UNIVERZITET U BIHAĆU TEHNIČKI FAKULTET BIHAĆDRVNO-INDUSTRIJSKI ODSJEK

SEMINARSKI RAD

-Asinhroni motor-

Studenti: Profesor: Pehadžić Almin dr.Sead Berberović

1

Sadržaj :

-uvod ...........................................................................................................3

-osnove asinhroni motora............................................................................4

-konstrukcija asinhronog motora.................................................................5

-vrste asinhroni mašina................................................................................7

-dijelovi asinhronog motora........................................................................9

-princip rada a.s motora.............................................................................10

-klizanje a.s motora....................................................................................11

-gubici snage a.s motora.............................................................................11

-pokus praznog hoda ..................................................................................12

-pokus kratkog spoja a.s motora.................................................................12

-kočenje asinhronog motora........................................................................13

-regulacija brzine asinhronog m..................................................................14

-zaštita asinhronog motora..........................................................................14

-nominalni podaci asinhronog m.................................................................15

-literatura.....................................................................................................16

2

-Uvod :

Asinhrona mašina se pretežno upotrebljava kao motor, a jako rijetko kao generator. Asinhrona mašinadobila je svoje ime zbog toga, što brzina rotacionog magnetskog toka i brzina rotora nije ista, kao što je slučaj kod sinhronih mašina. Asinhroni motor se izrađuje u serijskoj proizvodnji kao jednofazni ili trofazni, vrlo je jednostavan za proizvodnju i održavanje i ralativno niske proizvodne cijene. Radasinhronih mašina temelji se na rotirajućem magnetskom toku, a velike zasluge za pronalazak ima Nikola Tesla.Asinhroni strojevi rotacijski su stojevi kojima je brzina vrtnje rotora različita od brzine vrtnje okretnog magnetskog polja u rasporu. Uglavnom se rade kao motori od najmanjih snaga do najvećih reda 60 – ak MW, a ponekad kao generatori (vjetroelektrane). Najčešće se izvode trofazno, a samo manjih snaga jednofazno.

3

-Osnove asinhroni motora

Danas najčešće upotrebljavani električki strojevi.Princip njegovog rada zasniva se na indukcijskom djelovanju između statora i rotora (rotirajućem magnetskompolju). Asinhroni stroj dobio je svoje ime zbog toga, što brzina rotacijskog magnetskog toka i brzina rotora nije ista, kao što je slučaj kod sinhronih strojeva.Rotor nije napajan strujom iz vanjskog izvora (što nije slučajsa sinhronim motorom). Struje se u rotoru induciraju okretnim poljem statora.Zato se motor često naziva i indukcijski motor.Na taj način se postiže pretvorba električke energije u mehaničku bez električkih kontakata na rotirajućim dijelovima stroja.

Takav princip rada omogućuje jednostavnu, robusnu i jeftinu izvedbu asinhronih strojeva. To su velike prednosti u odnosu na kolektorske strojeve. Međutim, asinhroni strojevi imaju značajan nedostatak –teško su upravljivi. Rotor asinhronog stroja prirodno teži da se vrti brzinom okretnog magnetskog polja koje proizvodi stator, pa je brzina vrtnje stroja izrazito ovisna o frekvenciji izvora napajanja. Da bi se bez velikih gubitaka energije mijenjala brzina vrtnjeasinhronog stroja neophodno je istovremeno mijenjati i frekvenciju i napon napajanja stroja.

Svaka od ovih promjena može se izvesti zasebno uz netako velike troškove, ali obje zajedno zahtijevaju uređaje čija je cijena relativno visoka u odnosu na cijenu samog stroja. Razvoj poluvodičke tehnike omogućuje izradu sve jeftinijihuređaja za upravljanje izmjeničnim strojevima. Zbog toga asinhroni motori imaju perspektivu u primjenama i reguliranim pogonima, gdje su do sada primat imali istosmjerni strojevi. Do sada su se izmjenični strojevi (bilo sinhroni ili asinhroni) koristili uglavnom za specifične namjene, uglavnom gdje je primjena istosmjernih neprikladna i nije dozvoljena zbog iskrenja na kolektoru (npr. rad u zapaljivim i eksplozivnim sredinama).

