54924218-zvijezda-trokut.pdf

17
1 TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05 Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić TRANSFORMATORI I ELEKTRIČNI STROJEVI ELEKTRIČNI ROTACIJSKI STROJEVI Asinkroni električni strojevi 2/2 2 UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA Pokretanje zvijezda-trokut ASINKRONI ELEKTRIČNI STROJEVI 3 • Pri pokretanju asinkronih motora nemamo principijelni problem kao kod sinkronih motora. • Ako je moment tereta manji od poteznog momenta motora, priključkom na mrežu će motor krenuti i ubrzati do brzine koja odgovara ravnoteži momenata. Međutim, potezna struja može biti višestruko veća od nazivne. Jedan od načina da se udarci na mrežu smanje je pokretanje zvijezda-trokut. UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA Pokretanje zvijezda-trokut 4 U2 V2 W2 U1 V1 W1 spoj namota ....i stezaljki zvijezda trokut Pokretanje zvijezda-trokut UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA L1 L2 L3 U1 U2 V1 W1 V2 W2 U1 V1 W1 U2 V2 W2 L1 L2 L3 U2 V2 W2 U1 V1 W1 L1 L2 L3 L1 L2 L3 5 • Privremeno, za vrijeme pokretanja motor možemo spojiti u zvijezdu. • Pri spoju u zvijezdu naponi pojedinih faza su onda puta manji, pa će fazna struja biti puta manja i jednaka linijskoj struji. 3 3 • Dakle, privremenim spajanjem statorskog namota u zvijezdu možemo smanjiti poteznu struju 3 puta! UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA Pokretanje zvijezda-trokut 6 Karakteristike asinkronog motora pri pokretanju zvijezda-trokut Pokretanje zvijezda-trokut UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA d) struja u spoju trokut a) struja u spoju zvijezda e) moment u spoju trokut b) moment u spoju zvijezda c) moment tereta M n o s n I b) a) c) d) e)

Upload: nysret

Post on 14-Apr-2015

30 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

1

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

TRANSFORMATORI I ELEKTRIČNI STROJEVI

ELEKTRIČNI ROTACIJSKI STROJEVI

Asinkroni električni strojevi 2/2

2

UPRAVLJANJE BRZINOMVRTNJE I REGULACIJA

Pokretanje zvijezda-trokut

ASINKRONI ELEKTRIČNI STROJEVI

3

• Pri pokretanju asinkronih motora nemamo principijelniproblem kao kod sinkronih motora.

• Ako je moment tereta manji od poteznog momentamotora, priključkom na mrežu će motor krenuti i ubrzati do brzine koja odgovara ravnoteži momenata.

• Međutim, potezna struja može biti višestruko veća odnazivne. Jedan od načina da se udarci na mrežu smanje je pokretanje zvijezda-trokut.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Pokretanje zvijezda-trokut

4

U2 V2W2

U1 V1 W1

spoj namota

....i stezaljki

zvijezda trokut

Pokretanje zvijezda-trokutUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

L1L2L3

U1

U2

V1 W1

V2 W2

U1 V1 W1

U2 V2 W2

L1L2L3

U2 V2W2

U1 V1 W1

L1L2L3

L1L2L3

5

• Privremeno, za vrijeme pokretanja motor možemospojiti u zvijezdu.

• Pri spoju u zvijezdu naponi pojedinih faza su ondaputa manji, pa će fazna struja biti puta manja i

jednaka linijskoj struji.3 3

• Dakle, privremenim spajanjem statorskog namota u zvijezdu možemo smanjiti poteznu struju 3 puta!

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Pokretanje zvijezda-trokut

6Karakteristike asinkronog motora pri pokretanju zvijezda-trokut

Pokretanje zvijezda-trokutUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

d) struja u spoju trokut

a) struja u spoju zvijezda

e) moment u spoju trokut

b) moment u spoju zvijezda

c) moment tereta

M

nosn

I

b) a)c)

d) e)

Page 2: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

2

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

7

• Budući da je moment proporcionalan s kvadratomfaznog napona, i moment će se također smanjiti tri puta.

• To znači da ovakvo pokretanje možemo provesti samoako je moment tereta u mirovanju manji od momentakoji motor razvija pri sniženom naponu.

• To je često slučaj za pogone koje pokrećemo beztereta (npr. pogoni u drvnoj industriji i slično).

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAPokretanje zvijezda-trokut

8

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Pokretanje kolutnih motora

9

• Pri pokretanju kolutnih motora koristi se utjecaj otporau rotorskom krugu na karakteristike struje i momentamotora.

• Pokretanje se provodi pomoću promjenljivog otpornikaspojenog preko kliznih prstena na rotorski namot.

