ISTRAIVAKI RAD PLANIRANJE RAZVOJA EES-A

PROCJENA OPTEREENJA MOTORA U RADU

Tuzla, 2014. godine

SAETAK

Elektromotori su najvei potroai elektrine energije u industriji (oko 70%), gdje se

koriste u proizvodnim procesima, i komercijalnoj potronji (oko 40%). Pogoni sa motorima

troe izmeu 35% i 40% od cjelokupne proizvedene elektrine energije u svijetu. Ukupni

potencijali za utede se procenjuju na 20-30%. Energetski efikasni pogoni ne sadre samo

energetski efikasne motore. Naprotiv, radi se o energetski efikasnim sistemima u cjelini. U

principu postoji vie naina za poboljanje energetske efikasnosti, kako komponenti, tako i

sistema u cjelini, a najvanije su:

- koritenje energetski efikasnih motora, motora energetske klase IE2 i IE3,

- upotreba pretvaraa sa regulacijom brzine (frekventni pretvarai),

- pravilan izbor komponenti sistema (pumpi, ventilatora, kompresora,) sa visokim

stepenom iskoritenja,

- dimenzionisanje motora na osnovu procjene optereenja slinih motora u radu,

- poboljanje kvaliteta elektrine energije u mrei potroaa (eliminisanje viih

harmonika, nesimetrije, fluktuacije napona i sl.)

U ovom radu su opisane metode procjene optereenja motora u radu. Naime, pri

predimenzionisanju nazivne snage motora, osim nepotrebnog dodatnog ulaganja, motori e

raditi sa niom energetskom efikasnou i faktorom snage, to je u svakom sluaju

nepoeljna situacija za korisnika. Osim toga, zbog vee zamane mase rotora, motor ima i

slabije dinamike osobine i vee gubitke pri pokretanju. Dakle, vano je provjeriti stvarno

optereenje motora , kako bi se izvrile odgovarajue izmjene i uvele optimizacione sheme u

radu motora. U radu su obraene razliite metode za procjenu optereenja motora u pogonu,

obraajui panju prvenstveno na izvedivost (jednostavnost) i tanost.

1

S A D R A J

1. UVOD ................................................................................................................................. 2

2. OPTEREENJE MOTORA I FAKTOR OPTEREENJA ........................................ 4

3. METODE ZA PROCJENU OPTEREENJA MOTORA U RADU ........................... 5

3.1. Metoda bazirana na klizanju ....................................................................................... 5

3.2. Metoda bazirana na struji ............................................................................................ 7

3.3. Metoda bazirana na faktoru snage ............................................................................ 10

3.4. Metoda bazirana na snazi .......................................................................................... 12

3.5. Metoda bazirana na temperaturi ............................................................................... 15

4. ZAKLJUAK ................................................................................................................. 16

LITERATURA ............................................................................................................... 17

2

1. UVOD

Cilj ovog rada je procjena ili odreivanje optereenja motora u radu elektromotornog pogona (EMP) iji je motor sastavni dio. Poznavanje optereenje motora osnova je za poveanje efikasnosti i faktora snage, to se postie pravilnim izborom nominalne snage (zamjenom motora) ili upravljanjem motora u radu. U prosjeku je u zemljama EU za oko 60%

motora u industriji odreen faktor optereenja, dok je u SAD-u faktor optereenja odreen za 75% motora. Dakle, u industriji se esto mogu pronai motori vee nazivne snage u odnosu na optereenje (prosjena snaga tokom kompletnog radnog ciklusa ili tokom nekih razdoblja radnog ciklusa). Osim to vie kotaju, predimenzionisani motori rade sa manjom efikasnou i faktorom snage, naroito u dinamikim procesima (pokretanje i zaustavljanje) izmeu ostalog i zbog zbog poveane zamane mase/inercije rotora (to dovodi do dodatnih gubitaka tokom pokretanja; poznato je da su gubici najizraeniji tokom samog pokretanja motora). Osim toga, predimenzionisani motori imaju dodatne gubitke uslijed trenja i

ventilacije, te proizvode dodatnu buku uslijed hlaenja.

