2017.01.11 trefase vekselstromkretser v22

WEB-klasse BYAU 2015 / 2018

Fag: Del-emne 4: Elektroteknikk AC Dag: Onsdag

Faglærer elektro: Sven Åge [email protected]

Dato: 11 januar 2017

Kapittel 10, Elektroteknikk Varighet: 1800 – 1945

Trefasede vekselstrømkretser , side 165 - 178Info, repetisjon, gjennomgang av motor / frekvensomformer / kabel - oppgave

Klasse:

BYAU 2015 /2018

FAGSKOLEN TELEMARK

Info: Jeg går igjennom løsningsforslag på denne prøva neste gang:

OPPGAVE 10: Analog elektronikk

a) Se figur A og figur B på neste side. Hva kalles kretsen i figur A på norsk ? Hva kalles kretsen i figur B på norsk ?

b) Skriv formelen for Uut på kretsen i figur A.

c) Skriv formelen for Uut på kretsen i figur B.

d) Vout i figur A er koblet til Vin i figur B. Alle resistansene har verdien 68kΩ. Vi forutsetter at begge OP-AMP er spennings forsynt med +15VDC og -15VDC. Hva blir spenningen ut fra operasjonsforsterkeren i figur B, hvis operasjonsforsterkeren i figur A tilføres spenningen +5VDC på Vin?

Figur A Figur B


+5VDC

Innlevering til

neste gang!

Legger denne oppgaven ut i Fronter som innlevering til neste onsdag !

Repetisjon

REPETISJON:

Effektfaktor er IKKE det samme som virkningsgrad. Oppgitt effekt P på merkeskilt på motorer er alltid P2 avgitt effekt på aksel.

For å finne P1 tilført må P2 deles på virkningsgraden, dette for å kunne beregne vern og kabel tverrsnitt.

Serieresonans: Ved serieresonans er impedansen lavest, lik resistansen i kretsen og strømmen er maksimal. I seriekretsen får vi forskjellige delspenninger. Del spenningene over C og L kan bli mye større enn tilførselsspenningen. (Seriekrets)

REPETISJON:

Parallellresonans: Ved parallellresonans er impedansen høyest og strømmen inn til kretsen er minimal. I parallellkretsen får vi forskjellige greinstrømmer som kan bli veldig mye større enn tilførselsstrømmen. Grein-strømmene gjennom C og L kan bli mye større enn tilførselsstrømmen. (Parallellkrets)

REPETISJON:

Grein-strømmene gjennom C og L kan bli mye større enn tilførselsstrømmen. (Parallellkrets) Svingekretser blir dannet av en spole og en kondensator. Energien svinger mellom spolen og kondensatoren. Vi får resonans når Xc=XL

REPETISJON:

Admittans: Forholdet mellom strøm og spenning heter admittans og er det inverse av impedans. AC-kretser: Beregninger med imaginære tall

Regneform hvor man benytter tall som ikke eksisterer Den imaginære/ikke eksisterende tallet består av bokstaven i i matematikk. Det imaginære tallet består av bokstaven j innen elektro.

REPETISJON:

REPETISJON:

Impedans- trekant

REPETISJON:

Z2 = R2 + X 2 Z= X= R=

Cos Φ = R/Z Sin Φ = X/Z Tan Φ = X/R

Φ = Cos Φ Φ = Sin Φ Φ = Tan Φ

Z2 = R2 + X 2

IMPEDANSTREKANT:R = RESISTANSX = REAKTANSZ = IMPEDANS

Side 136REPETISJON:

Φ

IMPEDANSTREKANT:Side 136

R = RESISTANSX = REAKTANSZ = IMPEDANS

R=

X=

Z2 = R2 + X 2

Z=

Φ

REPETISJON:

Effektfaktor Cos Φ

REPETISJON:

Effektfaktor cos Φ

Effektfaktoren cos Φ er den faktoren som ved multiplikasjon med U og I gir størrelsen på den tilførte aktive effekten P. (P = P1)

S = U · I (tilsynelatende effekt)

REPETISJON:

Effektfaktoren cos Φ beskriver hvor god f.eks en trafo eller motor er til å omforme tilført effekt (tilsynelatende effekt S) til aktiv effekt P1.

cos Φ sier noe om hvor reaktiv (induktiv eller kapasitiv) kretsen er.

REPETISJON:

Virkningsgrad

η (eta)

REPETISJON:

OPPGAVE 24: Elektroteknikk AC

a) Er virkningsgrad det samme som effektfaktor ? NEI !b) Er en AC-motor induktiv eller kapasitiv last ? Induktiv, pga spoler i motoren.c) Kan du redegjøre for begrepet virkningsgraden til en motor: η = P2 / P1

Figur 4.

Virkningsgrad er lik avgitt effekt P2 ut på motorakselen delt på tilført aktiv effekt P1.

REPETISJON:

Side 142

Virningsgraden η (eta) sier hvor«flink» maskinen er tilå omsette tilført aktiveffekt om til arbeid. (avgitt effekt ut på motorakselen) Tilført aktiv effekt P = P1

REPETISJON:

Virkningsgraden η er forholdet mellom avgitt effekt / merkeeffekt P2 og tilført effekt P1.

