JU Mješovita srednja Elektrotehnička škola Tuzla

Skripta za mašine!!!

.1. - Trofazni transformatori / Spoj ZVIJEZDA-ZVIJEZDA,

.2. - Spoj TROKUT-ZVIJEZDA / Spoj ZVIJEZDA-SLOMLJENA ZVIJEZDA,

.3. - Spoj ZVIJEZDA-SLOMLJENA ZVIJEZDA,

.4. - Dijagrami sprezanja,

.5. - Paralelan rad transformatora / Specijalni transformatori,

.6. - Tronamotni transformatiri / Transformatori preobražajnih faza,

.7. - Asihrone mašine,

.8. - Način rada trofaznih asihronih mašina,

.9. - Učestalost u motoru i gubitci u magnetnom kolu rotora / Regulacija broja obrtaja AM,

.10. - Pokretanje trofaznih asihronih motora,

.11. - Moment AM,

.12. - Promjena smijera vrtnje asihronih motora / Stepen iskorištenja trofaznog AM,

.13. - Sihrone mašine,

.14. - Način rada trofaznog sihronog generatora.

Prof:Adnan H.

Trofazni tranformatzori.

-Za razliku od jednofaznih kod trofaznih tr. Se i na visokoj i na niskoj strani postavljaju po tri

fazna namotaja koji mogu biti spojeni u ZVJEZDU, TROKUT I CIK-CAK ZVIJEZDU.

Najčesće upotrebljavane sprege (spojevi) su spoj ZVIJEZDA-ZVIJEZDA, spoj TROUGAO

ZVIJEZDA i spoj ZVIJEZDA-SLOMLJENA ZVIJEZDA.

Spoj ZVIJEZDA-ZVIJEZDA.

-Kod ove sprege je i namptaj visokog i namotaj niskog napona spojen u obicnu zvijezdu kao na

slici.

-Dobre osobine ove sprege su:

1. I na visoko naponskoj i na nisko naponskoj strani ima formirano zvjezdiste pa se može

jednostavno izvrsiti zastitno uzemljenje.

2. Mogucnost koristenja i na visokoj i na niskoj strani koristenje faznog i liniskog napona.

-Loše osobine ove sprege su:

1. U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani, preopterecenje se putem

magnetnog polja prenosi na visokonaponsku stranu i putem spojenh vodova ima fazni namotaj

generatora na el. Centrali.

2. U slučaju preopterećenja jedne faze na istonaponskoj strani, u ostale dvije faze se javljaju

povišeni naponi, pa mogu stradati potrošaci koji su priključeni na te faze.

.1.

Spoj TROUGAO-ZVIJEZDA.

-Kod ovog spoja namotaji visiokog napona su spojeni u trougao, a nizeg napona u zvijezdu.

-Dobre osobine ove sprege su:

1. Na niskonaponskoj strani formira se zvjezdište pa se može izvršiti zaštitno uzemljenje.

2. Mogucnost koristenja na niskonaponskoj strani i prostog i složenog napona.

3. U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani preopterećenje se preko

magnetnog polja prenosi samo na visokonaponsku stranu, a ne i na generator u el. Centrali.

-Loše osobine ove sprege su:

1. Na visokonaponskoj strani nemamo formirano zvjezdiste, pa ako se želi izvrsiti zaštitno

uzemljenje mora se formirati vještačka nula.

2. Na visokonaponsoj strani nemamo mogućnost korištenja i prostog i složenog napona.

3.U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani u ostale dvije faze javlja se

povišeni napon pa mogu stradati priključeni potrosači na te faze.

Spoj ZVIJEZDA-SLOMLJENA ZVIJEZDA.

-Kod ove sprege namotaj visokog napona se spaja u obicnu zvijezdu, a nizeg napona u slomljenu

zvijezdu.

-Dobre ososbine ove sprege su:

1. I na visokonaponskoj strani imamo formirano zvjezdište pa se može jednostavno izvršiti

zaštitno uzemljenje.

2. Mogućnost korištenja na visokonaponskoj i na niskonaponskoj strani i prostog i složenog

napona.