Ako doe do kvara u EMP-u, primarni cilj je brz popravak i osposobljavanje pogona, dok optimizacija procesa postaje manje bitna. Da bi se to izbjeglo, za sve motore u pogonu treba

ispitati da li se zamjenom sa motorima klasa IE2 ili IE3 postie eljena uteda energije i poveanje pouzdanosti. Razvoj shema za zamjenu i pravilan popravak za sve kritine motore u EMP-u je vrlo vano, odnosno identifikacija motora koje treba zamijeniti motorima visoke efikasnosti i/ili motorima manjih dimenzija poslije kvara.

Jedan od najvanijih faktora koji utiu na efikasnost motora i faktor snage je uslov da nazivna snaga motora odgovara snazi tereta. Ukoliko su motori znaajno predimenzionisani, osim to vie kotaju i skuplje ih je odravati, oni rade sa znatno niom efikasnou i faktorom snage. Veina motora dosee optimalnu efikasnost pri optereenju izmeu 65% i 100% nominalne snage (ovisno o veliini i vrsti optereenja). Dakle, u nekim sluajevima, malo predi-menzionisanje motora, u nominalnim uvjetima rada, moe dovesti do poveanja efikasnosti motora, ali pri tome se faktor snage smanjuje.

Kontinuirani rad motora koji je prikljuen na napon jednak ili priblian nominalnom, u sluaju distorzije napona, moe se smatrati znaajno predimenzionisanim ukoliko je teret nii od 50-60% nazivne snage motora, a ako je teret vei od 105-110% nazivne snage motora, onda se smatra da je motor preoptereen. Preoptereenje motora treba izbjegavati zbog smanjenja efikasnosti i poveanja temperature u radu, to skrauje vijek trajanja. Do preoptereenja motora dolazi u sluaju da je: napon napajanja nii od nazivnog, temperatura ambijenta via od odreene vrijednosti (u pravilu 40 C) i sl. Meutim, u sluaju intermitiranog pogona, motor u nekim razdobljima moe raditi sa ili blizu punim optereenjem, te sa vrlo niskim optereenjem u drugim razdobljima, ili ak, u kratkim periodima (kraim od toplotne vremenske konstante) sa optereenjem neto veim od nominalnog. U takvim sluajevima je potrebno uvesti definiciju faktora optereenja tokom radnog ciklusa.

Znaajna prednost metoda za procjenu optereenja motora u pogonu je ta da se motor ne mora odstranjivati iz pogona tako da se proizvodni proces ne prekida ime se izbjegavaju trokovi zastoja. U principu, elektrina mjerenja se mogu izvesti vrlo brzo naponskim sondama i strujnim klijetima. Obino se ova mjerenja vre sa kontrolnog centra (engl. Motor Control Center - MCC) ili postrojenja napajanja, ali se mogu vriti i u samoj unutranjosti motora , ako se eli vea tanost. esto je jedini praktian nain za odreivanje optereenja motora samo uputanje motora u rad, zbog prostorne i vremenske nemogunosti odvajanja

3

motora od pogona. Osim toga, odstupanje veliine napona, nesimetrija i harmonijska distorzija mogu imati ozbiljan utjecaj na performanse motora i vijek trajanja. Ti parametri

kvaliteta elektrine energije mogu se lako mjeriti sa runim analizatorom snage, pri mjerenju napona, struje i snage. Ova mjerenja se mogu koristiti za procjenu u sluaju da je potrebno sniavanje parametara motora.

