Elektromehanicki Pretvaraci II-1

ELEKTROMEHANIKI PRETVARAI 2009/2010

1

ELEKTROMEHANIKI PRETVARAI

Mr. sc. Stjepan Golubi, dipl. ing [email protected]

Visoka tehnika kola u Bjelovaru

E. Kvaternika 4,Bjelovar

www.vtsbj.hr [email protected]


2

Uvod

ELEKTRINI STROJEVI

Elektrini strojevi su ureaji koji mehaniku energiju pretvaraju u elektrinu i obrnuto. Strojevi koji mehaniku energiju pretvaraju u elektrinu energiju zovu se elektrini generatori, dok se strojevi koji elektrinu energiju pretvaraju u mehaniku zovu elektromotori.

Elektrini strojevi mogu biti:

1. Strojevi istosmjerne struje

2. Sinkroni strojevi

3. Asinkroni strojevi

4. Posebne vrste motora


3

Uvod

Rotacijski elektrini strojevi uobiajeno imaju: - nepomini dio, stator (eljezna jezgra, namot,

prikljuci i kuite), - pomini dio, rotor (eljezna jezgra, namot, klizni

kontakti, osovina i ventilator), - zrani raspor izmeu statora i rotora. Najee su izvedbe sa rotorom unutar statora,

iako ima i suprotnih izvedbi. Kod nerotacijskih izvedbi (linearni motori) pomini dio stroja ostvaruje

translacijsko gibanje.


4

Asinkroni stroj

Uvod

Asinkroni strojevi su rotacijski strojevi kod kojih je brzina vrtnje rotora razliita od brzine vrtnje okretnog magnetskog polja u rasporu.

Asinkroni strojevi preteno se upotrebljavaju kao motori, a jako rijetko kao generatori.

Najee se izvode kao trofazni motori, a samo kod manjih snaga kao jednofazni.


5

Asinkroni stroj

Vrste asinkronih strojeva:

Prema izvedbi rotorskog namota asinkroni strojevi se dijele na:

- Kolutne asinkrone motore

- Kavezne asinkrone motore

- Asinkrone generatore


6

Asinkroni stroj


7

Asinkroni stroj

Presjek trofaznog asinkronog kliznokolutnog elektromotora


8

Asinkroni stroj


9

Asinkroni stroj

Presjek trofaznog asinkronog kaveznog elektromotora


10

Asinkroni stroj

Dijelove asinkronog stroja moemo podijeliti i na slijedei nain:

a) Mehaniki dijelovi kuite, osovina, leajni titovi, leaji, ventilator,

b) Elektriki dijelovi namot statora i rotora, prikljune stezaljke,

c) Magnetski dijelovi jaram i zubi statora, jaram i zubi rotora, zrani raspor.


11

Asinkroni stroj

Opis osnovnih funkcionalnih dijelova asinkronog stroja:

Stator asinkronog stroja izveden je kao i stator sinkronog stroja, tj. na lameliranom statoru izveden je viefazni, najee trofazni namot s p pari polova. Namot je simetrino rasporeen u utorima na obodu, spojen u zvijezdu ili trokut. Magnetske silnice zatvaraju se kroz rotor koji je takoer cilindrian i lameliran. Asinkroni motor nema istaknutih polova.


12

Asinkroni stroj

Stator asinkronog motora prikljuujemo na krutu mreu trofaznog napona. Struje koje poteku iz mree u namote statora bit e, zbog simetrije, meusobno razmaknute u fazi, kao i naponi, za kut 2/3. Takve simetrine struje u simetrinom trofaznom namotu daju okretno protjecanje koje u zranom rasporu stvara okretno polje magnetske indukcije B, koje prikazujemo vektorom odgovarajueg smjera i veliine.


13

Asinkroni stroj

Okretno polje indukcije u rasporu, koje je rezultat djelovanja svih struja zajedno, mora biti upravo toliko da u namotima inducira napone E. Inducirani napon u namotima mora biti i takav da dri ravnoteu trofaznom sistemu napona mree (U) to je smatramo krutom.

