Izvjestaj - El. Pogoni

UNIVERZITET U SARAJEVUELEKTROTEHNIČKI FAKULTET

IZVJEŠTAJ IZ LABORATORIJSKIH VJEŽBIPredmet: ELEKTROMOTORNI POGONI

07.09.2011. Student: Mirza NuhićSarajevo Broj indeksa: 13992

Elektrotehnički fakultet u Sarajevu Elektromotorni pogoni

Zadatak 1

Elektrodinamičko kočenje istosmjernog paralelno pobuđenog motora

Za istosmjerni paralelno pobuđeni motor za koji su poznati slijedeći podaci:

- nazivna snaga PN=40(kW)

- nazivni napon UN=250(V)

- nazivna brzina vrtnje nN=1000(o/min)

- brzina vrtnje idealnog praznog hoda no=1200(o/min)

- otpornost armaturnog namota RA=0.217(Ω)

u programskom jeziku Matlab napisan je program koji omogućuje slijedeće:

određivanje konstante keΦ;

određivanje nazivnog momenta MN;

određivanje dodatne otpornosti u armaturnom krugu RD koja treba biti određena uz uvjet da kod elektrodinamičkog kočenja početni kočni moment MPK bude jednak nazivnom momentu;

crtanje prirodne mehaničke karakteristike n=f(M) za opseg promjene momenta od 0 do MN;

crtanje prirodne mehaničke karakteristike n=f(M) kod elektrodinamičkog kočenja za opseg promjene momenta od MPK do MN.

Motor je opterećen konstantnim momentom potencijalnog karaktera djelovanja. Utjecaj momenta trenja i ventilacije se zanemaruje. Prije početka elektrodinamičkog kočenja motor je radio u nazivnom režimu rada (nazivna brzina vrtnje i nazivni moment na osovini).

1


Program koji omogućuje određivanje navedenih parametara i crtanje traženih karakteristika je:

Pn=40000;

Un=250;

nn=1000;

n0=1200;

Ra=0.217;

keF=Un/n0;........... određivanje konstante keΦ

Mn=9.55*(Pn/nn);........... određivanje nazivnog momenta MN

Rd=(9.55*nn*(keF)^2)/Mn-Ra;............ određivanje dodatne otpornosti u

armaturnom krugu RD

M=0:10:Mn;

n=(Un/keF)-(M*Ra)/(9.55*(keF)^2);

M1=-Mn:10:Mn;

n1=-(M1*(Ra+Rd))/(9.55*(keF)^2);

plot(M,n,'b',M1,n1,'r'),xlabel('n(o/min)'),ylabel('M(Nm)')..........crtanje prirodnih

mehaničkih karakteristika za nazivni režim rada

i za režim elektrodinamičkog kočenja

2


Rezultat izvršenja navedenog programa,tj. prirodna mehanička karakteristika za nazivni režim rada, kao i za režim elektrodinamičkog kočenja istosmjernog paralelno pobuđenog motora prikazan je na slijedećoj slici:

3


KOMENTAR:

Elektrodinamičko kočenje nastupa kad se u normalnoj brzini EMP – a isključi armatura i prespoji na otpornik RDEDK. Motor kao generator napaja otpornike i u njima poništava kinetičku energiju svih masa u gibanju, a i eventualnu potencijalnu energiju tereta koji se spušta, i pretvara ih u toplinu. Za takav spoj mehaničke karakteristike prolaze koordinatnim početkom, a nagib pravca ovisi o veličini radnog otpora u rotorskom krugu. Za potpuno zaustavljanje pogona potrebna je dodatna mehanička kočnica ako se radi o potencijalnom teretu, a često se dodaje i kod reakivnog momenta tereta jer se efekt kočenja smanjuje u području malih brzina vrtnje.

4


Zadatak 2

Dinamičke karakteristike istosmjernogneovisno pobuđenog motora

Na osnovu poznatog sistema jednačina koje opisuju ponašanje istosmjernog neovisno pobuđenog motora u dinamičkom režimu rada:

izvršena je simulacija zaleta i naglog rasterećenja istosmjernog neovisno pobuđenog motora.