4

-Konstrukcija asinhronog motora:

Statorski i rotorski namoti asinhronog stroja načinjeni su od vodića uloženih u utore, koji su jednoliko raspoređeni po obodu stroja uz sam zračni raspor. Najčešće je rotorski namot načinjen od bakrenog ili aluminijumskog kaveza.Takvi strojevi nazivaju se asinhronim kaveznim motorima. Također se izrađuju i strojevi s namotanim svicima na rotoru, čiji se završeci izvode preko kliznih prstenova i spajaju na vanjske otpornike. Takvi strojevi nazivaju se asinhronim kliznokolutnim motorima. Upotreba asinhronog stroja kao generatora također jemoguća, ali se u praksi rijeđe susreće.

Asinhroni strojevi izrađuju se kao jednofazni, dvofazni,trofazni i višefazni.Najčešće se koriste trofazni asinhroni motori, koji se sastoje od po tri fazna namota na statoru i rotoru. Konstrukcija asinhronog motora prikazana je na slici

5

Ako je rotorski namot izveden od štapova bakra, mjedi, bronce ili aluminija, koji su s obje strane prstenima kratko spojeni i liči na kavez, tada je to kavezni asinkroni motor, Ili, ako je rotorski namot izveden kao i statorski tj. od svitka koji su spojeni na tri koluta po kojima klize četkice koje služe za spajanje na rotorske otpornike, tada je to klizno kolutni asinkroni motor, kao na slici

-Stator je napravljen u obliku šupljeg valjka od dinamo limova, a uzduž valjka na unutarnjoj strani nalaze se utori u koje se stavlja trofazni namot.

-Kućište stroja služi kao nosač i zaštita limova i namota, a izrađuje se od lijevanog željeza, čelika silumina itd. U sredini se nalaze ležajni štitovi u obliku poklopca gdje su smješteni ležajevi za osovinu na kojoj se nalazi rotor.

-Rotor je sastavljen slično kao i stator, a sastoji se od osovine i rotorskog paketa. Rotorski paket je izveden u obliku valjka od dinamo limova, a u uzdužnom smjeru na vanjskoj strani valjka nalaze se utori za smještaj rotorskog namota.

6

-Vrste asinhroni strojeva

Prema izvedbi rotorskog namota asinkroni se strojevi dijele se na:a) Kolutne asinkrone motore (slika 1.1.)b) Kavezne asinkrone motore (slika 1.2.)c) Asinkrone generatore

Kolutni asinkroni motori imaju izoliran rotorski namot najčešće izveden trofazno s jednakim brojem pari polova kao i statorski namot. Krajevi namota spojeni su na kolute, tako da se preko četkica može priključiti vanjski otpori u rotoski krug svake faze. Dodatnim vanjskim otporom (tzv. pokretačem) postiže se drugčija vanjska karakteristika ( određuje se pokusom opterećenja) i povećani moment uz smanjenu struju pokretanja. Moguće je i neekonomično regulirati brzinu mijenjanjem vanjskog otpora. Uglavnom su ti motori skuplji i osjetljiviji od kaveznih. Presjek niskonaponskog kolutnoga asinkronog motora prikazan je na slici 1.2.

7

Kavezni asinkroni motori imaju rotorski namot u obliku kaveza. U rotorskim utorima nalaze se aktivni neizolirani bakreni ,mjedeni ili aluminijski vodiči koji su na čeonim stranama kratko spojeni prstenovima. Jednostavnije su izvedbe, robusniji su i jeftiniji od kolutnih. Napajaju se često statičkim naponsko-frekvencijskim pretvaračima, čime je omogućena fina regulacija napona i frekvencije napajanja motora, a time i brzine vrtnje pogona. Osnovni dijelovi niskonaponskog asinkronog motora prikazani su na slici 1.1.

