Maturski Rad Elektricne Masine

8/10/2019 Maturski Rad Elektricne Masine

1/28

Tehnika kolaZenica

Maturski rad iz predmeta Elektrine maine

SINHRONI MOTORI

Mentor: Uenik:Prof.Melisa Muhi, dipl.el.ing. Harun ostoviIV-1

Zenica, juni 2014.


2/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

1

SADRAJ

SADRAJ................................................................................................................................................................. 1

UVODPOSTAVKA ZADATKA ......................................................................................................................... 2

1. SINHRONE MAINE...................................................................................................................................... 3

1.1. Fizike osnove na kojima poiva rad sinhronih maina................................................................................... 4

1.1.1. Princip rada generatora ..................................................................................................................................... 4

1.1.2. Termoelektrame ................................................................................................................................................ 5

1.1.3. Hidroelektrane .................................................................................................................................................. 5

1.2. Znaajsinhronih maina u elektroprivredi....................................................................................................... 7

1.3. Svrha sinhrone maine ...................................................................................................................................... 8

2. SINHRONI MOTORI ...................................................................................................................................... 9

2.1. Opte osobine i primjena sinhronih motora...................................................................................................... 9

2.2. Nain rada sinhronih motora .......................................................................................................................... 10

2.3. Putanje sinhronih motora u rad ..................................................................................................................... 11

2.4. Mijenjanje brzine obrtaja sinhronog motora.................................................................................................. 12

2.5. Sinhroni (fazni) kompenzatori ........................................................................................................................ 12

3. SINHRONI MOTOR SA STALNIM MAGNETIMA ................................................................................... 15

4. INDUKTIVNI MOTOR ................................................................................................................................. 16

5. HISTEREZISNI MOTOR .............................................................................................................................. 21

6. KORANI MOTOR ...................................................................................................................................... 22

6.1. Osnovne karakteristike koranih motora........................................................................................................ 22

6.2. Permanentnomagnetski koraajni motor(P.M.) ............................................................................................. 23

6.3. Varijabilnoreluktancijski koraajni motori (V.R.K.M.) ................................................................................ 23

7. REAKTIVNI MOTOR (MLAZNI MOTOR) ................................................................................................ 24

8. ZAKLJUAK ................................................................................................................................................. 26

LITERATURA ....................................................................................................................................................... 27


3/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

2

UVODPOSTAVKA ZADATKA

Sinhrona mainaje vrstaelektrine mainezanaizmjeninu struju.Ove maine mogu da rade ugeneratorskom i motorskom reimu.U odnosu na asinhrone maine velikih snaga,bitne prednostisinhronih motora su bolji stepen iskoritenja i to to ne troe reaktivnu energiju(postoji mogunost iproizvodnje reaktivne energije), dok su nedostaci vezani za postojanje pobude i relativno teko putanje urad. Sinhrone maine imaju iroku primjenu i kao elektrini motori i pri snagama iznad 100 kW koriste seza pogon centrifugalnih i klipnih pumpi, ventilatora, kompresora i drugih mehanizama. U praksi imajuiroku primjenu i sinhroni motori uprotene konstrukcije, koji rade kao fazni (sinhroni)kompenzatori zapopravku snage mree koja napaja vei brojasinhronih motora.

U ovom radu obraen je princip rada sinhronih maina, vrste sinhronih maina, njihova upotreba,svrha i znaaj, te najpoznatije vrste sinhronih motora.
http://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Generatorhttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Generatorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1ina


4/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

3

1.SINHRONE MAINE

Sinhrona mainaje vrstaelektrine mainezanaizmjeninustruju.Sinhrone maine mogu da rade ugeneratorskom i motorskom reimu. Uglavnom se koriste kao generatori u elektranama, potose kaomotori danas koriste jeftinije i prostijeasinhrone maine.

Sinhroni maine, tj. sinhroni generatori i motori, su elektrine rotacione maine trofazne struje, ija jeosnovna karakteristika da je mehanika brzina obrtanja rotora jednaka sinhronoj brzini obrtanja okretnogmagnetskog polja statora ns, koja je data izrazom:

(1.1.)

gdje je: nsbrzina obrtanja okretnog magnetskog polja statora,pbroj pari polova,ffrekvencija napona statora.

Slika 1.1.Popreni presjek sinhrone maine

.60

p

fns
http://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Generatorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhrona_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhrona_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhrona_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhrona_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Generatorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1ina


5/28


6/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

5

1.1.2. Termoelektrane

Termoelektrane imaju velike kotlove u kojima izgara gorivo i pritom se oslobaa toplina (toplinskaenergija). Kotao se moe zamisliti kao ajnik na penici. Kada voda zakipi tada para izlazi kroz malurupicu na vrhu ajnika. Para se kreei prolazi kroz rupicu te stvara piskutavi zvuk koji nam daje doznanja da je voda zakipjela. U elektrani voda zakipi u velikim kotlovima iz kojih se tada para odvodi do

turbine pomou cijevi koje imaju debele stjenke. Veina kotlova se zagrijava tako da se ispod njih nalaziloite u kojem se pali drvo, ugljen, nafta ili prirodni plin i tako se dobiva toplina. Kroz loite i iznadnjega prolazi niz cijevi kroz koje tee voda. Toplinska energija dobivena u loitu prenosi se na cijevikoje tada zagrijavaju vodu koja tee kroz njih sve do trenutka dok se ne dobije para. Temperatura na kojojvoda prelazi u paru jako je visoka i ovisi o pritiskupod kojim se voda nalazi u kotlu; to je viipritisak, toje via temperatura na kojoj voda zapoinje isparavati. Para visokog pritisaka dovodi se do turbine i

turbina se tada vrti. Energija sauvanau pari pretvara se u mehaniku energiju osovine turbine.Kako je osovina turbine spojena s osovinom generatora, i on se vrti. Generator tada pretvaramehaniku energiju obrtanja u elektrinu energiju. Turbina ima na stotine lopatica koje su okrenute podnekim uglom (kao propeler kod broda). Kada se para dovodi do turbine ona klizi du lopatica koje djelujusilom na paru skreui je s poetnog smjera strujanja. Istom silom, ali suprotnog smjera, para djeluje nalopatice koje su pak privrene na osovinu; zbog djelovanja pare na lopatice silom osovina se vrti.Nakon to para proe kroz turbinu odvodimo je cijevima u ureaj za hlaenje (kondenzator) gdje joj sesniava temperatura do trenutka kada se ponovno pretvara u vodu. Kada vrue cijevi dou u kontakt shladnim zrakom dolazi do zagrijavanja estica vode koje se nalaze u zraku te se pretvore u paru i tadaizgleda kao da se ureaj za hlaenje dimi. To, dakle, nije dim nego vodena para. Valja naglasiti da to nijeona para koja pokree turbinu. Ohlaena voda se pumpom ponovno dovodi do kotla u kojem se grije, pa

se cijeli proces neprestano ponavlja.Termoelektrane u Bosni i Hercegovini koriste se ugljenom, naftom i plinom za grijanje vode, a

nuklearne elektrane nuklearnim gorivom pomou kojeg grije vodu. Dakle, nuklearne elektrane su takoertermoelektrane, ali umjesto ugljena, nafte ili plina koriste drugu vrstu goriva (nuklearno gorivo) zazagrijavanje vode. Postoje i elektrane koje se koriste geotermalnim izvorima, te samim time ne trebaju

nikakvo gorivo.