• Budući da je često osnovna namjena ovog otpornikaupravo pokretanje motora, on se naziva upuštač ilipokretač.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAPokretanje kolutnih motora

10

Utjecaj povećanja radnog otpora u rotorskom krugu nakarakteristiku struje rotora asinkronog motora

Pokretanje kolutnih motoraUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

0 s1

rIRr=Rro

Rr=5Rro

Rr=10Rro

11

Utjecaj povećanja otpora u rotorskom krugu na karakteristikumomenta asinkronog motora

Pokretanje kolutnih motoraUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Rr=Rro

Rr=2RroRr=5Rro

0 s1

M

12

• Karakteristike struje i momenta se dodavanjem otporarastežu ulijevo.

• S dodatnim otporom u rotorskom krugu se smanjipotezna struja, a istovremeno se poveća poteznimoment.

• Kako se motor ubrzava, postepeno smanjujemovanjski dodatni otpor i na kraju ga potpuno isključimo.

Pokretanje kolutnih motoraUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Page 3: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

3

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

13

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Kočenje asinkronim motorom

14

• U elektromotornim pogonima je zahtjev za kočenjemvrlo čest.

• Tipični takvi pogoni su pogoni dizalice i dizala.

• Pri dizanju tereta je potrebno ulagati električnuenergiju, dok pri spuštanju tereta treba mehaničku energiju na osovini pretvoriti u električnu i nekakoutrošiti ili vratiti u mrežu.

Kočenje asinkronim motoromUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

15

• Asinkroni stroj ima dva područja gdje može raditi kao kočnica:

– protustrujno kočenje i

– generatorski rad.

Kočenje asinkronim motoromUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

16Karakteristika momenta asinkronog stroja u cijelom području rada

Kočenje asinkronim motoromUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

0 s1

M

no sngms

gmM

0)( <srad kigenerators

1)( >s

protustrujnokočenje

ms

kM

mM

0)(1 >> srad motorski

17

• To se dobro vidi na kružnom dijagramu i nakarakteristici momenta.

• U oba slučaja kočnog rada asinkroni stroj prima mehaničku energiju preko osovine.

• Pri tome je generatorsko (nadsinkrono, rekuperativno) kočenje je ekonomično s energetskog stanovišta.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAKočenje asinkronim motorom

18

Dijagram tokova snageasinkronog stroja u generatorskom radu

elP

s FeP

r gP

meh gP( ) δPs-1

δsP

Kočenje asinkronim motoromUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

mehP

δP

sCu P

Page 4: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

4

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

19

• Znatan dio mehaničke energije se vraća u mrežu pretvoren u električnu energiju.

• Stroj radi kao generator.

• Pritom se vrti nadsinkrono brzinom nešto većom odsinkrone.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAKočenje asinkronim motorom

20

• To je jedna od nezgodnih strana generatorskogkočenja.

• Kod višebrzinskih motora (motora s namotima zarazličite brojeve polova) možemo kočiti tako da motor prespojimo na namot s većim brojem polova.

• Takvo kočenje se često koristi kod klasičnih pogonadizala s asinkronim motorom.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAKočenje asinkronim motorom

21

• Protustrujno kočenje je s energetskog stanovišta znatno nepovoljnije od generatorskog kočenja.

• Pri protustrujnom kočenju stroj uzima električnu snaguiz mreže i mehaničku sa osovine.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAKočenje asinkronim motorom

22

elP

δPs FeP

sCu P

ro gP

meh gP( ) δPs-1

δsP

mehP

rv gP

Dijagram tokova snageasinkronog stroja kodprotustrujnog kočenja

Kočenje asinkronim motoromUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

23

• Sva se ta snaga pretvara u gubitke, odnosno u toplinu, i to najviše u rotorskom krugu zbog gubitaka u rotorskom namotu Pgro i na dodatnim otporima Pgrv.

• Dakle, protustrujno kočenje je nepovoljno ne samo zbog velikih gubitaka, nego i zbog zagrijanja stroja, posebno rotora.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAKočenje asinkronim motorom

24

Reverziranje

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Page 5: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

5

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

25

• Osim pokretanja i kočenja, promjena smjera vrtnje(reverziranje) je najjednostavniji zahtjev zaregulacijom.

• Za promjenu smjera vrtnje motora treba promijenitismjer okretnog magnetskog polja.

• Kod trofaznog motora se to postigne zamjenomredosljeda dviju faza statorskog namota.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAReverziranje

26Reverziranje trofaznog asinkronog motora

ReverziranjeUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

L1L2L3

U V W

27

Višebrzinski motori

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

28

• Osim reverziranja relativno često postavlja se zahtjevza pogonom s više diskretnih brzina.

• Najjednostavniji primjeri takvih pogona su:

– stroj za pranje rublja,

– klasična dizala i

– ventilatori.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAVišebrzinski motori

29

• Takvi se pogoni rješavaju višebrzinskim motorima.