3. U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani preopterecenje se ne prenosi ni

na viskonaponskoj strani i ni na generator u el. Centrali.

-Loše osobine ove sprege su:

1. U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani u ostale dvije faze se javlja

poviseni napon, pa mogu da stradaju priključeni potrošači.

2. Za izradu spoja stavljanjem u zvijezdu potrebno je 15.5% navoja nego da su na isto magnetno

kolo postavili fazne namotaje sa spojem u običnu zvijezdu.

3. Za 15.5% su povećani padovi napona.

.3.

Dijagrami sprezanja.

.4.

Paralelan rad transformatora.

-Dva ili više trasformatora spojeni da rade paralelno kada priključeni potrošači traže veći omjer

sange nego što je snaga jednog transormatora. Da bi transformatore mogli spojiti u paralelan rad

moraju da ispunjavaju sledeće uslove :

1. m1=m2 da imaju iste prenosne odnose.

2. da imaju iste dijagrame sprezanja.

3. da imaju iste relativne promjene napona.

4. dodatni uslov ne preporučuje se spajati u paralelni rad transformatora ako se njihove snage

odnose više od 3:1.

Specijalni transformatori (jednonamotni ili auto trasformatori).

-Jednonamotni transformatori imaju samo jedan namotaj koji ima ulogu i primara i sekundara.

Na sledecoj slici prikazat će mo jednonamotni transformator.

-Radi kao i dvonamotni transformator na principu elektromagnetne indukcije to jeste na isti se

način definiše prenosni odnos.

-Dobre osobine ovog transformatora su:

1. ušteda u bakru.

2. manji omski i induktivni padovi napona.

3. manji đulovi gubitci snage.

-Nedostatak im je dielektna el. veza između primara i sekundara, zbog koje se ne primjenjuju

kao energetski jer bi se u slučaju npr. atmosferakih promjena na niskonaponskoj strani mogao

pojaviti povišen napon. Koriste se kao regulacioni transformatori u labaratoriske svrhe kao i pri

pokretanju trofaznih asihronih motora.

.5.

Tronamotni transformatori.

-Ovi transformatori imaju tri namotaja razlicitog naponskih vrjednosti, visoko naponski, srednje

naponski i nisko naponski. Koriste se kao energetski transformatori pri čemu zamjenju ju dva

dvonamotna transformatora pri čemu mogu imati dva primara i jedan sekundar ili dva sekundara

i jedan primar. Takođe rade na principu elektromagnetne indukcije na isti nacin se vrsi ogled

prenosnog odnosa i ogled kradkog spoja pod istim uslovom se spajaju u paralelan rad to jeste na

isti način se dijagram sprezanja ispisuje na nadpisnu pločicu.

Transformatori preobražajnici faza.

-To su specijalni transformatori koji služe za napajanje višefaznih potrošača. Na sledećoj slici

prestavljen je transformator preobražaja trofazne u šestofaznu izmjeničnu električnu energiju.

.6.

Asihrone mašine.

-Model i konstrukcija.

-Asihrone mašine u obrtne električne mašine koje mogu da rade u generatorskom,

transformatorskom i kočionom režimu rada. Najširu primjenu zbog dobrih pogonskih osobina

imaju u motorskom režimu rada. Glavni dijelovi asihronog motora su: stator, rotor i namotaji na

statoru i rotoru. Stator je nepokretni dio napravljen u obliku cilindra, složen od dinamo limova,

po unutarnjem dijelu statora usječeni su žljebovi u koje se postavljaju jednofazni a načešće

trofazni namotaji. Jednofazni namotaj popunjava 2/3 od ukupnog broja žljebova. Preostalu 1/3

žljebova postavlja se namotaj pomoćne faze u čijem kolu je najčešće postavljen kondenzator sa

kojim je riješen problem pokretanje jednofaznog asihronog motora. Trofazni namotaj popunjava

sve žljebove i ravnomjerno je raspoređen po cijelom obimu statora, početci i krajevi trofaznog

namotaja na statoru izvede se na priključnu pločicu koja se nalazi sa vanjske strane, na oklopu,

asihronog motora.jednostavnim prespajanjem pomoću standardnih elemenata na priključnoj

pločici ostvarujemo spoj u obliku zvijezda ili trokut. Izgled priključne pločice dat je na sledećoj

slici.