Glavni nedostatak navedenih indirektnih metoda je da se izlazni moment motora ne moe direktno mjeriti. Umjesto toga za odreivanje izlazne snage motora se koriste struja, napon, faktor snage, aktivna snaga, brzina i temperatura sa natpisne ploici ili iz kataloga i, ako je potrebno, njegova efikasnost. Najee metode za odreivanje tereta motora u radu se obino dijele u tri grupe koje su bazirane na:

- brzini (klizanju) motora, struji ili ulaznoj snazi,

- nadomjesnoj shemi motora,

- momentu zranog zazora,

dok se prema tanosti dijele na niske, srednje i visoke. Svaka metoda ima odreen nivo tanosti koji se odnosi na pretpostavke i pojednostavljenja koje se koriste u istoj. Metode temeljene na struji, klizanju, ulaznoj snazi, faktoru snage, temperaturi i nadomjesnoj shemi

motora, u svom najjednostavnijem obliku, smatraju se metodama niske tanosti. Primjeri metoda srednje tanosti su Stanford Wilke metoda (ili empirijska metoda) i Ontario Hydro modificirana (OHM) metoda. Metode temeljene na momentu zranog zazora se smatraju metodama visoke tanosti, ali one obino zahtijevaju ispitivanje bez optereenja. Navedene metode niske tanosti se primijenjuju na brz, jednostavan i ekonomian nain bez odvajanja motora iz pogona. Uz to se primjenjuju samo u pogonu sa konstantnim optereenjem uz uslov da motor postigne toplotnu ravnoteu. Na slici 1.1. prikazan je dijagram zavisnosti efikasnosti motora od njegovog optereenja.

Slika 1.1. Efikasnost motora u zavisnosti od optereenja za razliite naponske nivoe

4

2. OPTEREENJE MOTORA I FAKTOR OPTEREENJA

Optereenje motora predstavlja omjer izmeu snage motora na vratilu (mehanike

snage) Pmeh i njegove nazivne snage Pn, kao to je prikazano u izrazu 2.1.:

(2.1.)

Nazivna snaga motora je dana na nazivnoj ploici, dok je za raunanje snage na vratilu

potrebno znati moment na osovini motora (ili elektromehaniki moment) M i ugaonu brzinu

. Ugaona brzina motora je = s(1-s), gdje je s ugaona brzina sinhronog polja, a s

klizanje.

Faktor optereenja motora pr predstavlja omjer izmeu srednje snage na vratilu tokom

perioda t i nazivne snage motora, posmatrajui svih n razdoblja priblino konstantnog

optereenja, kao to je prikazano u izrazu 2.2.

pr =

(t)dt =

(2.2.)

Veliki problem pri odreivanju snage motora na vratilu je mjerenje momenta, to je u veini

sluajeva nemogue, osim kada je senzor momenta postavljen izmeu motora i radnog

mehanizma, to je iznimno rijedak sluaj. Brzinu je lako dobiti stroboskopskim ili optikim

tahometrom. Dakle, pri radu motora, u veini sluajeva je izvediva samo indirektna procjena

optereenja motora, to naposljetku i opravdava razvoj i poboljanje metoda za procjenu

optereenja motora.

5

3. METODE ZA PROCJENU OPTEREENJA MOTORA U RADU

3.1. Metoda bazirana na klizanju

Kod metode za procjenu optereenja motora u radu bazirane na klizanju, odnosno na

brzini, izlazna snaga motora se procjenjuje kao proizvod nominalne snage i odnosa trenutnog

i nominalnog klizanja. Podaci sa natpisne ploe se mogu korigovati sa omjerom kvadrata

stvarnog i nazivnog napona. Rije je o prilino jednostavnoj metodi, ali i relativno netanoj,

zbog odstupanja i greke pri mjerenju brzine i nelinearnosti momentne karakteristike motora.