8

-Dijelove asinhronog motora

Dijelove asinkronog stroja možemo podijeliti i na slijedeći način:

a) Mehanički dijelovi – kućište, osovina, ležajni štitovi, ležaji, ventilatori,b) Električki dijelovi – namot statora i rotora, priključne stezaljke,c) Magnetski dijelovi – jaram i zubi statora, jaram i zubi rotora, zračni raspor.

a) Uzbudni namotOvaj namot se nalazi na statoru i ubačen je u utore statorskog paketa dinamo limova.Izvodi se kao i kod sinkronih strojeva. Podjela statorskih namota može biti po višekriterija, a najčešće se dijele na:- Jednofazne ili višefazne ,- Jednoslojne ili dvoslojne.

b) Armaturni namotArmaturni namot redovito se postavlja na rotor. Rotor čine dinamo paketi, namoti i konstrukcijski elementi. Ovisno o vrsti stroja namot može biti izoliran (kolutni) ili neizoliran (kavezni). Namotaji kaveznog motora su izrađeni od bakrenih (legure bakra) profila, najčešće okruglih, i položenih u utore rotorskog paketa dinamo limova. Krajevi namota s čela su kratkospojeni prstenom, tako da sam namot ima oblik kaveza. Kod manjih motora se namot - kavez tlačno lijeva, od legure aluminija, direktno u sam rotor. Kliznokolutni imaju namot poput statorskog, spojenog u zvijezdu, ali su krajevi namota izvedeni na klizne prstenove.

9

-Princip rada asinhronog motora

Priključivanjem statorskog primarnog namota na izmjeničnu trofaznu mrežu kroz trofazni namot protječiće trofazna izmjenična struja stvarajući rotirajuće magnetsko polje koje rotira sinhronom brzinom ns i zatvara se krozstator i rotorski sekundarni namot.

Okretno magnetsko polje inducira u vodičima rotora napone koji kroz namot rotora tjeraju struje. Interakcijom struja rotora i okretnog mag. polja stvara se sila na vodiče rotora koja zakreće rotor u smjeru za okretnim poljem.

Smjer vrtnje rotacijskog magnetskog polja i smjer kretanj rotora su istovjetni. Želimo li promjeniti smjer okretanja rotora, trebamo promijeniti smjer okretanja rotacijskog magnetskog toka zamjenom dviju faza. Brzina rotora n uvjek je manja od sinhrone brzine ns kojom se okreće rotacijsko magnetsko polje i ovisna je o teretu na motoru. Rotor ne može nikada postići sinhronu brzinuvrtnje, a kad bi rotor postigao sinhronu brzinu, ne bi više bilo razlike brzina između rotacijskog magnetskog toka i rotora i ne bi postojalo presjecanje namota rotora magnetskim silnicama. Zbog toga se ne bi u rotorskom namotu inducirala EMS i ne bi bilo djelovanja mehaničkih sila na vodič, te se ne može stvoriti moment za rotaciju. Rotor se uvijek okreće asinhrono, po čemu je ovaj stroj i dobio svoje ime.

10

-Klizanje asinhronog motora

Rotor asinhronog motora pod djelovanjem okretnog magnetskog polja uvijek ima manjubrzinu od sinkrone.Klizanje je karakteristika različitih brzina vrtnje rotacionog magnetskogtoka i rotora asinhronog stroja. Ako označimo brzinu vrtnje rotora sa n, brzinu rotacionog magnetskog toka sa ns, a klizanje sa s, tada je klizanje odnos relativne brzine nr, sa kojom silnice presjecaju namot rotora i sinhrone brzine : ns – n  nr

 s = ------------------ = --------------

 ns ns

 Klizanje kod nominalnog opterećenja može se uzeti kao srednja vrijednost 4 do 6 %

-Gubici asinhronog motora

Prikaz gubitaka asinhronog motoraPrivedenu energiju P privedeno, moto uzima iz mreže koja se jednim dijelom troši:-na gubitke u bakru statora i rotora PCu1 i PCu2-na gubitke u željezu statora i rotora PFe1 iPFe2-na mehaničke gubitke u lezajevima motora Pmeh-na gubitke ventilacijePventDobivenu menaničku snagu Pdobivena imamo na osovini motora.