Simulacija zaleta i naglog rasterećenja izvršena je za motor za koji su poznati slijedeći podaci:

Simulacija je izvršena uz pretpostavku da je motor u trenutku starta opterećen teretom čiji je moment jednak nazivnom momentu motora i da se zalet vrši iz stanja mirovanja. Armaturni namot motora se u trenutku t=0 priključuje na mrežu nazivnog napona. U trenutku spajanja na mrežu motor je nazivno pobuđen. Glavni magnetski tok motora ima konstantu vrijednost u dinamičkom režimu i ona iznosi: Ψ=0.75(Wb). U trenutku t=8(s) dolazi do naglog rasterećenja motora i to tako da motor postaje potpuno neopterećen ()rad u stanju idealnog praznog hoda). U armaturnom strujnom krugu motora tokom čitave prelazne pojave uključena je dodatna otpornost RD, čija je vrijednost dimenzionirana tako da struja armature motora u trenutku starta ima vrijednost IK=2·INA

5


Modeliranjem sistema jednačina koje opisuju ponašanje istosmjernog motora u dinamičkom režimu rada u programskom paketu Matlab/Simulink, rezultati simulacije prikazani su slijedećim dijagramima:

6


Zalet motora – vrši se tako da se u trenutku t=0 armaturni namot priključi na mrežu nazivnog napona , pri čemu je motor nazivno pobuđen. Motor je u trenutku starta nazivno opterećen i tokom cčitave prelazne pojave u armaturnom strujnom krugu motora uključena je dodatna otpornost RD. Sa predočenih dijagrama se jasno vidi da struja u trenutku starta iznosi: IK=2·INA što je rezultat uključenja odgovarajuće otpornosti u armaturni krug motora. Također se može uočiti da oblik vremenske promjene momenta motora prati oblik vremenske promjene struje obzirom da se u simulaciji pretpostavlja konstantna pobuda te je shodno tome: Mm=k·ia.. Po završetku prelazne pojave zaleta (t≈5(s)) mašine struja, moment i brzina stacioniraju na nazivnim vrijednostima obzirom da je motor nazivno opterećen.

Naglo rasterećenje mašine – u trenutku t=8(s) dolazi do naglog rasterećenja motora i to tako da motor postaje potpuno neopterećen (režim idealnog praznog hoda) te na kraju ove prelazne pojave struja i moment postaju jednaki nuli dok je brzina vrtnje rotora jednaka brzini idealnog praznog hoda n0.

KOMENTAR:

Dodatni otpor se uključuje u armaturni strujni krug kako bi se ograničila struja upuštanja motora pri čemu se obično izrađuju u više stepeni (pokretač) kako bi se pored ograničenja struje upuštanja postiglo i mekano pokretanje mašine.

7


Zadatak 3

Dinamičke karakteristike istosmjernogneovisno pobuđenog motora

Na osnovu poznatog sistema jednačina koje opisuju ponašanje istosmjernog paralelno pobuđenog motora u dinamičkom režimu rada:

izvršena je simulacija slijedećih radnih režima istosmjernog paralelno pobuđenog motora:

zalet neopterećenog motora; skokovito opterećenje; skokovito rasterećenje.

Navedeni radni režimi simulirani su za motor za koji su poznati slijedeći podaci:

Motor je u trenutku starta neopterećen i u stanju mirovanja. Armaturni i uzbudni namot se istovremeno,u trenutku t=0, priključuju na mrežu nazivnog napona. Nakon završenog zaleta, u trenutku t=6(s), na osovini motora se pojavi moment tereta (skokovito opterećenje) koji je jednak nazivnom momentu motora. U trenutku t=11(s) motor se rasterećuje (skokovito rasterećenje) jer se moment tereta smanji na polovinu nazivnog momenta motora.

8


Modeliranjem sistema jednačina koje opisuju ponašanje istosmjernog motora u dinamičkom režimu rada u programskom paketu Matlab/Simulink, rezultati simulacije prikazani su slijedećim dijagramima:

9


Zalet motora – vrši se tako da se u trenutku t=0 armaturni i pobudni namot istovremeno priključe na mrežu nazivnog napona. Sa predočenih dijagrama vidi se da struja na početku prelaznog procesa naglo poraste, višestruko premašujući nazivnu vrijednost struje promatranog motora, da bi nakon završene prelazne pojave pala na nulu. Oblik vremenske promjene momenta prati oblik vremenske promjene struje tako da i moment motora nakon završene prelazne pojave padne na nulu. S druge strane, brzina u toku zaleta raste da bi nakon završenog prelaznog procesa stacionirala na vrijednosti koja odgovara brzini vrtnje u idealnom praznom hodu.