1.1.3. Hidroelektrane

Hidroelektrane su postrojenja u kojima sepomou vodene energije proizvodi elektrina struja. Grade

se uz vodopade ili visoke brane. Voda protjee cijevima i pokree generatore, te oni proizvode struju.Struja nastala na ovaj nain ne razlikuje se od one proizvedene u drugim vrstama elektrana .Hidroelektrane mogu raditi samo na mjestima gdje voda ima veliki pad, jer samo tada ima dovoljnu snagu

da pokrene generator. Zbog toga se nad hidroelektranama esto grade velike brane iza kojih nastajejezero. U hidroelektranama se nalaze turbine kroz koje protjee vodena struja i okree lopatice. Osovinapovezana s lopaticama pokree generator a mehanika energija pokree poluge koje okreu veliki brojmagneta u generatoru. Kada magneti prolaze uz bakrene kolutove, stvara se magnetno polje koje potomstvara elektrinu struju. Pomou posebnih ureaja, transformatora, jaina struje se postupno poveava


7/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

6

kako bi dosegla razinu potrebnu za opskrbu u elektrinoj mrei koja struju dovodi do naih domova .Nakon tog procesa voda se, bez ikakvih dodataka ili zagaivanja, ponovno isputa i vraa u jezera, potokeili rijeke. Hidroelektrane nastavljaju raditi i nou, kad je potronja elektrine struje vrlo mala. Da bi sesprijeio gubitak energije, neke od turbina se napajaju elektrinom energijom, pa slue kao pumpe. Onepune rezervoare iznad hidroelektrane vodom, te se ona danju opet koristi za proizvodnju struje.

Dizelgeneratorise pokreu dizel motorima, a grade se za iroki raspon brzina obrtanja, od p=2navie. Snaga dizel generatora ograniena je mogunou izrade motora, pa dostie najvie desetakMVA. Da bi se poveao naznaeni napon generatora is tim u vezi, generator direktno prikljuio namreu, bez upotrebe blok-transformatora, nekiproizvoai umjesto klasino izolovanih namotajaupotrebljavaju odgovarajue kablove.

Sinhrone maineprema obliku rotora dijelimo na:

maine sa cilindrinim rotorom

Grade se sa cilindrinim rotorom, za velike brzine obrtanja. Kod ove vrste generatora izraeni su

mehaniki problemi u pogledu konstrukcije rotora zbog velike periferne brzine izmeu leita.Oni se uvijek postavljaju horizontalno.

maine sa rotorom sa istaknutim polovima

Grade se sa istaknutim polovima na rotoru, od sasvim sporohodnih do brzohodnih. to je manjabrzina obrtanja dozvoljava se vei prenik rotora. Kod ove vrste generator izraeni su mehanikiproblemi u pogledu konstrukcije rotora zbog velike periferne brzine pri zalijetanju. Generatori

veih snaga, ije su brzine relativno male, postavljaju se vertikalno, hlaenje je kombinovanovoda i vazduh. Cilindar je od olijebljenog gvoa, obino masivnog, namotaj induktora jesastavljen od sekcija smetenih u lijebove. Ova konstrukcija se skoro iskljuivo primjenjuje kod

velikih dvopolnih ili etvoropolnih turbogeneratora, iz mehanikih razloga.Rotor je sa istaknutimpolovima i sa meupolnim prostorom kod kojih je namotajkoncentrisan oko jezgra pola. Ovakonstrukcija se upotrebljava kod maina sa veim brojem polova hidrogeneratora. Ima osnovnuulogu da priguuje oscilovanje brzine obrtanja rotora oko sinhrone brzine u prijelaznim procesima,pri emu se tada ponaa kao kavezni rotor asinhronih motora. Kroz provodnike pobudnognamotaja prolazi jednosmjerna struja uslijed koje nastaje stalno magnetno polje.

Magnetnopobudna sila (mps) pobude miruje u odnosu na rotor, pa se naziva stojeom. Smjerjednosmjerne struje kroz provodnike rotora je takav da je jedan pol sjeverni, slijedei juni itd.Obrtanjem rotora stvara se obrtno magnetno polje. Ovo polje presijeca provodnike statora i u

njima indukuje EMS.


8/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

7

Slika 1.2.Rotori sinhrone maine ( cilindrini i sa istaknutim polovima)

1.2. ZNAAJSINHRONIH MAINA U ELEKTROPRIVREDI

Elektrina energija predstavlja jedan od najiihoblika energije. Mogunosti dobivanja elektrineenergije su raznovrsni. Najprihvatljiviji su naini dobivanja izobnovljivih izvora energije,kao to suhidroelektrane,vjetroelektrane tesolarne elektrane.Od obnovljivih izvora energije hidroelektrane sunajrairenije. Njihov udio meu obnovljivim izvorima energije je oko 88% (podatak za2005.godinu). Toje posljedica vie faktora. Za razliku odvjetra ilisunca,iji intenzitet je nepredvidljiv te ovisi ometeorolokimprilikama, voda, odnosno njen volumni protok, je puno stabilniji i stalniji tokomgodine.To znai da je i opskrba elektrinom energijom pouzdanija. Takoer, vrlo zanimljiva skupina

hidroelektrana sureverzibilne hidroelektrane,koje omoguavaju dva reima rada, te kao takve su vrloisplative i poeljne za izgradnju. Procjenjuje se da je 2005. godine 20% ukupnesvjetskepotronjeelektrine energije bilo opskrbljeno upravo energijom iz hidroelektrana, to je priblino 816 GW. Kljunaprednost obnovljivih izvora energije, pa tako i hidroelektrana, je smanjena ili u potpunosti eliminirana

emisijastaklenikih plinova.Glavni razlog tomu je to ne koristefosilna goriva kao pokreta turbine,odnosno elektrinog generatora. Time elektrina energija nastala u hidroelektranama postaje rentabilnija,te neovisna o cijeni i ponudi fosilnih goriva natritu.

Hidroelektrane takoer imaju predvien dui ivotni vijek nego elektrane na fosilna goriva. Ono to jebitno, u razmatranju hidroelektrana sekonomskog aspekta, jest da dananje, moderne, hidroelektranezahtijevaju vrlo malen broj osoblja, zbog velikog nivoaautomatiziranosti.Nadalje,cijenainvesticije u

izgradnju hidroelektrane se povrati u razdoblju do desetak godina.