EA = U1, EB = U2, Ec = U3,

Za raunanje tonih vrijednosti npr. struje, momenta ... treba uzeti i padove napona usljed struja u statorskom namotu.


14

Asinkroni stroj

Rotor asinkronog stroja ne napaja se iz vanjskog izvora. U rotoru teku samo struje to ih inducira okretno polje stvoreno u zranom rasporu. Da bi te struje mogle potei, namoti rotora moraju biti zatvoreni strujni krugovi bilo tako da je svaki fazni namot rotora sam za sebe kratko spojen, bilo tako da su svi namoti rotora spojeni poecima u jedno zvjezdite, a svrecima u drugo zvjezdite.


15

Asinkroni stroj


16

Asinkroni stroj


17

Asinkroni stroj


18

Asinkroni stroj

Iz provedenih analiza


19

Asinkroni stroj Klizanje


20

Asinkroni stroj


21

Asinkroni stroj


22

Asinkroni stroj


23

Asinkroni stroj


24

Asinkroni stroj Struja rotora


25



26

Asinkroni stroj

Struja rotora


27

Asinkroni stroj

Struja rotora


28

Asinkroni stroj

Struja rotora


29



30



31



32

Asinkroni stroj

Protjecanje rotora koji se vrti


33

Asinkroni stroj


34

Asinkroni stroj


35

Asinkroni stroj


36

Asinkroni stroj


37

Asinkroni stroj


38

Asinkroni stroj


39

Asinkroni stroj

Energetska bilanca

Snaga u rasporu dijeli se na elektrine gubitke u rotoru i na mehaniku snagu na osovini.

Snaga koja prelazi sa statora na rotor identina je snazi koju motor uzima iz mree.

U rotoru se struja koja tee kroz rotor pretvara u Jouleovu toplinu.


40

Asinkroni stroj


41

Asinkroni stroj


42

Asinkroni stroj

Svi gubici koji nastanu u stroju moraju prijei u okolinu, pri emupomae rashladni zrak koji preuzima toplinu i predaje je okolini direktno, preko kuita ili preko posebnih hladnjaka. Tako se temperatura u stroju odrava u doputenim granicama.


43

Asinkroni stroj

Izvedbe i svojstva

Kolutni motor


44

Asinkroni stroj

R20= otpor faznog namota, R2d= vanjski dodatni otpor


45

Asinkroni stroj Utjecaj otpora na moment


46

Asinkroni stroj


47

Asinkroni stroj


48

Asinkroni stroj Kavezni motor


49

Asinkroni stroj


50

Asinkroni stroj


51

Asinkroni stroj Pokretanje zvijezda trokut


52

Asinkroni stroj


53

Asinkroni stroj


54

Asinkroni stroj


55

Asinkroni stroj


56

Asinkroni stroj

Zbog toga to je napon po fazi 3 puta manji i fazna je


57

Asinkroni stroj


58

Asinkroni stroj


59

Asinkroni stroj


60

Asinkroni stroj Rotor s potiskivanjem struje

Slijedea slika prikazuje potiskivanje struje u tapu rotora


61

Asinkroni stroj


62

Asinkroni stroj


63

Asinkroni stroj


64

Asinkroni stroj


65

Asinkroni stroj


66

Asinkroni stroj


67

Asinkroni stroj


68

Asinkroni stroj


69

Asinkroni stroj

U odnosu na kavez s dubokim utorima izraeniji je efekt potiskivanja kod rotora s trapeznim utorima (sl. 13.7.b).

Najvei se efekt postie dvokaveznim rotorom (sl. 13.7.c) na kojem su izvedena dva kaveza, unutranji, veeg presjeka, od bakra, i vanjski, manjeg presjeka, od materijala veeg specifinog otpora. Prilikom zaleta struje su potisnute u vanjski kavez, gdje je otpor vei, a u pogonu se rasporeuju u unutranjem kavezu, gdje je otpor manji, pa su i gubici manji.

