Aszinkron gépek

avagy

az indukciós motor

Legfontosabb jellemzői:

•Két fő szerkezeti egység: állórész és forgórész.

•Legegyszerűbb szerkezetű forgógép .

•Egy- és háromfázisú változat is létezik, 1 kW felett általában

háromfázisú .

•Legelterjedtebb, üzembiztos gép.

•Motorként és generátorként is használható.

•Hátránya: folyamatos fordulatszám változtatás csak külön

költséges berendezéssel biztosítható (frekvenciaváltó)

Szerkezeti felépítés

Állórész:

lemezelt (örvényáramok csökkentése miatt)

háromfázisú tekercs, térben 120-os eltolással

Forgórész:

lemezelt és hengeres

lehet tekercselt (csúszógyűrűs) vagy

rövidrezárt (kalickás)

Állórész tekercselése

Kalickás forgórészű gép

A kalicka

A forgórész tekercselését közvetlenül a forgórészen kialakított

hornyokban hozzák létre öntési eljárással, az így kialakult

rudakat a tekercsfejekben közvetlenül rövidre zárják. A

rövidre záró gyűrűkön alakítják ki a ventilátorlapátokat,

amelyek a levegőt a készüléken belül keringetik.

A kalickás forgórész rúdjait nagyjából egy horonyosztásnyival

ferdíteni szokták az egyenletesebb nyomaték érdekében.

A kalicka előnyei

… a csúszógyűrűs motorhoz képest:

egyszerűbb kialakítás

a forgórész hornyok keresztmetszetének teljes

kihasználása

kisebb karbantartási igény (nincs csúszógyűrű,

indítóellenállás)

Pólusváltós motor esetén nem szükséges minden

pólusszámhoz külön forgórésztekercselés, csak a

kalicka megfelelő méretezése.

Működés, szinkron fordulatszám

Háromfázisú aszinkron gép működése: lehet motor vagy generátor

Motoros működés:

Állórész háromfázisú tekercselése: szinuszos háromfázisú

feszültségre kapcsolva → forgó mágneses tér, melynek

fordulatszáma:

sp

fn

11

0

p: póluspárok száma

n0 : szinkron fordulatszám

f1: hálózati frekvencia

n0 = f1*60/p [1/min]

forgó mágneses tér → a forgórészben feszültség

indukákódik → áram folyik a forgórészben, melynek a saját

mágneses tere kölcsönhatása a forgó mágneses térrel

nyomatékot létesít → aszinkron forgás:

a forgórész fordulatszáma (n) soha nem érheti el az állórész

forgó mágneses mezőjének n0 értékét, mivel akkor

megszűnne az erővonalmetszés. Ezt az „elcsúszást”

nevezik szlipnek (s).

Értéke pár százalék.

Működés, aszinkron fordulatszám

0)1( nsn a motor fordulatszáma:

00

0 1n

n

n

nns

Miért forog a motor forgórésze?

Lenz-törvénye értelmében a

forgórészben indukált áram akadályozni

igyekszik az őt létrehozó indukáló

folyamatot, ezért a forgórész elfordul,

így igyekezvén megakadályozni az

erővonalmetszést, és vele az indukciót. Heinrich Friedrich

Emil Lenz

(1804 - 1865.)

Teljesítmény viszonyok

Pfel : hálózatból felvett teljesítmény

Pl : légrésteljesítmény

állórész forgórész

Teljesítmény viszonyok

fel

h

súrlódásmechh

lt

lmech

P

P

PPP

sPP

PsP

2

)1(

1

2

11

1111

3

cos3

RIP

IUP

t

)0(

)(3

2

2

2

22

0

v

lt

l

P

PsRIP

MP

llmech

mech

tlmech

sPPsMMP

s

snnn

MP

PPP

00

00

00

2

A hálózatból felvett villamos teljesítmény:

Leadott mechanikai teljesítmény:

Hatásfok:

Teljesítmény és a nyomaték:

Nyomaték jelleggörbe

Mi : indítási nyomaték

Mb : billenő vagy

maximális nyomaték

Mt : terhelő nyomaték

n0 : szinkron

fordulatszám

sb : billenő szlip

Mt

munkapont

Generátor üzem: a

forgórész „előtte jár”

a mágneses térnek

Féküzem: a tengely

forgása ellentétes az

állórészben kialakuló

mágneses mezővel.

Motorok Y/ feszültsége

Motorok Y/ feszültsége

Mivel a hálózat 3x400V-os, mindig aszerint kell a motort bekötni, hogy hol szerepel a 400V a Y/ jelölésben:

ha az adattáblán 230/400V a feszültségjelzés, akkor a motort csillagba kell kötni, mivel ekkor a tekercselés 400/√3=230V-ot kap.

Ha 1F/3F frekvenciaváltót használunk, ami 3x230V-ot állít elő, ekkor a 230/400V-os motort deltába kell kötni, ilyenkor a tekercselésre közvetlenül 230V jut.

Ha a feszültségjelzés 400/690V, akkor a motort deltába kell kötni, ekkor közvetlenül 400V jut a tekercsekre.

Aszinkron motorok indítása

ni II )9...3(

A nagy indítási áram (Ii) túláramvédelmi kioldást vagy

nagy feszültségesést okozhat a hálózatban →

csökkenteni kell.

1. Kisteljesítményű gépeknél közvetlen hálózatra

kapcsolás.

2. Nagyobb teljesítményű kalickás motoroknál az

állórész (kapocs) feszültég csökkentéssel.