Ova metoda je esto u upotrebi i danas, prvenstveno zbog svoje jednostavnosti, jer je klizanje

motora ili brzinu lako dobiti pomou stroboskopskog brojaa obrtaja, koje ne zahtijeva

nikakve oznake ili reflektirajue trake na osovini motora, odnosno mehanike spojnice, uz

prosjenu tanost 0,5 [min-1]. Kada se kompenzacija napona ne koristi, ova metoda je

najjednostavnija, jer kod veine asinhronih motora vratilo ili ventilator za hlaenje su

vizualno dostupni svjetlu tahometra. Meutim, budui da je klizanje funkcija trenutne

vrijednosti napona motora, potrebno je mjeriti i napon, kako bi se smanjila greke

cjelokupnog metoda. Potencijalna greka povezana sa mjerenjem napona je prilino

zanemariva u odnosu na greke prilikom mjerenja brzine, odnosno klizanja.Temperatura

motora takoer utie na odnos klizanje - optereenje, to takoe treba uzeti u obzir, ukoliko je

to mogue. Za fiksnu temperaturu okoline i linijski napon, klizanje ovisi o nazivnoj snazi

motora, broju polova i klasi efikasnostii, kao to se moe vidjeti na slikama. 3.1. i 3.2.

Slika 3.1. Prosjeno klizanje u zavisnosti od nominalne snage i broja polova (na osnovu

uzorka od 1275 motora)

Jednaine 3.1. i 3.2. prikazuju procjenu optereenja motora pomou broja obrtaja motora,

odnosno klizanja, sa i bez kompenzacije napona, respektivno. Kompenzacija napona je

6

potrebna iz razloga jer se trenutna vrijednost napona motora moe znatno razlikovati od

nazivne vrijednosti i, za odreeno klizanje, obrtni moment je priblino proporcionalan

kvadratu magnetnog fluksa i, pod pretpostavkom konstantne frekvencije, kvadratu napona.

Taj uinak se moe kompenzirati kao to je uraeno u jednaini 3.2.

=

(3.1.)

(3.2.)

Jednaine 3.1. i 3.2. imaju nekoliko greaka, prvenstveno zbog aproksimacije samih

jednaina, zatim greke pri mjerenjima odreenih veliina kao i greke usljed odreivanja

nazivnih vrijednosti i promjene temperature motora. Uzimajui u obzir samo greku usljed

aproksimacije odnosa klizanje - optereenje, slika. 3.2. (lijevo) pokazuje nastalu

eksperimentalnu greku ili odstupanje izmeu stvarne krive klizanje - optereenje i

proporcionalnih ili linearnih krivih klizanje - optereenje, za motore 11[kW]/4-pola, 55

[kW]/6-polova i 75[kW]/4-pola,dosegnuvi najvie greku od 4,2%, 5,8% i 6,4%, respektivno.

Slika 3.2. Prosjeno klizanje 2 i 4 polnih motora (na osnovu uzorka od 17 motora)

Slika 3.3. (gore) pokazuje da jednaina 3.2 ima znaajne greke, to znai da je njena

primjena prihvatljiva samo za motore s nazivnom snagom manjom od 11 [kW] i brojem

polova 2 ili 4. Umjesto jednaine 3.2 predlae se koritenje jednaine 3.3 kako bi se smanjila

greka. Slika3.3. (dolje) pokazuje nastalu eksperimentalnu pogreku ili odstupanje izmeu

stvarne krive klizanje - optereenje i proporcionalne ili linearne krive klizanje optereenje

povezane sa jednainom 3.3. za motore 11[kW]/4-pola, 55 [kW]/6-polova i 75[kW]/4-pola,

dostiui maksimalnu greku od 3,6%, 5,2% i 6,2%, respektivno.

=

=

=

(3.3.)

7

U usporedbi sa 3.2., jednaina 3.3.dovodi do blagog smanjenja greke (procijenjena

vrijednost optereenja manja od stvarne vrijednosti) bez poveanja sloenosti metode, to je

svakako korisna alternativa.