Emisija staklenikih plinova je u potpunosti eliminirana, ako se iskljuivo promatra samo procesproizvodnje elektrine energije. Isto se ne moe rei za cijelu hidroelektranu, kaosistemsainjen odbrane,turbinei elektrinog generatora te hidro akumulacijskogjezera.Meutim, zanimljiva je studija koja je provedena usuradnji Paul Scherrer Institut-a i Sveuilita uStuttgartu.Ona je pokazala da su, meu svim izvorima energije,hidroelektrane najmanji proizvoai staklenikih plinova. Slijede redomvjetroelektrane,nuklearne elektrane,energija dobivenafoto naponskim elijama.Vano je napomenuti da je ta studija raena za klimatske prilike uEuropite se moe primijeniti i na podrujaSjeverne AmerikeiSjeverne Azije.
http://sh.wikipedia.org/wiki/Obnovljivi_izvori_energijehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Obnovljivi_izvori_energijehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Obnovljivi_izvori_energijehttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Vjetroelektrana&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Solarne_termalne_elektrane&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Postotak&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/2005http://sh.wikipedia.org/wiki/Vjetarhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Suncehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Suncehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Meteorologijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Meteorologijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Godinahttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Reverzibilne_hidroelektrane&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Reverzibilne_hidroelektrane&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Svijethttp://sh.wikipedia.org/wiki/Svijethttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Stakleni%C4%8Dki_plinovi&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Stakleni%C4%8Dki_plinovi&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Fosilna_gorivahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Fosilna_gorivahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Tr%C5%BEi%C5%A1tehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Tr%C5%BEi%C5%A1tehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Tr%C5%BEi%C5%A1tehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Gospodarstvohttp://sh.wikipedia.org/wiki/Automatizacijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Cijenahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Investicijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sistemhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sistemhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sistemhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Branahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Branahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Branahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Jezerohttp://sh.wikipedia.org/wiki/Jezerohttp://sh.wikipedia.org/wiki/Jezerohttp://sh.wikipedia.org/wiki/Stuttgarthttp://sh.wikipedia.org/wiki/Stuttgarthttp://sh.wikipedia.org/wiki/Stuttgarthttp://sh.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_elektranahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_elektranahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_elektranahttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Fotovoltaici&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Fotovoltaici&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Fotovoltaici&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Europahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Europahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sjeverna_Amerikahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sjeverna_Amerikahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sjeverna_Amerikahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sjeverna_Azijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sjeverna_Azijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sjeverna_Azijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sjeverna_Azijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sjeverna_Amerikahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Europahttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Fotovoltaici&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_elektranahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Stuttgarthttp://sh.wikipedia.org/wiki/Jezerohttp://sh.wikipedia.org/wiki/Branahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Sistemhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Investicijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Cijenahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Automatizacijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Gospodarstvohttp://sh.wikipedia.org/wiki/Tr%C5%BEi%C5%A1tehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Fosilna_gorivahttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Stakleni%C4%8Dki_plinovi&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Svijethttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Reverzibilne_hidroelektrane&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Godinahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Meteorologijahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Suncehttp://sh.wikipedia.org/wiki/Vjetarhttp://sh.wikipedia.org/wiki/2005http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Postotak&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Solarne_termalne_elektrane&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Vjetroelektrana&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Obnovljivi_izvori_energije


9/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

8

1.3. SVRHA SINHRONE MAINE

Sinhrone maine predstavljaju maine naizmjenine struje bezkomutatora,kod kojih preobraajenergije nastaje uslijed mehanikog premjetanja stalnogmagnetnog fluksapolova u odnosu na

nepokretan namotaj indukta. Sinhrone maine koriste se uglavnom kao generatori elektrine energijenaizmjenine struje. U svakoj elektrani (hidro, termo i nuklearnoj) nalazi se po nekoliko sinhronihgeneratora velikih snaga spojenih na istesabirnice.Sinhroni generatori manjih snaga reda nekolikodesetina ili stotina kVA koriste se u malim autonomnim elektranama. Sinhrone maine imaju irokuprimjenu i kao elektrini motori i pri snagama iznad 100 kW koriste se za pogon centrifugalnih i klipnihpumpi, ventilatora, kompresora i drugih mehanizama. U praksi imaju iroku primjenu i sinhroni motoriuproene konstrukcije, koji rade kao fazni (sinhroni)kompenzatori za popravku snage mree koja napajavei brojasinhronih motora.Radi uproenja konstrukcije sinhronih maina male snage, one se grade bezbudilice.U tom sluaju pobudni namotaj se napaja usmjerenom strujom statora. Radi obezbjeenjasamopobuivanja generatora izmeu polova se postavljaju stalni magneti.Pri obrtanju rotora sinhronemaine, sa njegovim polovima obre se i magnetni fluks koji iz njih izbija. Ovdje je obrtni fluks

proizveden mehanikim putem. Ovaj obrtni fluks sijee provodnike nepokretnog statora i u njimaindukuje napone naizmjenine prirode. Zaokretu indukta za jedan polni korak odgovara jedna periodanapona indukovanog u provodniku. Ako namotaj statora prikljuujemo na simetrian viefazni prijemnik,u namotaju statora potei e viefazne struje. Te struje obrazuju magnetni napon statora, a ovaj magnetnifluks statora, koji se po njegovom obimu okree u smjeru obrtanja rotora.Rotor se obre istom brzinomkao i obrtni magnetni fluks statora. Iz ove injenice potie i naziv sinhrona maina.
http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Komutator_%28elektrotehnika%29&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Komutator_%28elektrotehnika%29&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Komutator_%28elektrotehnika%29&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetni_fluks&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetni_fluks&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Sabirnice&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Budilica&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Budilica&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Sabirnice&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetni_fluks&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Komutator_%28elektrotehnika%29&action=edit&redlink=1


10/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

9

2.SINHRONI MOTORI

Sinhroni motori uobiajeno imaju:- nepomini stator (eljezna jezgra, namot, prikljuci i kuite),-pomini rotor (eljezna jezgra, namot, klizni kontakti, osovina i ventilator),- zrani raspor izmeu statora i rotora.

Najee se rotor nalazi unutar statora, iako ima i suprotnih izvedbi. Stator sinhronog motora sepo svojoj funkciji i izvedbi ne razlikuje od statora asinhronog motora. Napravljen je od dinamolimova, a

u utorima statora su uloeni trofazni namoti. Rotorpredstavlja elektromagnet, koji se pobuujeistosmjernom strujom. Broj polova rotora mora biti jednak broju polova statorskog trofaznog namota.

Postoje dvije osnovne izvedbe rotora. Ako je motor viepolan, rotor se izvodi sa izraenimpolovima. Magnetski dio rotora je izveden tako da se protjecanjem istosmjerne struje kroz namote polova

dobiju naizmjenino sjeverni i juni polovi. Kod dvopolnih sinhronih motora, koji imaju veliki brojokretaja (3000 obr/min) u nekim sluajevima i etveropolnih(1500 obr/min) izvode se rotori bezizraenih polova (tzv. turborotori) kod kojih je uzbudni namot uloen u utore rotora.Tako izvedeni rotorje u stanju da savlada mnogo vee centrifugalne sile. Sinhroni generatori s izvedbom rotora bez izraenihpolova se pogone parnim turbinama na osnovu ega su dobili naziv "turbogeneratori". Napajanjeuzbudnih namota rotora sinhronih motora istosmjernom strujom se izvodi pomou dva klizna prstenasmjetena na osovini rotora.

Osim pobudnog namotaja, na rotoru nekih sinhronih maina postoji i dodatni, priguni (amortizacioni) namotaj, koji ima osnovnu ulogu da priguuje oscilovanje brzine obrtanja rotora okosinhrone brzine u prelaznim procesima, pri emu se tada ponaa kao kavezni rotor asinhronog motora. Uustaljenom stanju ovaj namotaj nema funkciju, jer se u njemu tada ne indukuje napon. On se ugrauje, po

pravilu, u polne papuice maina salameliranim istaknutim polovima, a sastoji od se od okruglihbakarnih tapova stavljenih u ljebove u polnom stopalu (nastavku, papuici). Ovi tapovi su meusobnopovezani (kratko spojeni) pomou dva provodna prstena sa obe bone strane pola. U maine sacilindrinim rotorom ugrauje se takoe priguni namotaj kada se oekuju velika nesimetrinaoptereenja.Namotaj indukta je smjeten u lijebovima statora, najee je trofazni. Raspodijeljen je pocijelom obimu.