• Višebrzinski motori se izvode obično s više namota na statoru.

• Svaki od namota odgovara različitom polaritetu stroja.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAVišebrzinski motori

30

• Ovi namoti mogu biti smješteni u iste utore ili u posebne utore za svaki namot.

• Kod višebrzinskih motora je rotorski namot uvijek kavezni.

• Takav rotor se prilagođava broju polova statora, jerbroj polova rotora i statora mora uvijek biti jednak.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAVišebrzinski motori

Page 6: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

6

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

31Karakteristike momenta trobrzinskog asinkronog motora

Višebrzinski motoriUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

M

n1000 1500750o

4-polni namot

ventilacijski moment tereta

6-polni namot

8-polni namot

konstantni moment tereta

32

• Uz jednaku gustoću magnetskog polja u zračnom rasporu bi nazivni momenti za različite brzine takvihmotora trebali biti jednaki.

• Stoga bi snage za različite brzine trebale bitiproporcionalne broju okretaja.

• To je međutim teško postići zbog ograničenog prostora za smještaj namota pa se rade kompromisi.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJAVišebrzinski motori

33

Regulacija brzine promjenomotpora u rotorskom krugu

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

34

• Iako je ovakva regulacija jednostavna, ima dva velikanedostatka:

– neekonomičnost i

– nestabilnost radne točke pri malim teretima.

• Dodavanjem otpora u rotorskom krugu kolutnih motoramijenja se karakteristika momenta a time i brzinavrtnje za određeni teret.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom otpora u rotorskom krugu

35Regulacija brzine vrtnje dodavanjem otpora u rotorski krug

Regulacija brzine promjenom otpora u rotorskom kruguUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

a) b) c) d) moment motora

e) f) moment tereta

1n2n3n

ab

c

d

e

f

M

no sn

36

• Uzrok neekonomičanosti je u tome što se s povećanjem otpora povećava i klizanje motora.

mehgr Ps

sP ⋅−

=1

• Tako na primjer kod klizanja s=0.5 gubici u rotorskomotporu iznose koliko i razvijena mehanička snaga!

• Pri povećanom klizanju imamo povećane električnegubitke u rotorskom krugu u omjeru:

Regulacija brzine promjenom otpora u rotorskom kruguUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Page 7: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

7

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

37

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Regulacija brzine promjenomnapona

38

• Iznos momenta asinkronog motora ovisi o kvadratunapona, pri čemu se oblik karakteristike momenta ne mijenja.

MUUM

2''

=

• Ako je poznat moment M uz napon U, onda moment M’ uz novi napon U’ iznosi:

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom napona

39Karakteristika momenta asinkronog motora pri promjeni napona

Regulacija brzine promjenom naponaUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

moment motorauz nazivni napon

moment tereta

M

no sn

moment motorauz sniženi napon

40

• U svakoj točki karakteristike, dakle na svakoj brzinivrtnje, se moment promijeni proporcionalno kvadratupromjene napona.

• Uz upola manji napon je moment motora četiri puta manji, pa je i dozvoljeni moment tereta oko četiri putamanji od nazivnog.

• Ako je moment tereta konstantan ili ne ovisi jako o brzini vrtnje, uz karakteristiku motora kao na slici nemožemo postići znatniju promjenu brzine promjenom napona.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom napona

41Karakteristika momenta asinkronog motora pri promjeni napona

Regulacija brzine promjenom naponaUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

moment motorauz nazivni napon

moment tereta

M

nosn

moment motorauz sniženi napon

1n2n

42

• Drukčije je ako karakteristika nema izraženimaksimalni moment (tzv. otporna karakteristika).

• Takvu karakteristiku možemo dobiti kod kaveznihmotora odgovarajućim izborom oblika i dimenzijarotorskog kaveza (duboki utor).

• Sniženjem napona se radna točka premjesti, pri čemu se poveća klizanje motora.

Regulacija brzine promjenom naponaUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Page 8: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

8

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

43

• Jedna od mogućih primjena je na primjer regulacijabrzine vrtnje pogona ventilatora koji predstavljapribližno kvadratičnu karakteristiku momenta tereta.

• Za mnoge pogone je ovakav način regulacijepogodan.

Regulacija brzine promjenom naponaUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

44Regulacija brzine promjenom napona u pogonu ventilatora

Regulacija brzine promjenom naponaUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

U=UnM

nosn

moment tereta

U=0.7Un

U=0.5Un

1n2n3n

45

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Regulacija brzine promjenomfrekvencije

46

• Svi dosad opisani načini regulacije brzine vrtnje suimali neki nedostatak.

• Regulacija promjenom frekvencije napajanjastatorskog namota nema gotovo ni jedan nedostatak -osim cijene.