Slika 3.3. Eksperimentalno dobijena kriva klizanje-optereenje i odgovarajue greke za

motore 11[kW]/4-pola, 55 [kW]/6-polova i 75[kW]/4-pola

3.2. Metoda bazirana na struji

U metodi baziranoj na linijskoj struji pretpostavlja se da je optereenje motora skoro

pa proporcionalno odnosu mjerene linijske struje i nominalne struje. Ova metoda se u

industriji koristi u svom najjednostavnijem obliku, to smanjuje njenu tanost, osim ako je

kriva struja optereenje u potpunosti zadata od strane proizvoaa, to je karakteristino za

srednje ili velike motore. Dakle, u ovoj metodi optereenje motora se procjenjuje usporedbom

8

linijske struje s nazivnom strujom motora, to prema jednaini 3.4. ukljuuje i kompenzaciju

napona.

i

(3.4.)

Ipak, struja nije proporcionalna optereenju motora, kao to se moe vidjeti na slikama 3.4. i

3.5. Na slici 3.6., prosjena greka u odnosu na stvarno optereenje prikazana je za podatke sa

slike 3.5. Naime, struja je skoro proporcionalna optereenjima veim od 50% nominalnog

optereenja. Za optereenja nia od 25-50% nominalnog, zbog struje magnetiziranja

(reaktivna komponenta), kriva struja-optereenje postaje nelinearna (3.4.) i uz to je sama po

sebi znaajno netana za taj nivo optereenja. Kriva struja-optereenja moe biti

aproksimativno prikazana skupom pravih. Vea snaga i manji broj polova motora odgovaraju

niem optereenju, koje dalje odgovara donjoj granici ispod kojih je struja kao funkcija

optereenja praktiki konstantna do praznog hoda, kao to se moe vidjeti na slici 3.4.

Jednaina 3.4. je aproksimacija jednaine 3.5., to je faktor snage ignorirao.

i

=

(3.5.)

Pojednostavljenje jednaine 3.4. je prilino loe izvedeno, zbog znaajne varijacije faktora

snage u ovisnosti o optereenju motora. Ova varijacija smanjuje se sa nominalnom snagom

motora i poveava se s brojem polova. Kao rezultat disproporcionalnosti krive struja-

optereenje i zanemarenja faktora snage, jednaina 3.4. je znatno netana za optereenja

manja od nominalnog. Jedan od naina za poboljanje ove metode je koritenje empirijskih

korekcionih faktora izraunatih na temelju posebnih vrijednosti za odreeni motor ili

prosjenih vrijednosti po rasponu snage i po broju polova, dobijenih od proizvoaa ili iz

kataloga/baze podataka. Upotreba prosjenih vrijednosti je brz i jednostavan pristup, te se

povezana greka smanjuje, zbog relativno niske standardne devijacije. Jo jedan nain za

poboljanje tanosti jednaine 3.4. je primjena linearne interpolacije izmeu vrijednosti punog

optereenja i vrijednosti polu-optereenja za optereenja vea od 50% nominalnog, a u

skladu sa jednainom 3.6., preporuuje se samo za motore s nazivnom snagom veom

od 7,5 [kW].

i

(3.6.)

9

Slika 3.4. Prosjena vrijednost struje kao funkcija optereenja motora za 1.1 [kW], 11 [kW],

110 [kW] sa 2, 4, 6 polova

Slika 3.5. Eksperimentalno dobijena prosjena vrijednost linijske struje kao funkcija

optereenja motora

10

Slika 3.6. Prosjena greka u odnosu na stvarno optereenje za podatke sa slike 3.5 za

motore 11[kW]/4-pola, 55 [kW]/6-polova i 75[kW]/4-pola

3.3. Metoda bazirana na faktoru snage

Ukoliko je poznat faktor snage motora, onda se on moe koristiti za procjenu

optereenja motora, uz poznavanje nekih vrijednosti za pojedine nivoe optereenja.