3. Csúszógyűrűs motoroknál indító ellenállással.

1. Közvetlen indítás

Mélyhornyú motorok:

a kalicka rúdjainak sugárirányú mérete a rúd széles-

ségénél sokkal nagyobb.

Az ilyen forgórésszel készült gépeknek az indítási

árama kisebb és indítónyomatéka nagyobb, mint az

azonos teljesítményű közönséges kalickás motoré.

1. Közvetlen indítás

Kétkalickás motorok:

A belső kalicka rúdjai nagyobb, a külső kalicka

rúdjai kisebb keresztmetszetűek.

A kétkalickás motor indítási árama kisebb,

indítónyomatéka nagyobb nemcsak a közönséges

egykalickás, hanem a mélyhornyú motorhoz képest

is

1. Közvetlen indítás

Kisebb teljesítményű kalickás motor és „erős”

hálózat esetén megengedett

Vezérelt

áramkör

(motor)

Vezérlő

áramkör

(relés

logika)

2. Az indítási áram csökkentése a

kapocsfeszültség csökkentésével

Lehetőségek:

Előtét ellenállással: a motor és a hálózat közé

ellenállásokat iktatunk (veszteséges)

Előtét reaktanciával: a motor és a hálózat közé

reaktanciákat (tekercsek) iktatunk (~veszteségmentes)

transzformátorral: a motor és a hálózat közé

transzformátort iktatunk (elvileg veszteségmentes)

/ indítás → egyik leggyakoribb megoldás

Elektronikus kapcsolás alkalmazása (ún. lágyindítók

alkalmazása - legkorszerűbb megoldás)

Előtét ellenállás

A csúszka alsó

állásában R korlátozza

az állórész tekercsek

áramát az indításkor.

A csúszkát felfelé

mozgatva állítjuk be az

üzemi feszültség

szintet.

Transzformátoros indítás

A takarékkapcsolású transzformátor menetszám áttételének

négyzetével arányosan kisebb az indítási áram , de a nyomaték is !

A működés:

1K és 2K bekapcs., felpörgés, 2K ki-, 3K bekapcs.

Y/D csillag-delta indítás

Indításkor a motor állórész tekercselését csillagba, majd pár sec. múlva háromszögbe kapcsoljuk:harmadára csökken az indító áram és a nyomaték .

Csillag-delta indítás

Olyan kalickás motorok esetén alkalmazható, amelyek névleges feszültsége háromszög

kapcsolásban megegyezik a táphálózat vonali feszültségével, pl.: Y/ 690/400V. Egy

Y/ 230/400V motor csillag kapcsolásában egy tekercsre a hálózati vonali

feszültségnek a √3-a (230V) kerül, viszont -ba kapcsolva a tekercseket a vonali 400V

miatt a 230V-os tekercselés meghibásodik. Tehát egy Y/ 230/400V motort

közvetlenül a hálózatról csak csillag kapcsolásban üzemeltethetjük.

3 x

400 V

Y/D INDÍTÁS nyomógombbal

Lágyindítók

A lágyindító egy háromfázisú elektronikus feszültségszabályozó

Csúszógyűrűs motorok indítása

tekercselt forgórészű gép

Elvi felépítés

R2

Állórész

tekercselés

Forgórész

tekercselés

Az indítóellenállás szerepe

Minél nagyobb az indító ellenállás,

annál kisebb az indítási áram.

Az indítónyomaték meghaladja az

egyszerű kalickás motorét.

Nagy a hőveszteség

Fordulatszám változtatás

)1(

)1(

1

10

0

0

0

sp

fn

p

fn

nsnn

nns

A fordulatszámot három tényező befolyásolja:

szlip, frekvencia, póluspárszám

Fordulatszám változtatás

1. Szlip változtatása csúszógyűrűs motornál:

A forgórészkörbe iktatott ellenállásokkal:

•Folyamatos fordulatszám változtatás lehetséges

•Egyszerű, de veszteséges

Fordulatszám változtatás2. Pólusszám változtatása kalickás motoroknál

Az állórész tekercselés pólusszámának változtatásával, pl.

Dahlander féle tekercselés:

A két fél tekercselés elemeit sorba illetve párhuzamosan

kötve a pólusszám 1:2 arányban átkapcsolható.

Fordulatszám változtatás

3. Állórész-frekvencia változtatása

Frekvenciaváltó: legjobb és legkorszerűbb megoldás!

félvezető eszközökből épített ún. frekvenciaváltókkal

(a frekvenciával együtt a feszültséget is változtatják)

folyamatos fordulatszám változtatás

Veszteségmentes

3000 ford./percnél nagyobb fordulatszám is elérhető

Egyfázisú aszinkron motorok

Állórészen egyfázisú tekercselés, a forgórész

kalickás kivitelű.

Az állórészre kapcsolt egyfázisú feszültség

hatására lüktető mágneses tér alakul ki, ez tartja

forgásban a forgórészt.

Az indításhoz ún. segédfázis tekercs szükséges,

amely ~90 fokban tér el a fő fázistól (forgó

mágneses tér kell),

ezt a fázistolást (<90°)a kondenzátor végzi.

Fix bekötésű:

3F-ú motor bekötése1F-ra

C: MP-kondenzátor,

méretezése kilowattonként

60-80 mikrofarád, 400V.

C

A motort deltába kötjük, a 230V-ot az egyik fázisra, az üzemi

kondenzátort a másik fázisra kötjük. A teljesítmény 2/3-a lesz

a névlegesnek.

C

C

3F-ú motor bekötése1F-ra indító

kondenzátorral

Indító kondenzátor a nagyobb indító

nyomatékért, méretezése: kilowattonként

120-180 mikrofarád.