2.1. OPTE OSOBINE I PRIMJENA SINHRONIH MOTORA

Prednosti sinhronog motora u odnosu na asinhroni motor su:

Manje su osjetljivi na promjene napona mree u odnosu na asinhroni motor, poto je njegovprekretni momenat srazmjeran prvom stepenu napona, a ne kvadratu napona kao kod

asinhronog motora.

Poto sinhroni motor radi sa faktorom snage cos=1, njegova struja , pa prema tome idimenzije, manje su od struje i dimenzija asinhronog motora iste snage.


11/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

10

Dobar stepen iskoritenja jer u rotoru sinhronog motora nema gubitaka u gvou,nemarelativnog pomicanja polja u odnosu na rotor, a kod rotora sa permanentnim magnetima nema

ni gubitaka u bakru.

Budui da su gubici rotora sinhronog motora sa permanentnim magnetima zanemarivi, nestajei problem odvoda toplote s rotora tj. pogonske osovine to je posebno vano kod primjeneovih motora u alatnim mainama.

Jednostavniji sistem upravljanja u odnosu na asinhroni motor to se moe zahvaliti injenici daje poloaj magnetnog polja vrsto odreen poloajem rotora.

Ima stalnu brzinu obrtanja, bez obzira na mehaniko optereenje na osovini. Jednostavanprelaz iz motornog u generatorski rad to omoguuje elektrino koenje.

Pored prednosti koje smo nabrojali, sinhroni motori imaju slijedee nedostatke:

Ne mogu se na prost nain putati u rad, tj. pokree se sam, samo ako ima poseban namotaj zapokretanje (startni kavez) na rotoru ili se koristi invertor.

Za pobuivanje svog indukra (rotora) sinhroni motor sa elektrinom pobudom, zahtjevaposeban izvor jednosmjerne struje to jo vie komplikuje upotrebu ovog motora.

Nedostatak koji je vezan za motor sa permanentnim magnetima na rotoru je opasnostmehanikih udara, struja kratkog spoja kao i mogunost pojave prije vremene demagnetizacijeuslijed izuzetno niskih temperatura.

Brzina obrtanja moe im se podeavati samo promjenom uestanosti napajanja, jer se pripromjeni broja pari polova ista mora obaviti i na statoru i na rotoru a to bi izazvalo velikekonstruktivne probleme.

Kod preoptereenja ispadne iz koraka i stane pa ga je potrebno ponovo pokrenuti. Svakakomeu nedostatke treba pomenuti i veu cijenu u odnosu na asinhroni motor.

Navedeni nedostaci sinhronih motora daju prednost primjeni asinhronih motora pri snagama do 100KW. Meutim, pri veim snagama, kada je vano imati veliki cos i manje dimenzije maine, sinhroni

motori imaju prednost u odnosu na asinhrone.Sinhrone maine koriste se uglavnom kao generatori elektrine energije naizmjenine struje. U svakoj

elektrani (hidro, termo i nuklearnoj) nalazi se po nekoliko sinhronih generatora velikih snaga spojenih naistesabirnice.Sinhroni generatori manjih snaga reda nekoliko desetina ili stotina kVA koriste se u malim

autonomnim elektranama.

Sinhrone maine imaju iroku primjenu i kao elektrini motori i pri snagama iznad 100 kW koriste seza pogon centrifugalnih i klipnih pumpi, ventilatora, kompresora i drugih mehanizama. U praksi imaju

iroku primjenu i sinhroni motori uproene konstrukcije, koji rade kao fazni (sinhroni) kompenzatori zapopravku snage mree koja napaja vei brojasinhronih motora.

2.2.

NAIN RADA SINHRONIH MOTORA

Kada se rotor obre brzinom n', pobudni magnetni fluks rotora sijee provodnike viefaznog(najee trofaznog ili dvofaznog) namotaja statora i indukuje u njegovim faznim navojima naizmjenininapon E'. Kada se maina optereti, u namotaju statora javie se viefazne struje pod ijim uticajem nastajeobrtni magnetni fluks statora, koji se obre u smjeru obrtanja rotora istom brzinom kao i rotor. Kod ovihmaina rezultantni magnetni fluks nastaje pod zajednikim djelovanjem magnetnih napona statora i rotorai obre se u prostoru istom brzinom kao i rotor. Kod sinhrone maine namotaj, u kome se indukuju
http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Sabirnice&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Sabirnice&action=edit&redlink=1


12/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

11

viefazni naponi i kroz koji protiu viefazne struje optereenja, naziva se namotaj indukta, a dio maine,na kojem je smjeten pobudni namotaj, naziva se induktor. S obzirom na nain rada i teoriju rada sinhronemaine svejedno je da li se obre indukt ili induktor. Kod savrijemenih sinhronih maina induktor jeredovno rotor, a indukt stator. Sinhrone maine su reverzibilne, tj. svaka sinhrona maina moe da radikao generator i kao motor. Da bi generator radio, mora ga goniti pogonski motor sa regulatorom, iji je

zadatak da odrava sinhronu brzinu obrtanja rotora generatora. Kada radi kao generator, sinhrona mainamoe da radi autonomno, i u tom sluaju napaja neki zaseban prijemnik elektrine energije, ili paralelnoprikljuena na mreu, na koju su prikljueni i drugi sinhroni generatori. Kada radi paralelno sa mreom,sinhrona maina moe da alje ili da uzima elektrinu energiju iz mree, tj. da radi ili kao generator ili kaomotor. Ako je namotaj statora prikljuen na mreu napona U i uestalosti f, u njemu e se javiti viefaznestruje, koje stvaraju, kao i u asinhronoj maini,Teslinoobrtno magnetno polje.Uslijed uzajamnogdjelovanja ovog polja i struje J' koja tee u namotaju rotora, stvara se elektromagnetni momenat maineM, koji je kretni kad maina radi kao motor, a otporni kad maina radi kao generator. U sinhronoj maini,za razliku od asinhrone, pobudni fluks pri praznom hodu maine stvara namotaj jednosmjerne struje, kojije smjeten na rotoru. Znai, u ustaljenom reimu rada relativna brzina obrtanja rotora u odnosu na obrtnopolje statora jednaka je nuli, tj. rotor se obre zajedno sa obrtnim poljem statora brzinom n' = n, nezavisnood reima rada maine.

2.3. PUTANJE SINHRONIH MOTORA U RAD

Sinhroni motor ne moe sam da krene.Razlog za ovo je to je brzina obrtnog magnetnog polja statoravelika tako da polovi magnetnog polja rotora, zbog inercije rotora i inercije optreenja na osovini motora,ne mogu da krenu da prate obrtno magnetno polje statora, tj. rotor ne moe da se zakai za stator. Jedini nain za putanje sinhronog motora u rad je da se smanji brzina obrtnog polja statora, kako bipolovi rotora mogli da se zakae za obrtno magnetno polje statora.

Smanjenje brzine obrtnog magnetnog polja statora se realizuje smanjenjem frekvencije napona

napajanja statora, to se postie primjenom energetske elektronike.Kao to je ve reeno, brzina sinhronog motora je konstatna i uslovljena brzinom obrtnog

magnetnog polja statora. Iz toga razloga, brzina obrtanja motora se moe promijeniti samo promjenombrzine obrtnog polja statora, to se postie promjenom frekvencije napajanja.