Uglavnom, u katalozima od proizvoaa motora faktor snage se moe nai za 100%, 75% i

50% optereenja. Faktor snage praznog hoda se moe procijeniti pri praznom hodu, a ako to

nije mogue, moe se pretpostaviti da je jednak faktoru snage pri 10% optereenja. U odnosu

na metodu baziranu na struji, metoda baziran na faktoru snage moe se koristiti za niska

optereenja, jer u odnosu na struju, faktor snage prati promjenu optereenja motora, ak i za

vrlo niska optereenja. Slika 3.7. prikazuje prosjene vrijednosti faktora snage motora kao

11

funkciju optereenja. Na slici 3.8. moe se vidjeti nominalna vrijednost faktora snage kao

funkcija nominalne snage.

Slika 3.7. Faktor snage kao funkcija optereenja za motore 11[kW]/4-pola, 55 [kW]/6-polova

i 75[kW]/4-pola

Slika 3.8. Nominalna vrijednost faktora snage kao funkcija nominalne snage

12

Poznato je da faktor snage nije mogue direktno izmjeriti, ve se izraunava iz strujnih i

naponskih signala. U osnovi postoje dva naina za izradu prorauna: a) prema omjeru aktivne

i prividne snage, i b) mjerenje perioda strujnog i naponskog signala (tzv. zero-crossing

detector). Prva metoda daje "pravu" vrijednost faktora snage tijekom pune periode i, u praksi,

moe se primijeniti pomou digitalnog vatmetra. Druga metoda se primjenjuje kod mjerenja

faznog stava, koji poredi vrijeme izmeu prolaska strujnog i naponskog signala kroz nulu,

ne uzimajui u obzir harmoninu distorziju. Faktor snage moe se lako dobiti pomou runog

osciloskopa (u sluaju neuravnoteenih vrijednosti), ili pomou digitalnog vatmetra. Za

standardne asinhrone motore prikljuene direktno na mreu, obje metode u pravilu daju

pribline rezultate, osim ako ne postoji znatna prisutnost vieharmoninih veliina. Mogue je

procijenu optereenja motora izvriti usporedbom izmjerenog faktora snage i faktora snage

dobijenog interpolacijom (u takama 0%, 25%, 50%, 75% i 100% optereenja), prema

jednaini 3.7., koja ukljuuje korekcioni faktor kao funkciju napona, a indeksi a i b

odgovaraju krajevima segmenta koji se razmatraju u interpolaciji je:

cos a + (b - a)

(3.7.)

Glavna prednost ove metode je da se moe primijeniti za velik raspon optereenja, nazivne

snage i broja polova. Ako je prazan hod nemogue izvesti (zavisno od karakteristike tereta),

faktor praznog hoda je neophodno zatraiti od proizvoaa. Ograniavajua okolnost

primjene metode je raspon dostupnih faktora snage za odreena optereenja. U veini

sluajeva, faktor snage je dostupan za puno i za pola optereenja. Alternativno, mogue je

koristiti empirijske prosjene vrijednosti faktora snage.

3.4. Metoda bazirana na snazi

Aktivna snaga motora takoer se moe koristiti za procjenu optereenja motora. U

ovoj metodi, snaga motora se poredi sa nazivnom snagom motora kao u jednaini 3.8. Greka

u jednaini 3.8. je uglavnom zbog blage nesrazmjernosti izmeu optereenja i aktivne snage,

ali je zanemarive vrijednosti pa se i ne razmatra. Meutim, treba napomenuti da je

nesrazmjernost manje naglaena nego to je faktor snage i linijska struja to, u stvari,

kompezuje jedno drugo, objanjavajui zato je aktivna snaga gotovo proporcionalna

optereenju.

p

=

(3.8.)