10


Skokovito opterećenje motora – po završetku prelazne pojave zaleta, u trenutku t=6(s), simulira se skokovito opterećenje motora momentom tereta koji je jednak nazivnom momentu motora. Kao posljedica ovakvog opterećenja motora dolazi do povećanja struje i momenta motora koji po završetku prelaznog procesa sacioniraju na svojim nazivnim vrijednostima obzirom da se radi o nazivnom opterećenju motora. Brzina vrtjne usljed skokovitog opterećenja opada da bi na kraju prelazne pojave stacionirala na svojoj nazivnoj vrijednosti.

Skokovito rasterećenje motora – u trenutku t=11(s) simulira se skokovito rasterećenje motora na način da se moment tereta na osovini motora smanji na polovinu nazivne vrijednosti moomenta motora. Ovakvo skokovito rasterećenje motora praćeno je smanjenjem struje i momenta motora koji nakon završenog prelaznog procesa stacioniraju na određenim vrijednostima, dok brzina vrtnje rotora raste da bi ona nakon završenog prelaznog procesa stacionirala na novoj vrijednosti.

KOMENTAR:

Iz rezultata ove vježbe evidentno je da motor u trenutku starta povuče struju koja je znatno veća od njegove nazivne struje što svakako nije dobro ni za mrežu ni za sam motor. Struja upuštanja može se ograničiti na neku prihvatljivu vrijednost korištenjem višestepenog pokretača koji pored ograničavanja struje upuštanja omogućuje i mekano pokretanje motora.

11


Zadatak 4

Dinamičke karakteristike istosmjernog neovisno pobuđenog motora

Na osnovu sistema jednačina koje opisuju ponašanje serijski pobuđenog istosmjernog motora u dinamičkim režimima rada:

izvršena je simulacija slijedećih radnih režima serijski pobuđenog istosmjernog motora:

zalet neopterećenog motora; skokovito opterećenje.

U simulaciji je modelirana i pojava zasićenja magnetnog materijala

Simulacija je izvršena za serijski pobuđen istosmjerni motor za koji su poznati slijedeći podaci:

Armaturni strujni krug se u trenutku starta (t=0) priključuje direktno na mrežu nazivnog napona. U tom trenutku rotor motora se ne vrti, a struja armature jednaka je nuli. Udarno opterećenje motora simulira se u t=13(s), a moment opterećenja jednak je nazivnom momentu na osovini motora.

Rezultati simulacije serijski pobuđenog istosmjernog motora u dinamičkom režimu rada prikazani su na slijedećim dijagramima:

12


13


14


Zalet neopterećenog motora – i kod serijski pobuđenog motora javlja se veliki strujni udarac u trenutku starta motora. Struja i moment motora praktično ni u jednom trenutku neopterećenog zaleta ne stacioniraju, s tim da se na dijagramima može uočiti da su promjene struje i momenta motora nakon ulaska magnetnog kola u zasićenje jako male u odnosu na trenutak samog starta motora. Oblik vremenske promjene momenta prati oblik vremenske promjene struje. Brzina vrtnje u toku trajanja zaleta također nikad ne stacionira ali se i kod brzine vrtnje može uočiti usporenje promjene sa ulaskom magnetnog kola u zasićenje.

15


Skokovito opterećenje motora – simulira se na način da se u trenutku t=13(s) na osovini pojavi moment opterećenja koji je po svom iznosu jednak nazivnom momentu motora. Struja i moment motora praktično direktno prelaze iz jednog prelaznog procesa u drugi prelazni proces ali ovaj put stacioniraju nakon što dostignu svoje nazivne vrijednosti obzirom da je motor nazivno opterećen.

Brzina vrtnje također prelazi direktno iz jednog prelaznog procesa u drugi prelazni proces stacionirajući kod svoje nazivne vrijednosti po završenom prelaznom procesu.

KOMENTAR:

Obzirom da mehanička karakteristik n=f(M) kod istosmjernog serijski pobuđenog motora nema presjeka sa ordinatom to bi kod neopterećenog zaleta ovog motora brzina vrtnje teoretski težila beskonačnosti ukoliko bi se dozvolilo da prelazni proces zaleta dovoljno dugo traje. Ta pojava poznata je kao „pobjeg“ motora. Zbog ove pojave se npr. ne smije koristiti protustrujno kočenje zamjenom redoslijeda priključnih stezaljki istosmjernog serijski pobuđenog motora kada je isti opterećen potencijalnim momentom tereta.

16

Documents

Izvjestaj - El. Pogoni