Prostim prikljuivanjem na mreu rotor maine se nee pokrenuti samostalno, ili kako mi to obinokaemo, sinhroni motor nema polazni momenat.

Dakle, neka posebna mjera mora biti izvedena bilo unutar ili van maine koja e rotor dovesti dobrzine okretanja koja je bliska sinhronoj. Zalijetanje rotora do brzine da on moe ii u korak sa obrtnimpoljem statora mogue je izvesti pomou pomonog motora kojimoe biti motor sa unutranjimsagorijevanjem, asinhroni ili motor jednosmjerne struje. U ovom sluaju, kada brzina rotora doe blizu

sinhrone, prvo se ukljui pobudni namotaj, a zatim se namotaj statora prikljuuje na mreu. Naravnoposle ulaska sinhronog motora u sinhronizam, pomoni motor vie nije potreban i iskljuuje se. Ovakvopokretanje nije praktino jer zahtijeva mehaniko spajanje, a zatim, nakon obavljenog pokretanja,odspajanje osovine pomonog motora. Dabi se izbjegla upotreba posebne mainemotora za dovoenjerotora u sinhronizam, grade se rotori sinhronih motora sa posebno dodatim namotajem u vidu kaveza kao

kod rotora asinhronog motora. Prijeputanja u rad, u pobudni namotaj ukljuuju se odgovarajui radniotpornici iji je otpor i do desetak puta vei od njegovog aktivnog otpora, ime se sprijeava indukovanjevisokog napona u njemu (i do 2000V ) koji bi mogao da izazove proboj izolacije. Strujne udare u mrei
http://sh.wikipedia.org/wiki/Nikola_Teslahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Nikola_Teslahttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Obrtno_magnetno_polje&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Obrtno_magnetno_polje&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla


13/28


14/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

13

Obino u mreama napajanim sinhronim generatorima preovladava induktivno optereenje, jertransformatori i iroko rasprostranjeni asinhroni motori upotrebljavaju induktivne struje magnetiziranja.Rad generatora na dugakom dalekovodu ili gustoj kablovskoj mrei uzrokuju ponekad znatnekapacitivne efekte. Ako sa Iaoznaimo aktivnu komponentu struje u mrei, a sa IL njenu reaktivnu(jalovu) komponentu onda emo ukupnu struju u mrei dobiti formulom:

(2.5.1.)

Mrea kao i svi njeni elementi (generatori, transformatori, itd.) proraunavaju se za struju I. Odatleslijedi da se poveanjem reaktivne (jalove) komponente struje i smanjenjem faktora snage cos smanjujeaktivna snaga generatora i propusna mo dalekovoda, transformatora i dr.

Da bi se elektroenergetski sistem rasteretio suvinih reaktivnih struja, na podesnom mjestu takvemree se postavlja fazni kompenzator koji u veini sluajeva radi u nepobuenom stanju i slui zakompenzaciju indukovanih struja u dalekovodima i generatorima u svrhu poboljanja faktora snage cos.

Primjer 1.

Sinhroni generator SG radi na induktivno optereenje, pri emu troilo T koristi aktivnu komponentustruje Ia=1000 A i reaktivnu IL=1000 A. U tom sluaju potrebna struja je:

Da bi generator i dalekovod rasteretili jalovih struja, pri troilima energije postavljamo sinhronikompenzator SK, kako je prikazanao na gornjoj slici. Sinhroni kompenzator uz odreenu nadpobudu vueiz mree kapacitivnu struju IC=600 A koja prethodi naponu za priblino 90. U tom sluaju e udalekovodu i generatoru jalova struja biti:


15/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

14

Prema tome struja u dalekovodu i generatoru bie:

U tom sluaju faktor snage generatora bie:

Treba istai da sinhroni kompenzator poboljava faktor snage cos u generatoru i onom dijeludalekovoda koji se nalazi izmeu sinhronog generatora i kompenzatora.

Iz primjera se vidi da se struja u generatoru i dalekovodu smanjila za 1414- 1077=337 A, to jezahtijevalo upotrebu sinhronog kompenzatora od 600A.

Sli ka 2.1.Vektorski dijagram struja troila i sinhronog kompenzatora


16/28


17/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

16

Ipak ovi gubici postaju znaajni kod statorskih struja poveane uestanosti koje su neophod ne uprimjenama koje zahtijevaju razvijanje veoma velikih brzina. Glavne prednosti sinhronih motora sa

stalnim magnetima na rotoru su :

Jednostavna konstrukcija, u kojoj je rotor realizovan od gvoa i stalnih magneta, pa nemagubitaka na rotoru, to omoguava znatno manju zapreminu i teinu samog motora.

Najvei stepen korisnog dejstva u odnosu na ostale motore. Veoma visoke vrijednosti specifine snage (Nm/kg), odnosa momenat inercija (Mem/J) i

ubrzanja, to omoguava najbri dinamiki odziv na zadatu upravljaku komandu. Mogunost rada pri malim brzinama, kao i tokom odravanja malog elektromagnetskog momenta.

Ispitivanja su pokazala da se pri faktoru optereenja (duty factor) od 5% nominalnog momentamogu postii ubrzanja od 100000 rad/s2od strane motora sa vrnim momentom od 40 Nm [15].

Sinhroni motori sa stalnim magnetima na rotoru nalaze iroku primjenu u servopogonima snagedo 10 kW. Stalno pobueni sinhroni motori snage vee od 10 kW se veoma rijetko susreu jer je zanjihovu izradu potrebna veoma velika koliina stalnih magneta to se nepovoljno odraava na cijenu i iniove motore manje privlanim. U oblasti velikih snaga primjenu nalaze uglavnom asinhroni motori. Stepenkorisnog dejstva asinhronih motora se uveava sa nazivnom snagom i za jedinice od 10 do 100 kWpostaje uporediv sa stepenom korisnog dejstva sinhronih motora. Problem sinhronih motora sa stalnimmagnetima na rotoru je u oteanoj promeni fluksa, to stvara potekoe pri radu u reimu slabljenja polja .

4.

INDUKTIVNI MOTOR

Induktivni motor (motor jednosmjerne struje) sastavljen je od tri glavna dijela. To su: stator, rotor i

kolektor (komutator).

Statorje nepokretni dio maine. Sastoji se od kuita (oklopa, jarma), magnetnih polova i namotajapostavljenih oko jezgra ovih polova. Kuite objedinjuje sve dijelove u jednu cjelinu i istovremeno sluikao dio magnetnog kola.

Zbog toga se najee gradi od livenog elika sa malom primjesom ugljenika koji ima dobramagnetna i mehanika svojstva. Po obimu oklopa, sa unutranje strane, montiraju se glavni i pomonipolovi (tj. polna jezgra) izraeni ili od livenog elika ili tankih meusobno izolovanih magnetnih limova,oko kojih se smestaju navoji pobude odnosnopomonih polova.

Glavni polovi se zavravaju irim dijelom pod nazivom polni nastavak, koji se sa obe bone straneproduava u dva polna roga.Polni nastavci ili polne papuice se uvijek grade od magnetnihlimova, jeru njima mogu nastati vrtlone struje zbog blizine promjenljivog magnetnog fluksa rotora. Zadatak im jeda to viei ravnomjernije obuhvate rotor, te da na taj nain to pravilnije raspodijele linije magnetnogpolja na rotoru. Magnetni polovi su pomou zavrtanja privreni za stator, a isto tako i polni nastavci zajezgro pola.