Noe av den avgitt effekten taper vi og den går bl.a til varme, vibrasjon og lyd.

Tilført aktiv effekt P = P1

REPETISJON:

Fase- kompensering

REPETISJON:

REPETISJON: Fasekompensering

Motoroppgave

Frekvensomformeren stilles inn på mykstart, dermed er ikke startstrøm noe problem i denne installasjonen.

OBS: Dette gjelder også fasekompenseringsutstyr, PSU, invertere, sveiseapparater osv ! (Kondensatorer som er oppladet)

Motoroppgave og kabeldimensjonering Oppgitte data i oppgaven: Enfase motor

- Spenning: U = 230 V - Frekvens: f = 50 Hz - Avgitt effekt på motoraksel: P = 2000 W (Dette er da P2) - Virkningsgrad η = 0,8 - Effektfaktor: cos φ = 0,9 ( φ = 25,84°) - Finne tilført effekt: 1 = 2/ = 2000 / 0,8 = 𝑃 𝑃 𝜂 𝑊 2500 𝑊- Finne strømtrekk i kretsen: - 𝑆 = 1 cos = 2500 0,9 ≈ 𝑃 𝜑 𝑊 2778 A𝑉- 𝐼 = / = 2778 / 230 ≈ 𝑆 𝑈 𝑉𝐴 𝑉 12,1 𝐴 Utregnet verdi skal være lik

merkestrømmen på merkeskiltet på motoren

Motoroppgave og kabeldimensjonering:

- Motorer tilkoblet frekvensomformere skal alltid tilkobles med skjermet kabel, grunnet relativt høyfrekvent spenning- og strømpulser fra frekvensomformeren.

- Denne støyen må ikke få spre seg til omgivelsene. Skjermet kabel skaper et Faradays bur langs kabelen. Kabelen legges lengst mulig unna signalkabler.

- Signalkabler må også skjermes, man da for ikke å oppta støy.

- Disse er også ofte tvunnet eller «twisted»

Effekttrekant:

Følge leverandørens / produsenten sin installasjonsanbefaling !

Frekvensomformer

ABBACS 880

Frekvensomformere har blitt veldig mye mer komplekse siden jeg begynte å jobbe med disse på begynnelsen av 90-tallet:

Parameteroppsett, antall parameter, buss, installasjon, igangkjøring, utskiftning av defekt omformer, kan oftere være behov for hjelp fra leverandør.

ABBACS 880

SD-minne til parameteroppsett !Kan flyttes til ny frekvensomformer ved havari

ABBACS 880

ABBACS 880

SD-minne til parameteroppsett !Kan flyttes til ny frekvensomformer ved havari

ABBACS 880

ABBACS 880

Lett å skifte vifte !

ABBACS 880

Kapittel 10

Side 165

Side 166

Trefase er et system for overføring av elektrisk energi. Systemet har minst tre ledere som leder vekselstrøm som er faseforskjøvet i forhold til hverandre.

Tre-fasesystemet kan kobles som stjernekobling eller delta-kobling (trekant-kobling).

Fasene vil være forskjøvet 120° (=360°/3) i forhold til hverandre. Hvis en skal hente ut enfase fra trefase så vil en for trefase i stjernekobling koble seg til over en fase og null-leder, mens man i delta-kobling kobler seg til mellom to faser.

Med et perfekt balansert trefasesystem (eksakt 120° mellom fasene) er den momentane spenningen i en vilkårlig fase eksakt lik i størrelse, men motsatt retning som summen av de andre to fasene.

Det betyr at returbanen for strømmen i en fase er de to andre fasene. Dermed er summen av strøm i de tre lederne alltid null og strømmen i hver leder er lik (og motsatt retning) av summen av strømmen av de andre to fasene. Dermed er hver leder en returbane for de andre to lederne.

Y-kobling

Side 169

Y-kobling

Y-koblingSelv med en Y-kobling vil det bli en kostnadsbesparelse, en får da 100% økte kostnader ved 200% økt effektoverføring.

Y-koblingHer kobles tre av lederne mot et felles null-potensial. Denne felleslederen kan få relativt kraftige strømmer hvis det er ubalanse i lasten på linja, men spenningen mellom null-lederen og de enkelte fasene vil være korrekt.

Ulempen med Y-kobling er at man må ha en ekstra null-leder, og dette gjør løsningen mindre kosteffektiv.Y-kobling kalles også stjernekobling.

Y-kobling

Δ-kobling

Side 169

Δ-kobling

Mens en en-fase vekselstrømskrets trenger to ledere (ut og retur), kan et trefasesystem overføre tre ganger så stor effekt, med bare én ekstra leder hvis det brukes en deltakobling.

Δ-kobling

D-kobling

Ved D-kobling kobles systemet sammen uten et felles null-potensial, det flyter. Det er da kun mulig å hente ut spenning mellom to faser, og denne spenningen kan avvike betydelig fra det forventede om det er ubalanse i lasten på linja.