Kod veih motora izvedenih s kaveznim rotorom moemo potiskivanje struje iskoristiti da bi dobili manju struju i vei potezni moment pri pokretanju.


70

Asinkroni stroj Otpor rotora i gubici


71

Asinkroni stroj


72

Asinkroni stroj


73

Asinkroni stroj


74

Asinkroni stroj Reverziranje i promjena brzine


75



76

Asinkroni stroj

Ako zamijenimo dva prikljuka

Reverziranje i promjena brzine


77



78



79



80



81



82



83

Asinkroni stroj

Viebrzinski motor


84

Asinkroni stroj

IZVEDBENI OBLICI

Izvedbeni oblici motora i njihovo oznaavanje definirani su propisima IEC 60034-7 i DIN 49250, a kao i ostali standardizirani podaci ima za cilj laku zamjenu strojeva raznih proizvoaa.

U slijedeim tabelama prikazani su ee koriteni oblici s usporednim oznakama prema DIN i IEC.


85

Asinkroni stroj

Izvedbeni oblici


86

Asinkroni stroj

Izvedbeni oblici


87

Asinkroni stroj

Izvedbeni oblici


88

Asinkroni stroj Izvedbeni oblici


89

Asinkroni stroj STUPANJ ZATITE

Stupanj zatite kod elektromotora (IP) pokazuje nam stupanj zatite od prodora stranih tijela (1. broj oznake) i stupanj zatite od prodora vode (2.broj oznake). Standardne izvedbe elektromotora izvode se u stupnju zatite IP54, to znai da ova zatita titi, osobe od dodira dijelova pod naponom i od pokretanja unutarnjih dijelova a motor je zatien od tetnog taloenja praine i trcanja vode iz svih smjerova.


90

Asinkroni stroj


91

Asinkroni stroj Stupanj zatite


92

Asinkroni stroj

Posebna zatita elektromotora je tzv. S zatita ili protueksplozijska zatita za strojeve koji e raditi u okolini u kojoj vlada opasnost od eksplozije.

Takvi elektromotori (i strojevi) moraju biti projektirani, izvedeni i ispitani u skladu s posebnim propisima o eksplozijskoj zatiti.

Ex je osnovna oznaka da se radi o protueksplozijskom ureaju.


93

Asinkroni stroj

Ugroeni prostor je prostor u kojem se moe oekivati pojava ili je ve prisutna eksplozivna atmosfera u takvim koliinama koje iziskuju posebne mjere.

Zone opasnosti


94

Asinkroni stroj Oznake stezaljki prema propisima


95

Asinkroni stroj

Natpisna ploica asinkronog stroja

Funkcija natpisne ploice je da dade osnovne podatke o elektromotoru (stroju), te o njegovim mogunostima u eksploataciji. Na natpisnoj ploici asinkronog stroja redovito se navode podaci za: napon, struju, snagu, brzinu vrtnje, cos, vrstu napajanja uzbude, struju uzbude, napon uzbude, vrstu zatite, vrstu pogona, godinu proizvodnje, klasu izolacije, tvorniki broj, tip, vrstu izvedbe, naziv proizvoaa.


96

Asinkroni stroj

Natpisna ploica

Oznaka 3~ ukazuje da se radi o trofaznom stroju za izmjeninu struju


97

Asinkroni stroj Tipna oznaka

A) Oznaka serije

5 motor izveden u siluminskom kuitu (s odlivenim nogama za oblik B3), 6 motor izveden u siluminskom kuitu (s montanim nogama za oblik B3), 7 motor izveden u kuitu od lijevanog eljeza 8 motor izveden u kuitu od lijevanog eljeza


98

Asinkroni stroj

B) Oznaka vrste stroja

AZ asinkroni zatvoreni motor,

AZA motori s razlikom u mehanikoj izvedbi,

ABZ motori brodske izvedbe,

AT motori u protueksplozijskoj zatiti,

AZC jednofazni motori s kondenzatorom za trajni rad,

AZH motori poveane snage,

AO otvoreni (zatieni motori).