18/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

17

Sli ka 4.1.Induktivni motor

Rotor nosi namotaje, prenosi naizmjenini fluks, kao i obrtni momenat. Rotorski paket je izraenod izolovanih limova stegnutih na pogodan nain. Paket je za osovinu fiksiran pomou klina. Ovakopogodno konstruisan i izraen rotor ima smanjene gubitke energije uslijed djelovanja vrtlonihstruja kojese javljaju pri obrtanju rotora u magnetnom polju. U paketu rotora se nalaze aksijalni kanali za strujanje

rashladnog vazduha. Meutim, hlaenje je poseban problem koji se rjeava ugradnjom ventilatora,ugradnjom izmjenjivaa voda vazduh i na druge naine. Namotaji rotora smjeteni su u ljebovima iizvode se kao jednoslojni ili dvoslojni. Izrauju se od bakarnih provodnika, okruglog ili profilnog oblika,paljivo izolovanih i spojenih kao petljasti ili talasasti, iji su krajevi spojeni za kolektor. Svi namotaji suimpregnisani u smislu ostvarivanja velike izolacijske otpornosti, visoke dielektrine vrstoe i dobrih

toplotnih svojstava, uz normalnu otpornost na uticaje okoline.

Slika 4.2.Rotor induktivnog motora


19/28


20/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

19

gdje je kekonstrukciona konstanta, dakle veliina nepromjenljiva za datu mainu,a ona iznosi:

ke=pN/60a (4.3.)

Kao to smo vidjeli, motor e se okretati kada mu dovedemoelektrinu struju iz mree, a dabismo izmjenili smjer obrtanja treba promjeniti smjer elektromagnetnog momenta koji djeluje na indukt.To se moe ostvariti na dva naina: izmjenom smjera struje i u namotaju indukta ili izmjenom smjeramagnetnog fluksa ,odnosno pobudne struje. Znai, da bi promijenili smjer obrtanja motora potrebno jeprevezati ili provodnike koji dovode struju do namotaja indukta, ili one koji dovode struju do pobudnog

namotaja. Ako bi istovremeno prevezali i jedne i druge, motor bi nastavio da se okree u istom smjeru.Magnetna reakcija induktapredstavlja magnetno djelovanje indukta na osnovno magnetno polje

maine.Pri nepobuenom induktu, tj kada kroz indukt ne tee struja, spektar magnetnog fluksa , koji se

javlja samo pod djelovanjem pobudne struje, simetrian je u odnosu na osu glavnih magnetnih polova.Kada bi induktor bio nepobuen i kada bi se desilo da kroz namotaj indukta tee struja, u maini bi sejavio magnetni fluks , iji spektar je simetrian u odnosu na geometrijsku neutralnu ravan.

Djelujui zajedno, magnetna polja induktora i indukta obrazuju rezultantno polje. Kao rezultatdjelovanja reakcije indukta simetrina raspodjela glavnog magnetnog polja se naruava, pri emu serezultantno polje pomjera prema izlaznim krajevima polnih nastavaka kada maina radi kao generator,odnosno ka ulaznim kad radi kao motor. Sa pomjeranjem magnetnog polja dolazi i do pomjeranjaneutralne ose nn za izvjestan ugao u smjeru suprotnom od smjera obrtanja rotora motora, pa eneutralna osa zauzeti novi poloaj n - n. Poto etkice dodiruju namotaje, koji su geometrijskojneutralnoj ravni, bilo bi potrebno da se i one zakrenu za isti ugao i da zauzmu novi poloaj koji odgovarastvarnoj (fizikoj) neutralnoj osi. Kod starijih tipova motora to se i radilo, dok se danas djelovanjereakcije indukta otklanja upotrebom pomonih polova kojima se poboljava i komutacija, kao iupotrebom kompenzacionih namotaja. Pomoni polovi, uslijed proticanja struje indukta kroz njihovenamotaje, stvaraju takav magnetni fluks da on ponitava reakciju indukta i ujedno indukuje ems unamotaju indukta radi poboljavanja komutacije. Meutim, njihovo djelovanje usmjereno je samo na diopolja indukta u relativno uskoj oblasti neutralne zone, pa se radi potpunije kompenzacije koriste tzv.kompenzacioni namotaji postavljeni u lijebove nainjene u polnim nastavcima glavnih polova iprikljuene na red sa namotajem indukta. Pri tome, smjer struje u kompenzacionom namotaju mora bitisuprotan od smjera struje u dijelu namotaja rotora koji je naspram tog polnog nastavka. Djelovanjem ovih

namotaja iskrivljenje linija magnetnog fluksa lokalizuje se samo oko provodnika, a fluks ravnomjernorasporeuje du polnih nastavaka. Vano je pomenuti, da kompenzacioni namotaj znatno usloavakonstrukciju motora pa se primjenjuje samo kod vrlo velikih maina koje rade sa jako promjenjljivimoptereenjem (npr. valjaonikih motora itd.).

Magnetna reakcija indukta takoe smanjuje rezultantni fluks maine, a sa njim i indukovanu emsnamotaja indukta, to se osim kompenzacionim namotajem moe na jednostavan ijeftin nain rijeiti

upotrebom kompaudnog namotaja. Kompaudni namotaj ini par navojaka ice veeg presjeka namotanihoko glavnih polova i spojenih izmeu etkica i prikljunih stezaljki, tako da kroz njega protie strujaindukta. Zadatak mu je da stvori magnetni fluks istog smjera kao i glavni pobudni namotaj, ime sepojaava poljepobudnih polova i to u takvoj mjeri da se priblino poniti gubitak uslijed reakcije indukta.Kompaudni namotaj, osim ponitavanja uzdune komponente fluksa indukta, nema nikakvog uticaja naostale nepovoljnosti koje izaziva reakcija indukta (poloaj neutralne ose, napon izmeu lamela itd.), aliima svoj znaaj i esto se izvodi kod motora svih snaga.


21/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

20

Pri polasku motora, tj. u momentu prikljuenja na mreu, rotor motora jo miruje pa je i njegovindukovani napon jednak nuliE=ken=0. Vrijednost struje pokretanja I

polu tom momentu zavisi samo

od dovedenog napona mree U i aktivnog otpora namotaja indukta Ri(ukoliko se radi o serijskom motoru

onda u obzir dolazi jo i aktivni otpor pobudnog namotaja Rp), dakle polazna struja je .

Ipol=U/Ri>>In (4.4.)

Poto je otpornost namotaja indukta (izuzev za sasvim male motore) veoma mala, jasno je da evrijednost struje koju motor povlai iz mree u momentu ukljuenja biti vrlo velika, ak 10 do 15 putavea od nominalne. Ovako velika vrijednostpolazne struje moe biti veoma opasna po motor, jer, prvo,skoro redovno dovodi do pojave krune vatre na kolektoru, i drugo, pri ovakoj struji motor razvija velikipolazni momenat koji moe da dovede do mehanikog oteenja. Osim toga, velika polazna struja ima zaposljedicu nagli pad napona u napojnoj mrei, to moe nepovoljno da utie na druge prijemnikeprikljuene na tu mreu.

