PPMMP
np
n
324.1296.2
74.492
750060
602
Nr
MF
r
MF p 93.1436
09.0
324.129max
e) obodna sila Fmax u trenutku kretanja ako je promjer remenice 180 mm
f) ako u nekom pogonskom slučaju taj motor troši Pel’ = 3 kW kolika mu je mehanička snaga na osovini Pmeh’
kWPPP
PPP
PPkWPPP
gel
gelm
ggelg
28.25.7555.0604.8
55.03
2103.15.7603.8
0
0'
'
0
g) η’ u slučaju f)
76.03
28.2
'
''
el
m
P
P
h) približni broj okretaja n’ u slučaju f)
min/74.1481')14401500(28.2)'1500(5.7
)(')'(
onn
nnPnnP smsm
i) toplina Qg koju daje taj elektromotor uslijed gubitaka energije u slučaju f)
hkJPPPQ melgg /64.25823600)28.23(3600)''(3600'
j) kolika je razlika kinetičke energije ako broj okretaja rotora padne sa n1 = 1481.7o/min na n2 = 1440 o/min
J
nnDmDmEk
7.2456.2273993.240768
148.0
60
2
60
2
88
2
2
2
12
22
21
2