99

Asinkroni stroj

C) Podaci prema meunarodnim propisima

Ovi podaci daju se radi kompatibilnosti strojeva razliitih proizvoaa. Razliitim duljinama kuita, odnosno radnog dijela postiu se razliite snage motora uz isti promjer statora i istu osnu visinu.

112 Osna visina (mm) je visina centra osovine od postolja na koje se privruju noice. Standarne visine su: 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, ... .

M - Duljina kuita (postoje oznake S, M, L)

A Duljina aktivnog dijela unutar iste duljine kuita (postoje oznake A, B, C),

4 Broj pari polova


100

Asinkroni stroj

D) Oznaka dodatne opreme ili izvedbe stroja

A motor s ugraenim grijaima namota,

G motor s prigraenim inkrementalnim davaem,

K motor s prikljunim kabelom,

S motor s prigraenom sklopkom

T motor s ugraenom termikom zatitom.


101

Asinkroni stroj

Nazivni napon, struja i spoj namota

Trofazni asinkroni elektromotori snaga do 2,2 kW danas se standardno izrauju za napon 230/400 V (220/380). Doputeno odstupanje od nazivnog napona iznosi 10%, pri emu nazivna snaga elektromotora ostaje nepromjenjena. Navedena je nazivna struja elektromotora pri nazivnom naponu mree i pri nazivnom optereenju. Kod viebrzinskih (polnopreklopivih) motora, podaci o spoju, naponu, struji i brzini dani su za svaku brzinu motora


102

Asinkroni stroj

Nazivna snaga i cos

Na natpisnoj ploici navedena je i nazivna snaga elektromotora u trajnom radu, vrsta pogona S1 pri temperaturi okoline od 40C i nadmorskoj visini do 1000 m. Za druge temperature okoline ili za poveanje nadmorske visine snagu treba korigirati prema slijedeoj tablici.


103

Asinkroni stroj


104

Asinkroni stroj

Nazivna frekvencija i broj okretaja

Elektromotori izraeni za frekvenciju mree 50 Hz mogu se prikljuiti i na mreu frekvencije 60 Hz pri emu e brzina vrtnje porasti ~ 20%. Ukoliko se uz poveanje frekvencije poveao i napon mree, motor se smije opteretiti s ~15 % veom snagom od snage navedene u tehnikim podacima.


105

Asinkroni stroj

Temperaturna klasa

Temperaturna klasa oznaava se slovima Y, A, E, B, F, H i C i daje podatak o maksimalnoj temperaturi koju namot moe trajno izdrati za predvieni vijek trajanja. Trajno povienje temperature za 8C uzrokuje skraenje ivotne dobi izolacije na polovinu.

Granine temperature: Y= 90C; A= 105C; E=120C; B=130C; F= 155C; H= 180C i C> 180C


106

Asinkroni stroj Vrsta pogona

Vrstom pogona definiran je reim rada pod kojim elektromotor radi u trajnom pogonu.

S1 trajni pogon,

S2 kratkotrajni pogon,

S3 isprekidani pogon bez utjecaja zaleta,

S4 isprekidani pogon s utjecajem zaleta,

S5 isprekidani pogon s utjecajem zaleta i elektrinog koenja,

S6 Trajni pogon s isprekidanim optereenjem,

S7 Neprekidni pogon sa zaletom i elektrinim koenjem,

S8 Neprekidni pogon s periodikom promjenom brzine vrtnje.


107

Asinkroni stroj


108

Asinkroni stroj


109

Asinkroni stroj


110

Asinkroni stroj


111

Asinkroni stroj


112

Asinkroni stroj


113

Asinkroni stroj


114

Asinkroni stroj


115

Asinkroni stroj


116

Asinkroni stroj


117

Asinkroni stroj


118

Asinkroni stroj


119

HVALA NA PANJI


120

Documents

Elektromehanicki Pretvaraci II-1