Ako posmatramo situaciju izmeu dva krajna sluaja, prazanog hoda i punog optereenja,

vee greke e biti pri niim optereenjima, zavisno o gubicima praznog hoda. Shodno tome,

greka se smanjuje sa brojem polova, posebno za male motore. Ipak, kako bi se poboljao

ovaj metod, mogue je mijenjati spoj zvijezda na nain da se smanji greka za optereenja

13

manja od 33.3%. Poznavajui efikasnost motora za 100%, 75%, 50% i 25% optereenja (to

je dostupno za veinu motora u odgovarajuim bazama podataka), kao i aktivnu snagu

praznog hoda, mogue je aproksimativno procijeniti aktivnu snagu za najbitnije take

optereenja. Takoer je mogue uzeti u obzir prosjene krive efikasnosti kao funkciju broja

polova i nazivne snage, te na osnovu klase efikasnosti motora smanjiti greku procjene

osobito za niska optereenja. Aktivna ulazna snaga moe se procijeniti i kao funkcija

optereenja motora interpolacijom na temelju faktora snage i vrijednosti struje za 0%, 25%,

50%, 75% i 100% optereenja, to ipak predstavlja tei nain. Alternativno, mogu se koristiti

prosjene vrijednosti, odnosno vrijednosti slinog motora (iste snage, broja polova, tipa, klase

efikasnosti...), iji su podaci obino dostupni u katalozima i/ili bazama podataka.

Preporuljivo je da, ako nije poznata snaga praznog hoda, moe se uzeti da ona iznosi izmeu

3,5% i 8,2% nazivne ulazne snage. Greka se moe znaajno smanjiti promjenom spoja iz

trokuta u zvijezdu, to poveava tanost metode zbog smanjenja gubitaka praznog hoda

(posebno gubitaka u jezgru), to je glavni uzrok pojave greke prilikom razmatranja

interpolacije izmeu pokretanja i punog optereenja. Kriva motora u spoju zvijezda (0% do

33-40% optereenja) u kombinaciji s krivom motora u spoju trokut (33-40% do 100%

optereenja), postaje gotovo proporcionalna optereenju motora, kao to se moe

vidjeti na slici 3.9.

Slika 3.9. Aktivna snaga za spoj zvijezda - trokut 3 [kW] 4 polnog motora

14

Ope pravilo je da se spoj zvijezda koristi za optereenja manja od 40%. Promjena spoja je

jednostavna i brza, ako motor starta u spoju zvijezda - trokut. Startanje motora u spoju

zvijezda trokut je prikazano na slici 3.10., dok je na slici 3.11. prikazan dio startanja dok je

motor jo u spoju zvijezda:

Slika 3.10. Stvarno i procijenjeno optereenje tokom startanja motora karakteristika

11 [kW]/4pola i 300[kW]/6 polova

Slika 3.11. Stvarno i procijenjeno optereenje tokom startanja motora u spoju zvijezda (do

40% optereenja) karakteristika 11 [kW]/4pola i 300[kW]/6 polova

Kao to se moe vidjeti na slici 3.10, koritenje spoja zvijezda za optereenja do 33% i spoja

trokut za optereenja preko 33%, dovodi do znaajnog smanjenja greke, odnosno ograniava

relativnu greku izmeu + 3% do -2% za motore vee od 7,5 [kW], koja se moe smatrati vrlo

15

niskom pri primjeni metoda. Na primjer, ako se optereenje procijenilo na 20%, dok je

stvarno optereenje 17,3%, greka ima manju vanost, jer se utvrdilo da se motor treba

zamijeniti sa motorom pet puta manje snage koji e raditi na 82,5% optereenja

(zanemarujui prihvatljive varijacije u brzini zbog oekivanog porasta klizanja). Kod motora

do 7,5 [kW], postotak razlike varira izmeu -2% do + 13%. Ova metoda je prihvatljiva za sve

motore i to za kompletan raspon optereenja. Posebno je korisna za motore srednje snage.

Meutim, kod motora snage manje od 7,5 [kW], ova metoda se treba koristiti samo za

optereenja vea od 10%. Jedan od naina da se smanji greka za motore do 7,5 [kW] je

koritenje empirijskog korektivnog faktora.