trougao

zvijezda

-Rotor je obrti dio napravljen u obliku punog valjka takođe složen od dinamo limova. Po

vanjskom dijelu rotora usječeni su žljebovi u koje je postavljen namotaj rotora. U zavisnosti od

toga kako je izveden namotaj rotora razlikujemo dvije vrste trofaznih asihronih motora:

a.) asihroni motori sa namotanim rotorina i tri klizna prstena.

b.) asihroni motori sa kradkospojenim namotajem rotora takozvane kratkospojne ili kavezne

asihrone mašine.

-Kod prve vrste asihronih motora u žljebove rotora postavlja se trofazni namotaj sa spojem u

obliku zvijezda. Zvjezdište se ostvaruje pomoću jedng kliznog prstena smještenog sa jedne

strane rotora dok se početci namotaja spajaju svaki na svoj klizni prsten sa druge strane rotora.

A B C

z x y

Klizni prstenovi su mehanički spojeni za osovinu i obrću se istom brzinom u istom smijeru kao i

rotor. Po tri klizna prstena na koje smo doveli krajeve faznih namotaja rotora kruže čahure na

koje smo spojili promjenjivi odpornik sa kojim se rjšavamo problema pokretanja ovih motora .

.7.

-Kod druge vrste asihronih motora na žljebove rotora postavljaju se bakni limići većeg presjeka

koji su i sa jedne i a druge strane rotora kratko spojeni. Takav namotaj bez pomatranja

magnetnog polja ima oblik kaveza pa se ovi motori nazivaju kavezni motori.

Način rada frofaznog asihronog motora.

-Da bi lakše objasnili način rada posmatrat će mo šematski trofazni asihroni motor koji na statoru

ima trofazni namotaj ravnomjerno raspoređenj po obimu, pri čemu trofaznu izmjeničnu struju

stvaraju na statoru obrtno magnetno polje sa jednim parom magnetnih polova, a na rotoru ima

samo jedan namotaj kao na slici.

-Prikljčenjem motora na trofaznu mrežu trofazne izmjenične struje obrtno magnetno polje koje

se obrće sihronom brzinom

n=60f/P {ob/min}

-Magnetno polje presjeca provodnike rotora i u njima indukuje električnu silu koja je kao prva

električna veličina na roteru električnih motora. I pod njenim uticajem vavlja se induktivna

rotorska struja Ir.

-Struja rotora takođe stvara svoje magnetno polje, koje djeluje sa magnetnog polja statora u

obliku el. mag. Mehaničkih sila. f= B*l*Ir

.8.

-Koje pokreću rotor u smijeru kretanja obrtnog magnetnog polja statora, ali manjom

oscilatornom brzinom (m). Razlika između sihrone i asihrone brzine definiše se kao apsolutno

klizanje. m˝=m´-m {ob/min}

-Relativno klizanje s=n˝/n´*100 {%}. Relativno klizanje s za motorski režim rada kreće se od

{0,1}-asihroni motor, a za sihroni motor srednje snage nominalnog broja obrtaja ima vrijednost

sa=4%. Vidimo da se rotor asihronog motora uvijek obrće u smjeru obrtnog magnetnog polja

statora ali manjom asihronom brzinom, pa se one zovu asihrone mašine tj. asihroni motori rade

na principu klizanja. U generatorskom režimu rada rotor se obrće u smjeru obrtnog magnetnog

polja statora ali većom od sihrone, pa je za taj režim rada klizanja manje od 0 to jeste negativno.

U kočionom režimu rada rotor se obrće u suprotnome smijeru od smijera obrtnog magnetnog

polja statorapa je za to klizanje veće od 1.