Da bi smo izbjegli svu ovu opasnost, tj. da bi smo pri pokretanju motora sprijeili nastanak struje

vrlo visoke vrijednosti, u seriju sa namotajem indukta vezujemo otpornik za putanje u rad (tj. pokreta,uputa). Vrijednost otpora pokretaa odreuje se tako da stuja pri putanju motora u rad ne bude mnogovea, npr. najvie dva puta, od nominalne. U momentu polaska motora ukljuen je itav otpor pokretaa,koji se zatim sa porastom brzine postepeno iskljuuje sve dok se ne postigne nominalna brzina, kada jeotpor upotpunosti iskljuen. Otpornici za putanje u rad mogu ponekad da slue i za regulisanje brzineobrtanja, ali tada moraju da trajno izdre punu struju optereenja motora. Ako slue samo za pokretanje,onda su dimenzionisani za kratkotrajan rad i kao takvi su znatno jeftiniji. Kod motora manjih snaga(obino do 1kW) relativne vrijednosti otpora indukta su vee, tako da nije potrebno koristiti otpornike zaputanje u rad jer je struja putanja neznatno vea od naznaene. Osim otpornicima za putanje u rad,induktivni motori mogu se pokretati i ravnomjernim poveavanjem napona upravljivim tiristorskimispravljaem. Ovo je u investicionompogledu nepovoljnije rjeenje, meutim, ako takav sistem za

upravljanje brzinom ve postoji, treba ga svakako iskoristiti i za putanje u rad. Poinje se sa malimnaponom koji se postepeno, u skladu sa poveanjem brzine, die sve do vrijednosti potrebne zanominalan rad u stacionarnom stanju. Ovakvi regulacioni sistemi su esto automatizovani, pa se ponekadradi i sa programiranim ubrzanjem. Lijep primjer za ovo je kvalitetniji pogon lifta, gdje je na osnovu

fiziolokih kriterijuma propisana vemenska promjena ubrzanjausporenja, koja se ne uspostavlja naglove postepeno.


22/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

21

5.HISTEREZISNI MOTOR

Sinhroni motor kod kojeg elektromagnetni obrtni moment nastaje uslijed pojave histerezisa pri

magneenju feromagnetnog materijala rotora, naziva se histerezisni motor. Stator ovog motora jecilindrian sa raspodijeljenim namotajem. Rotor je konstruisan pomou histerezisnog cilindra od 36%kobaltnog elika, koji je oslonjen na nemagnetni aluminijumski nosa (posteljicu) nasaen na elinuosovinu.

U ovom motoru pri sinhronoj brzini rotor se magnetie pod djelovanjem obrtnog polja statora. Pritom, zbog pojave histerezisa, osa polova rotora (osa magneenja) zaostaje iza ose obrtnog magnetnogpolja za ugao

h, uslijed ega se javljaju tangencijalne komponente sila koje djeluju izmeu polova rotora

i fluksa statora. Poto ugao hzavisi samo od svojstva materijala od kojeg je nainjen rotor tangencijalne

komponente sile Ft i obrtni moment Mh, koji one stvaraju, ne zavisi od brzine obrtanja. to je irahisterezisna petlja magnetnog materijala, to je vei ugao h, a sa njim i histerezisni momentM

h.

Ako je otporni moment radne maine vei odMh, motorprelazi u asinhroni reim rada. Rad

histerezisnog motora u asihronom reimu povezan je sa velikim gubicima u rotoru. Gubici nastaju uslijedmagnetnog histerezisa i vrtlonih struja. Da bi se poveala efikasnost ovog motoraneophodna je primjenapermanentnih magneta u njegovoj konstrukciji.Na ovaj nain se dobija histerezisni hibridni motor sapermanentnim magnetima

Dobre osobine histerezisnih motora su: jednostavna konstrukcija, pouzdanost u radu, ravnomjeran

ulazak u sinhronizam i relativno visok stepen iskoritenja. Nedostaci su mu nizak faktor snage cos ipoveani gubici u rotoru i zagrijavanje.

Sli ka 5.1.Histerezisni motor


23/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

22

6.KORANI MOTOR

Ovi motori prikladni su za digitalno upravljanje. Broj upravljakih impulsa jednak jebroju koraka(jedan korak odgovara odreenom fiksnom uglu zakretanja). Upravljanjem iznosom struje uzbude mijenjase rezolucija. Mogue je upravljanje poloajem radne osovine u otvorenoj petlji (bez povratne veze).

Sli ka 6.1. Korani motor

6.1. OSNOVNE KARAKTERISTIKE KORANIH MOTORA

Osnovne karakteristike koranih motora su:

1. Jednostavne su konstrukcije i ne zahtijevaju odravanje2. U normalnim uvjetima rada ne akumulira se pogreka poloaja 3.

Razmjerno mala efikasnost, veliko nadvienje i oscilatornost u odzivu od jednog koraka 4. Ograniene mogunosti pokretanja tereta s velikim momentom inercije5. Moment trenja i aktivni teret mogu poveati pogreku poloaja (mogu je gubitak koraka

posljedica je akumulirana pogreka poloaja)


24/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

23

Od nekoliko razvijenih tipova samo neki udovoljavaju momentu brzine i pomaka tako da se

danas na tritu mogu nai:

1. permanentnomagnetski

2. varijabilnoreluktancijski

3.

hibridnokoraajni4. koraajni motori sa rotirajuim magnetskim poljem

6.2. PERMANENTNOMAGNETSKI KORAAJNI MOTOR (P.M.)

Osnovna karakteristika rotacijskih permanentnomagnetskih koraajnih motora je u tome to

imaju radijalno magnetiziran permanentnomagnetski rotor i multifazno izveden el.magnetski stator.Uzastopnim ukopavanjem i okretanjem smjera pojedinih statorskih faza ili njihovim kombinacijama poodreenom redoslijedu rezultantno magnetno polje statora skokovito se okree u jednom ili drugomsmjeru. Pri tome se permanetno magnetizirani rotor postavlja u smjeru rezultantnog statorskog polja te se

na taj nain obavlja koraajni pomak. Najjednostavniji oblik P.M. motora je dvofazni P.M. koraanjimotor u kojeg se zakretanje obavlja za 180 ili 90. Trofaznim P.M. motorom postiemo korake od120,60i 30.

6.3. VARIJABILNORELUKTANCIJSKI KORAAJNI MOTORI (V.R.K.M.)

Rotacijski V.R.K.M imaju nazubljeni multifazno namotani stator i nazubljeni rotor mehkog

eljeza.Koraajni put im ovisi o broju zuba statora i rotora. Prema nainu namatanja statorskih faza inainu njihove pobude najee se izrauju u trofaznoj i etverofaznoj verziji te kao viesekcijski(najee trosekcijski), koji imaju do 12 statorskih i 8 rotorskih zuba, pa ugao kut kod statora iznosi 30 akod rotora 15. Ukljuivanjem jedne,pa istovremeno druge faze moe se postii koraanji ugao od 7,5.


25/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

24

7.

REAKTIVNI MOTOR (MLAZNI MOTOR)

Mlazni motorje motor koji isputa plin koji se kree velikom brzinom ostvarujui tako silu potiska.Stvorene sile akcije i reakcije djeluju prema treemNjutnovom zakonu.Dijelimo ih na turbo-mlazne,turbo-ventilatorske, turbo-propelerne i turbo-osovinske motore. Svi oni su u stvariplinske turbine.Osimnjih postoje jo i nabojno-mlazni, te pulsno-mlazni motori, ali oni se koriste uglavnom za posebneprimjene, jer mogu pokrenuti jedino pri veim brzinama leta. Svi ti motori proizvode mlaz plinova kojivelikom brzinom izlazi iz ispune cijevi.