3.5. Metoda bazirana na temperaturi

IEC 60034-1 standard definira i zahtjeva da na nazivnoj ploici motora bude navedena

toplotna klasa izolacije motora, kao i temperatura ili doputeni porast temperature (ako je

rije o manjoj toplotnoj klasi izolacije). U metodi baziranoj na temperaturi vri se procijena

porasta temperature motora, pri toplotnoj ravnotei, tako da se mjeri otpor namota motora pri

emu se motor odvaja od mree (to nije mogue u nekim situacijama) ili metodom

superpozicije, koja ne zahtijeva iskljuenje motora, te se izmjerene vrijednosti uporeuju s

onom na sobnoj temperaturi. Proizvoa moe naznaiti vrijednost otpora namotaja za

odreene temperature okoline, ili se to moe izmjeriti u toku perioda van pogona. Procjena

porasta temperature mogua je ako motor blizu ili na nazivnom optereenju. Oito da ova

metoda vrijedi samo ako nema znaajnih abnormalnosti snage ili pada, propasti ili izoblienja

napona, odnosno ukoliko su navedeni parametri u granicama utvrenim u normi IEC 60034-1.

Nedostatak ove metode je u tome da je vrlo teko osigurati temperature za odreene

vrijednosti optereenja, te se ne moe vriti procjena optereenja za pola vrijednosti istog, ve

samo blizu (ispod ili iznad) punog optereenja. Meutim, ova metoda se moe koristiti kao

prvi korak ka identifikaciji znaajnog podoptereenja ili preoptereenja motora. Naravno,

ukoliko su poznate temperature u stacionarnom stanju pri punom ili djeliminom optereenju,

ili u praznom hodu i u odreenom dijelu motora (i za odreenu temperaturu okoline), ova

metoda moe biti potencijalno tana, slino kao metoda bazirana na struji.

16

4. ZAKLJUAK

Od navedenih metoda najveu tanost ima metoda bazirana na snazi. Metoda bazirana

na snazi ima najmanju relativnu greku, bez obzira na snagu motora, broj polova i vrijednost

optereenja, dok se znaajna greka moe javiti kod vrlo niskih optereenja, osobito za

motore male snage. Za optereenja vea od 50-60%, maksimalna relativna greka koja se

moe oekivati je 8%. Spoj zvijezda trokut znaajno poboljava tanost metode na niskim

optereenjima, osobito za motore male snage. Meutim, ova metoda zahtijeva relativno

skupu opremu, a moe se primijeniti samo ako su dostupni vodii za napajanje motora, to

ponekad i nije sluaj. Metoda bazirana na faktoru snage nije preporuljiva, zbog toga to

zahtijeva istu opremu kao metoda bazirana na snazi, ali ima znatno veu greku. Metoda

bazirana na klizanju moe dovesti do znaajnih greaka na svim razinama optereenja,

pogotovu za motore male snage, ali je korisna i pogodna za grublju procjenu optereenja.

Metoda bazirana na struji moe imati nekoliko varijanti i pri tome za vei broj razliitih

vrijednosti optereenja ukljuujui i prazan hod i optereenje pri promjeni spoja iz zvijezde u

trokut. Ima relativno dobru tanost, a u svom najjednostavnijem obliku pogodna je za

grublju procjenu optereenja.

Predloena poboljanja pomou navedenih metoda baziranih na klizanju, struji i snazi dovode

do znaajnog poveanja efikasnosti procjene optereenja motora, posebno za motore male i

srednje snage s niskim optereenjima. Znaajno poboljanje rezultata moe se dobiti u

kombiniranom pristupu, npr. kombinacijom vrijednosti klizanja i struje, ime se dobijaju bolji

rezultati za maksimalne i minimalne razine optereenja.

17

LITERATURA

[1] Fernando J. T. Estvo Ferreira., "Strategies to Improve the Performance of Three-Phase

Induction Motor Driven Systems", University of Coimbra, 2008.

[2] M. Kosti, "Mere za poveavanje energetske efikasnosti pogona sa elektromotorima,

Energetika 2010