Δ-kobling

D-koblingEn fordel med D-kobling er at man ikke behøver en ekstra null-leder, og løsningen er dermed mer kosteffektiv.D-kobling kalles også triangelkobling eller deltakobling (Δ-kobling).

Δ-kobling

Δ-kobling

Fasefølge

Side 166

FASEFØLGE: Størrelsessymbolene for fasefølge er:

L1 L2 L3

Side 169

Før ble det brukt R, S og T.R, S og T finnes derfor fortsatt på gamle tegninger.

FASEFØLGE:

Størrelsessymbolene for fasefølge er:

L1 L2 L3

Før ble det brukt R, S og T.R, S og T finnes derfor fortsatt på gamle tegninger.

Side 169

Vektor- diagram

VEKTORDIAGRAM:Side 167

Side 167

Spenninger og

strømmer ved

stjernekobling

Spenninger og strømmer ved stjernekobling

Side 169Spenninger og strømmer ved stjernekobling

Spenninger og

strømmer ved

Δ-kobling

Spenninger og strømmer ved Δ-kobling

Side 172Spenninger og strømmer ved Δ-kobling

Spenninger og strømmer ved Δ-kobling

Side 172Spenninger og strømmer ved Δ-kobling

Sammenkobling

Side 173

Δ-kobling på motor

Stjernekobling på motor

Oppgave stjerne-kobling

Hva er fasestrømmen nå ?

OPPGAVE:


Uf = 231VR1 = R2 = R3 = 33 Ω


Fasestrømmen = 0A

Hvor stor er strømmen i N-leder ?

L1

L2

L3

Hvor stor er strømmen i N-leder ?

Strømmen i N-leder = 0A

Oppgave stjerne-kobling

OPPGAVE STJERNEKOBLING:

Tre resistanser, hver på 100 Ω, kobles til et trefasenett med spenning 400V.

Finn strømstyrken i mateledningen dersom resistansene er stjernekoplet.

Tegn oppgaven:

Y-kobling

OPPGAVE STJERNEKOBLING:


Finn strømstyrken i mateledningen dersom resistansene er stjernekoplet.

Y-kobling

OPPGAVELØSNING STJERNEKOBLING:

Uh = · Uf

Y-kobling


Uh = · Uf

Uf = Uh / = 400V / = 230V

Y-kobling


Uh = · Uf

Uf = Uh / = 400V / = 230V

Ih = If = Uf / R = 230V / 100Ω = 2,3A

Y-kobling


Uh = · Uf

Uf = Uh / = 400V / = 230V

Ih = If = Uf / R = 230V / 100Ω = 2,3A

Dette er strømmen i mateledningen

Y-kobling

Oppgave trekant-kobling

OPPGAVE TREKANTKOBLING:


Finn strømstyrken i mateledningen dersom resistansene er trekantkoplet.

Tegn oppgaven:

Δ-kobling



Finn strømstyrken i mateledningen dersom resistansene er trekantkoplet.

Δ-kobling


Uh = Uf = 400VΔ-kobling


Uh = Uf = 400V

If = Uh / R = 400V / 100Ω = 4,0 A

Δ-kobling


Uh = Uf = 400V

If = Uh / R = 400V / 100Ω = 4,0 A

Ih = · If = · 4,0A = 6,93A

Δ-kobling


Uh = Uf = 400V

If = Uh / R = 400V / 100Ω = 4,0 A

Ih = · If = · 4,0A = 6,93A

Dette er strømmen i mateledningen

Δ-kobling

Effekt i trefasenett

Side 174

Side 174

Side 175

Regne- eksempel

Side 175

Side 175

Side 175

P = 10 kWU = 250 VΔ-kobling

Side 175

Hva blir strømmen i tilførselsledningen ?

P = ?


Side 175


P = · U · I


Side 175


P = · U · I

I = P / ( · U)


Side 175


P = · U · I

I = P / ( · U)

I = 10 000 W / ( · 250V) = 23,09 A


Side 175


Side 175

Hva blir fasestrømmen ? P = 10 kWU = 250 VΔ-kobling

Side 175


Side 176


AC innleveringsoppgave til neste gang:

Legger også denne oppgaven ut i Fronter som innlevering til neste onsdag !

Figur A Figur B


+5VDC

Formel- samling

Formelsamling for denne forelesning: F = B · I · l

Formelsamling for denne forelesning:

Trefase effekt i stjerne- og trekantkobling

Trefase effekt i stjernekobling

Trefase effekt i trekantkobling

Z2 = R2 + X 2

Cos Φ = R/Z Sin Φ = X/Z Tan Φ = X/R

Φ = Cos Φ Φ = Sin Φ Φ = Tan Φ

R= X= Z=

S = U · I (tilsynelatende effekt)

Effektfaktoren cos Φ beskriver hvor god f.eks en trafo eller motor er til å omforme tilført effekt (tilsynelatende effekt S) til aktiv effekt P1.

Virkningsgrad er lik avgitt effekt P2 ut på motorakselen delt på tilført aktiv effekt P1.

Formelsamling for denne forelesning:

2017.01.11 trefase vekselstromkretser v22

Education