Učestalost u motoru i gubitci u magnetnom kolu stator

-Pokazuje se da je učestalost induktivna magnetna sila i struja u rotoru proporcionalna

relativnom klizanju i učestalisti na statoru. f˝=s*f´ {hz}

-Za asihroni motor srednje snage koji je priključen na trofaznu mrežu frekfencije 50hz i koji pri

nominalnom obrtaju ima klizanje 0,04. Učestalost na rotoru, ima vrijednost f˝=0,04*50=2 {hz}

to jeste učestalost na statoru je manja od učestalosti na rotoru P˝re=Ph˝+Pv. To znači da je

gubitak snage zbog histereze u magnetnom kolu rotora 25 puta manji kod istog gubitka snage u

magnetnome kolu statora. Dok je gubitak snage zbog vrtložnih struja 6-25 puta manji od tog

gubitka snage magnetnog kola statora to znači i da je ukupan gubitak snage u kolu magnetnog

polja rotora zanemarivo mali.

Regulacija broja obrtaja trogaznog AM.

-Rotor trofaznog asihronog motora uvijek se obrće u smijeru obrtnog magnetnog polja statora ali

manjom asihronom brzinom koja se u zavisnosti od snage motora smanjuje u granicama od 2-8%

To znači da se promjenom vrijednosti sihrone brzine mijenja i broj obrtaja rotora. Iz izraza za

sihroni broj obrtaja n´=60f/p vidimo da se broj obrtaja rotora može mijenjati na sledeće načine:

a.) promjenom frekfencije izmjeničnog napona dovedenog motora. U tu svrhu se koristimo

pretvaračima u frekfenciju sa kojom se motoru sa stabilnim brojem pari polova može

mjenjatibroj obrtaja na veću ili manju vrijednost od nominalne vrijednosti.

b.) promjenom broja pari polova u tu svrhu u žljebove statora postavlja ili jedan trofazni namotaj

sa određenim brojem izvoda pri čemu se njihovim prespojavanjem na priključnoj pločici može

dobiti različit par polova i u zavisnosti od toga se pri takvoj frekfenciji mreže od 50hz može

dobiti i različit broj obrtaja rotora.

.9.

c.) smanjenjem vrijednosti rotorske struje. Ovaj način se koristi za dobijanje manjeg broja

obrtaja, a koristi se kod asihronih motora sa kliznim prstenovima tako što se u kolu rotora

uključenje magnetne vrijednosti otpora pri čemu se ova manja vrijednost magnetne sile to jeste i

ukupnog obrtnog momenta. Odnosno i motor sa manjim broju obrtajem. Nedostatak ove

regulacije broja obrtaja je što ti odpori ostaju uključeni u kolo rotora svo vrijeme rada motora sa

time brojem obrtaja. Pri čemu motoradi sa povećanim gubitcima snage i sa manjim stepenom

iskorištavanja. Prednost ove relacije je što ne može izvršiti kontinuiranu regulaciju brojem

obrtaja u širim granicama.

Pokretanje trofaznih asihronih motora.

-Pokretanje je proces koji počinje u trenutku priključenja motora na trofaznu mrežu i traje sve

dok motor ne dostigne nominalni broj obrtaja. U trenutku pokretanja motor se ponaša kao

transformator sa obrtnim magnetnim poljem, i uzima iz mreze velike vrijednosti struje

pokretanja koje su kod asihronih motora sa kliznim prstenom 3-5% veći od nominalnih, a kod

kaveznih 5-8 puta veći od nominalnih. Velčike struje pokretanja mogu da oštete motor a sa druge

strane svaki pogon sa asihronih motora stvara i udare u mrežu. Znači problem pokretanja izvodi

se na smanjenje vrijednosti struje pokretanja vodeći pri tome računa da AM može u fazi

pokretanja ostvariti potrebnu vrijednost polaznog obrtnog momenta. Smanjenje rotorske kao

sekundarne struje, a samim time i sekundarne odnosno struje koje motor uzima iz mreže kao

primarne struje se kod AM sa kliznim prstenovima riješava uključenjem u malu fazu rotora

preko četkica i kliznih prstenova odgovarajuće unaprijed proračunate vrijednosti odpora kao na

slici.