11

-Pokus praznog hoda asinhronog motora

U praznom hodu motor se priključi neopterećen na nominalni naponUN, ampermetri mjerestruju praznog hoda I0, a vatmetri mjere snagu praznog hoda P0 koju motor u praznom hoduuzima iz mreže, što je prikazano slikom

-Pokus kratkog spoja asinhronog motora  

U kratkom spoju motor se priključuje na napon UK, preko autotransformatora, koji je niži odnominalnog, a rotor se zakoči da ne može rotirati. Ampermetri mjere struju kratkog spoja IK, a vatmetri mjere snagu kratkog spoja PKkoju motor u kratkom spoju uzima iz mreže,što je prikazano slikom 

12

Može se zaključiti, da se mjerenjima pokus praznog hoda i pokusa kratkog spoja moguizmjeriti svi glavni podaci asinhronog motora.U pokusu praznog hoda, snaga praznog hoda P0 približno je jednaka gubicima u željezu asinhronog motora : 

Asinhrone mašine

P0 = PFe U pokusu kratkog spoja, snaga kratkog spoja PK približno je jednaka gubicima u bakruasinhronog motora:PK = PCu

Kočenje asinhronim motorom

Električni način kočenja je brzo zaustavljanje rada motora koje se realizira kao kočenje protuspojem . Kod kočenja protuspojem motor se ne isključuje sa mreže, nego zamjenimo priključak dvije faze i na taj način rotaciono polje mijenja svoj smjer te se okreće suprotno odrotora. Okretni moment djeluje u smjeru okretnog magnetskog polja, te sada imamo suprotansmjer od momenta sila inercije i uzrokuje brže kočenje rotora.Čitava mehanička snaga kod kočenja pretvara se u električnu, kao Džulovi gubici, koji zagrijavaju namot mašine. Kočenje asinhronim motorom prikazano je slikom

13

Regulacija brzine obrtanja asinhronog motora

Prema jednadžbi za brzinu vrtnje asinhronog motora:

60*f n=-------- p

vidimo da možemo regulaciju brzine vrtnje vršiti mijenjanjem frekvencije f i promjenom broja pari polova p 

Promjenom frekvencije mijenja se sinhrona brzina rotacionog magnetskog toka, a time se imijenja brzina vrtnje asinhronog motora. Ovaj način regulacije realizira se pretvarač ima koji će davati promjenljivu frekvenciju.Promjenom broja pari polova realizira se regulacija brzine vrtnje u stupnjevima. Tako kod frekvencije f = 50 Hz promjenom broja pari polova p = 2 na p = 4 dobijemo dvije brzine : 1500 o/min i 750 o/min , odnosno nešto manje brzine.

Zaštita asinhronog motora

Kod preopterećenja ili kvara u namotu, teći će velika struja koja može namot ugrijati i oštetitida namot pregori. Zato motor moramo zaštititi zaštitom koja će pravovremeno prekinuti dovod napona i staviti ga izvan pogona.Topivim osiguračima štitimo motor od čistog kratkog spoja, a to znači zaštita od struja kojesu 300 % nazivne vrijednosti osigurača.Bimetalna zaštita radi na termičkom principu i djeluje kad je prevelika struja razvila dovoljnu toplinuQ = I2 R t , da može djelovati zaštita. Kratkotrajni udari struje prilikom ukopčanja kaveznih motora ne djeluju na bimetal, jer ga kratkotrajna struja ne stigne ugrijati.Motorna zaštitna sklopka se sastoji od elektromagnetske i bimetalne zaštite. To je u stvari nad strujna sklopka s termičkom zaštitom. Motorna zaštitna sklopka ne smije iskopčati ni kod največih struja pokretanja, kod preopterečenja 50 % mora iskopčati unutar 2 minute i kodkratkog spoja sklopka mora odmah iskopčati.

14

Nominalni podaci asinhronog motora

Nominalni podaci asinhronog motora prikazani su na kučištu na natpisnoj pločici s oznakamai podacima :1. korisna snaga u kW2. namot namota statora u Vi oznaka spoja ( npr. 380 V ),3. linijska struja u A4. frekvencija5. brzina vrtnje u o/min6. faktor snage cos7. napon i struja namota rotora ( kod klizno - kolutnog motora )

15

Literatura :

Elektromonterski priručnik ; Drago Keler....1975 god

Knjiga Elektricne mašine - Miodrag Hamovic Internet :http://people.etf.unsa.ba/~jvelagic/laras/dok/Lekcija8.pdf

http://www.esa.fer.hr/nastava/meh/_OM/predavanja/EE_%20predavanja_aktuatori_Ban.pdf

16