Osnovni nain rada svih mlaznih motora je da se zrak dovodi pod pritiskom u komore izgaranja,gdje se mijea sa gorivom, te se izgaranjem stvara jo veipritisak koji tjera plinove iz komore izgaranjavelikom brzinom kroz mlaznicu stvarajui time potisak.Kod mlaznih motora sa turbinom, zrak ulazi urotirajui kompresor kroz usisnik zraka. U kompresoru se zrak komprimira prije ulaska u komore

izgaranja gdje se pod pritisakom mijea s gorivom. Proces izgaranja dovodi do velikog porastatemperature te vrui plinovi stvoreni gorenjem velikom brzinom prolaze kroz turbinu i okreu je, zatimkroz ispunu cijev izlaze iz motora. Turbina pogoni kompresor s kojim je spojena preko osovine.Efikasnost mlaznog motora najvie ovisi o omjeru ulaznogpritiska u kompresor i komprimiranog zrakaprije ulaska u komore izgaranja, te ulazne temperature na turbinu.

Osnovni dijelovi slini su kod svih tipova mlaznih motora, to ne znai da svi sadre sve navedenedijelove. Osnovni dijelovi su:

Usisnik zrakadio je konstrukcije aviona i motora koji omoguava dovod stabilne struje zraka dokompresora. Kod podzvunih aviona usisnik je konstrukcijski nezahtjevan. Sastoji se odaerodinamikioblikovanog otvora kako bi stvarao to manji otpor i kako bi to manje remetio strujanje zraka. Zrak kojidolazi do kompresora mora imati manju brzinu od brzine zvuka to kod nadzvunih aviona zahtijeva

kompleksnu konstrukciju usisnika koja e tu brzinu smanjiti na podzvunu, tako da se usisnici dijele napodzvune i nadzvune usisnike.Kompresorje dio mlaznog motora koji sabija zrak. Kompresor moe biti aksijalni, centrifugalni

ili kombinacija obojega. Aksijalni kompresor koristi niz rotirajuih diskova na kojima su uvrenelopatice aerodinamikog oblika, profila slinogprofilu krila,koje progresivno sabijaju zrak. Nepokretnestatorske lopatice, smjetene iza svakogrotirajueg diska, usmjeravaju strujanje zraka na slijedeirotirajui disk.

Prostor prolaska strujanja zraka se smanjuje prema izlazu iz kompresora, smanjuje se brzina i

poveavapritisak. Brzina ni u kojem dijelu ne smije prei brzinu zvuka. Kompresorpreko osovinepokree turbina, a radi bolje iskoristivosti kompresor se obino izvodi u dva ili vie zasebna stupnja(kompresor niskog pritisaka i kompresor visokog pritisaka)

Osovinaprolazi skoro kroz cijelu duinu motora i spaja turbinu s kompresorom. Broj osovinaovisi o broju turbina. Svaka turbina je sa zasebnom osovinom (jedna kroz drugu) spojena s dijelom kojipokree i vrti se neovisno raznim brzinama.

Komoreizgaranja su glavni dio mlaznog motora, a nalaze se izmeu kompresora i turbine. Unjima izgara smjesa zraka i goriva stvarajui visokipritisak. Zbog izuzetno visoke temperature na izlaz izkomora izgaranja dovodi se zrak iz kompresora koji smanjuje temperaturu ispunih plinova.
http://hr.wikipedia.org/wiki/Newtonovi_zakonihttp://hr.wikipedia.org/wiki/Newtonovi_zakonihttp://hr.wikipedia.org/wiki/Plinska_turbinahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Aerodinamikahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Aerodinamikahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Aerodinamikahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Aeroprofil_krilahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Aeroprofil_krilahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Aeroprofil_krilahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Aerodinamikahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Plinska_turbinahttp://hr.wikipedia.org/wiki/Newtonovi_zakoni


26/28


27/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

26

8.ZAKLJUAK

Sinhrona mainaje vrstaelektrine mainezanaizmjeninustruju.Sinhrone mainemogu darade ugeneratorskom i motorskom reimu. Uglavnom se koriste kao generatori u elektranama, poto sekao motori danas koriste jeftinije i prostijeasinhrone maine.Praktiki sva elektrina energijatermoelektrana, hidroelektrana i nuklearnih elektrana proizvodi se pomou sinhronih generatora. Sinhronigeneratori se grade za velike snage. Veliki sinhroni generatori predstavljaju najvee elektrine rotacionemaine.

Sinhroni motori su veoma znaajni za elektroprivredu, jer se veina elektirne energije dobijapomou generatora. Sinhrone maine koriste se uglavnom kao generatori elektrine energije naizmjeninestruje. U svakoj elektrani (hidro, termo i nuklearnoj) nalazi se po nekoliko sinhronih generatora velikih

snaga spojenih na iste sabirnice.Sinhroni generatori manjih snaga reda nekoliko desetina ili stotina kVA

koriste se u malim autonomnim elektranama.Sinhrone maine imaju iroku primjenu i kao elektrini motori i pri snagama iznad 100 kW

koriste se za pogon centrifugalnih i klipnih pumpi, ventilatora, kompresora i drugih mehanizama. Upraksi imaju iroku primjenu i sinhroni motori uprotene konstrukcije, koji rade kao fazni (sinhroni)kompenzatori za popravku snage mree koja napaja vei brojasinhronih motora.

Sinhroni motor ne moe sam da krene.Razlog za ovo je to je brzina obrtnog magnetnog poljastatora velika tako da polovi magnetnog polja rotora, zbog inercije rotora i inercije optreenja na osovinimotora, ne mogu da krenu da prate obrtno magnetno polje statora, tj. rotor ne moe da se zakai zastator. Jedini nain za putanje sinhronog motora u rad je da se smanji brzina obrtnog polja statora, kakobipolovi rotora mogli da se zakae za obrtno magnetno polje statora.

Princip rada sinhronog motora bazira se na principu magnetne sprege (veze) izmeu magnetnih

polova suprotnog polariteta.Naime, poznato je da se magneti suprotnog polariteta meusobno privlae.To omoguava da, kada su dva magneta suprotnih polariteta magnetno spregnu ta, i kada se jedan od njihkree, drugi nastoji da prati njegovu putanju.
http://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Generatorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhrona_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhrona_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhrona_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Sabirnice&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhroni_motorhttp://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompenzator&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Sabirnice&action=edit&redlink=1http://sh.wikipedia.org/wiki/Asinhrona_ma%C5%A1inahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Generatorhttp://sh.wikipedia.org/wiki/Naizmeni%C4%8Dna_strujahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_ma%C5%A1ina


28/28

Sinhroni motori

MATURSKI RAD

LITERATURA

1.

B. Mitrakovi, Sinhrone maine, 7. izdanje, Nauna knjiga, Beograd, 1991.2. A. Dolenc: Sinhroni strojevi, Sveuilina naklada Liber, Zagreb, 1976.3. B. Mitrakovi: Sinhrone maine, Nauna knjiga, Beograd, 1986. 4. B. Skalicki, J. Grilec. Elektrini strojevi i pogoni, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb,

2005

5. http://en.wikipedia.org
http://en.wikipedia.org/http://en.wikipedia.org/http://en.wikipedia.org/

Documents

Maturski Rad Elektricne Masine