-U trenutku pokretanja klizača je u krajnjem donjem

položaju kada je u svaku fazu rotora uključena sva vrijednos

odpora pokretača. Rotor se pokrene i sa povećanjem broja

obrtaja rotora, smanjuje se sa pomjeranjem klizača naviše,

vrijednost odpora i kada rotor dostigne nominalani broj

obrtaja, klizač je u krajnjem gornjem položaju, kada je

proces pokretanja završen i motor nastavlja da radi ako AM

namotanim kratkospojenim rotorom. Problem pokretanja kaveznih asihronih mortora riješava se

dovođenjem motoru snižene vrijednosti napona. U tu svrhu najčešće se koristi pokretanje

pomoću preklopke ZVIJEZDA-TROUGAO. Preklapanje je najednostavnije prikazati na sledećoj

slici.

.10.

-U trenutku pokretanja preklopka je u položaju 1 motor se

priključuje u mrežu sa spojem statorskog namotaja u običnu

zvijezdu pri čemu se svaki namotaj nalazi pod faznim naponom

koji je za manji od liniskog. Motor se pokreće i kada dostigne i

nominalni broj namotaja preklopka se prebacuje u položaj 2 kada

svaki fazni namotaj zbog spoj faznih namotaja u trougao nalazi

podpuni liniski napon. Prednost ovog pokretanja je 3 puta manja

vrijednost struje koju motor uzima iz mreže, a nedostatak i 3 puta

manja vrijednost polaznog obrtnog momenta. Drugi način

pokretanja je upotrebom regulacionog tr. sa kojega se može

dovesti motoru po želji snižena vrijednost napona.

-Kod ovog pokretanja polazna struja je pomnožena sa kvadratom prenosnog odnosa

regulacionog transformatora a nedostatak je i smanjenje vrijednosti ostvarenog momenta sa

kvadratom prenosnog odnosa.

Moment AM.

-Obrtni moment motora zavisi od kvadratne vrijednosti napona dovedenog motora tj. M=k*U2.

Zavisnost momenta od relativnog klizanja daje se dijagramski u određenoj razmjeri kao

dokumentacija motora i ima sledeći oblik.

Mp-polazni momenat.

.11.

Promjena smijera vrtnje trofaznog AM.

-Rotor trofaznog AM-a uvijek se obrće u smijeru obrtnog testnog polja na statoru. Obrtno

magnetno polje na statoru pri tome uvijek slijedi redoslijed faza u mreži obrnut redoslijed

priključenja faznih namotaja na trofaznoj mreži. To znači ako zamjenimo priključak bilo koja

dva namotaja na trofaznu mrežu mjenja se i smijer vrtnje rotora kao na slici.

Stepen iskorištenja trofaznog AM.

-Da bi lakše definisali stepen iskorištenja napravit će mo pregled stanja počevši od priključenja

motora na mrežu kada motor uzima iz mreže veliku vrijednost snage P´. To je snaga sa kojom

raspolaže motor. Jedan dio te snage ide na đulove gubitke snage u namotajima statora, a jedan

dio na gubitke snage u magnetnome kolu statora. Ostatak snage prenosi se putem obrtnog

magnetnog polja kroz vazdušni prostor sa statora na rotor i predstavlja snagu obrtnog magnetnog

polja Pob. To je snaga sa kojom raspolaže rotor. Jedan dio te sange ide na đulove gubitke snage u

namotajima rotora, a jedan dio na dodatne gubitke snage zbog trenja osovine u težištima Pa , a

ostatak predstavlja korisnu snagu koju proizvodi motor P˝. Iz ovog šematskog prikaza snaga da i

za asihroni motor vrijedi jednačina za snagu u kojoj je uvijek utrošena snaga jednaka zbiru

korisne snage i suma svih gubitaka snage.Ʒ

-Stepen iskorištenja po direktnoj metodi određuje se kao količina korisne i utrošene nage ili po

indirektnoj metodi.

- direktna metoda

- indirektna metoda

.12.

Sihrone mašine.

-model i konstrukcija

-Sihrone mašine su elktroobrtne mašine koje mogu da rade u generatorskom i motorskom režimu

rada. To su mašine uglavnom velike snage najčešće koriste u generatorskom režimu za dobijanje

trofazne izmjenične električne energije. U motorskom režimu upotrebljavaju se za teške

elektromotorne pogone koji zahtjevaju stalan broj obrtaja. Dobili su ime sihrone mašine jer se i

rotor i obrtno magnetno plje statora obrću u istome smijeru i istom sihronom brzinom.

P-broj pari polova

-U zavisnosti od pogoske mašine sa kojom se dovode rotoru mehanička energija u generatorskom režimu rada, razlikujemo:

1. Brzohodne ili turbo generatore. 2. Sporohodne ili hidro generatore. 3. Dizel generatore.

-Rotor turbo generatora je u obliku punog valjka prečnika do 1m, sa 1 ili maksimalno 2 para

polova, a pogonska mašina je parna ili gasna turbina. Brzina obrtaja je 3-hiljade odnosno

1500 ob/min. Rotor je zajedno sa generatorom smješten u izolovanu horizontalnu ravan. Rotor

hisrogeneratora je sa jasno istaknutijim polovima gdje broj pari polova može biti od 1 do 100 a

prečnik od 1do 15 m. Pogonska mašina sa kojim se postiže,u zavisnosti o količine i pada vode,

do 750 ob/min, je neka od vodenih turbina. Rotor je zajedno sa generatorom smješten u

karakterističnu vertikalnu ravan. Kod dizel generatora je pogonska mašina, neki od motora sa

unutarnjim sagorjevanjem upotrebljavaju se za napajanje specifičnih potrošača. Sihrone mašine

se sastoje od rotora, statora, namotaja i 2 klizna prstena. Stator je nepokretni dio u obliku

cilindra. Slaže se od dinamo limova. U žljebove statora postavlja se jednofazni ili trofazni

namotaj. Jednofazni namotaj popunjava 2/3 žljebova a trofazni popunjava sve žljebove, pri

čemu su fazni namotaji prostorno pomjereni za 1200. Krajevi faznih namotaja izvode se na

posebne izolatore i spajaju u spoj zvijezda. Rotor je obrtni dio, a može biti u obliku punog valjka

ili sa jasno istaknutim polovima, i slaže se od dinamo limova. Na rotor se postavlja pobudni

namotaj kroz koji se propušta i u generatorskom i u motornom režimu rada jednosmjerna struja

koju stvara nepokretno i u nepromjenjivo magnetno polje. Sa jedne strane rotora, mehanički

spojeni na osovinu na kojoj se nalaze dva klizna prstena na kojoj je doveden početak odnosno

kraj pobudnognamotaja. Po prstenovima klize četkice.

.13.

Način rada trofaznog sihronog motora.

-Radi lakšeg objašnjenja rada napravitćemo presjek kroz naprimjer jednopolni turbogenerator

koji na statoru ima trofazni namotaj sa jednim žljebom po polu i po fazi kao na slici.

-Dovođenjem rotoru mehaničke energije dobija se obrtno magnetno polje mehaničkim putem

koje presjeca provodnike faznih namotaja statora i u njima indukuje električne sile frekfencije

-Električne sile su promjenjive za 1/3 jer su i namotaji pojedinih faza pomjereni prostorno za

1/3. Pod njihovim utjecajem kada je generator opterećen protiču izmjenične trofazne struje

koje stvaraju obrtno magnetno polje koje se obrće u istom smijeru kao i rotor, i istom sihronom

brzinom. Vrijednost indukovanih električnih sila zavisi od broja navojnih dijelova svake faze od

broja navojnih dijelova svake faze a njihov oblik treba da bude što bliži harmoniskom. Zbog toga

se po obimu statora usjeca što veći broj žljebova čime se sa druge strane smanjuje uticaj viših

harminija a konstrukcijom rotora nastoji postići i što približni harmoniski oblik magnetnog polja

po obimu rotora.

.14.