• Snaga motora limitirana je zagrijanjem namota i željeza, pa zagrijanje mora ostati jednako i pripromjeni frekvencije.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom frekvencije

47

• Uz pretpostavku jednako dobrog hlađenja možemo u stroju zadržati isti magnetski tok i istu gustoću struje ako frekvenciju i napon mijenjamo istovremeno.

konst.==nsss

s

22

fwfπEΦ

• Iz izraza za inducirani napon Es uz frekvenciju napajanja fs proizlazi magnetski tok:

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom frekvencije

48

• Pri promijenjenoj frekvenciji fs’ magnetski tok trebaostati jednak:

nsss

s

'2'2fwfπ

EΦ=

• Izjednačenjem prethodna dva izraza proizlazi da se s promjenom frekvencije mora i napon mijenjati u omjeru:

''

s

s

s

s

fE

fE

=

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom frekvencije

Page 9: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

9

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

49

• Dakle, pri promjeni frekvencije treba održavati:

• U tom slučaju će stroj zadržati približno jednakimoment.

konst.=s

s

fE

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom frekvencije

50

mΩMP =

• Snaga na osovini će se mijenjati proporcionalno brzini vrtnje, odnosno frekvenciji:

• Kružni dijagram ostaje u biti nepromijenjen, osim što se na tom dijagramu točka kratkog spoja kod manjefrekvencije pomiče ulijevo.

• To je posljedica smanjenja rasipne reaktancije.

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom frekvencije

51

konst.=f

U

Karakteristike momenta asinkronog motora u ovisnosti o klizanjupri promjeni frekvencije

Regulacija brzine promjenom frekvencijeUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

moment motora uznapon U1 i frekvenciju f1

0 s1

Mmoment motora uzsniženi napon U2 ifrekvenciju f2

52

• Detaljnija analiza ipak pokazuje da se karakteristikamomenta nešto mijenja, kako se to vidi na slici.

konst.=f

U

• Na slici su prikazane karakteristike momenta uz naponU1 i frekvenciju f1, te pri sniženom naponu U2 i frekvenciji f2.

• Pritom je zadržan odnos:

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJARegulacija brzine promjenom frekvencije

53

s1n

U1 , f1

Karakteristike momenta asinkronog motora u ovisnosti o brzinivrtnje pri promjeni frekvencije

konst.=f

U

Regulacija brzine promjenom frekvencijeUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

01 00 sno

M

s2n

U2 , f2

s3n

U3 , f3

U1 > U2>U3

moment tereta

54

• Sa smanjenjem frekvencije maksimalni moment opada, a potezni raste.

• Razlog tome je utjecaj reaktancija pri promjeni frekvencije i padovi napona na radnom otporu i rasipnoj reaktanciji statora.

Regulacija brzine promjenom frekvencijeUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

Page 10: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

10

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

55

• Na slici su prikazane karakteristike momenta motora u ovisnosti o brzini vrtnje uz različite frekvencije napajanja.

• Iako se karakteristike nešto mijenjaju, osnovni je oblik zadržan.

• Velika je prednost regulacije brzine frekvencijom što motor ostaje raditi s malim klizanjima.

Regulacija brzine promjenom frekvencijeUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

56

• Dakle, motor radi u svom optimalnom režimu rada, pa nema povećanih gubitaka u rotorskom namotu.

• Naravno, za ovakvu regulaciju moramo imatiodgovarajući uređaj, odnosno izvor napajanja s promjenljivom frekvencijom i naponom.

• To je danas bez iznimke tiristorski pretvarač.

Regulacija brzine promjenom frekvencijeUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

57

• Kod jednostavnijih izvedbi pretvarača je oblik izlaznog napona nesinusoidalan.

• Ako napon iz pretvarača nije sinusoidalan, pojavljuju se viši harmonici napajanja koji uzrokuju povećanje gubitaka u motoru.

• Zbog toga se nastoji da oblik napona iz pretvarača bude što bliži sinusoidi.

Regulacija brzine promjenom frekvencijeUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

58

• Cijene takvih izvora napajanja su još nedavno bile visoke.

• Međutim, kako cijena elektroničkih elemenata nagloopada, danas je cijena pretvarača usporediva s cijenom motora.

• To znači da s ekonomskog stanovišta ovakva rješenjaza regulaciju brzine vrtnje asinkronog motora postajusve prihvatljivija za različite potrebe.

Regulacija brzine promjenom frekvencijeUPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE I REGULACIJA

59

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Ispitivanja tijekom proizvodnje

ASINKRONI ELEKTRIČNI STROJEVI

60

• I kod asinkronih strojeva se tijekom proizvodnjeprovode razne provjere i ispitivanja.

• Ovdje se često radi o masovnoj proizvodnji, pa su ispitivanja tako organizirana da praktički predstavljajudio tehnološkog procesa proizvodnje.

• To vrjedi i za ulaznu kontrolu, i za ispitivanja gotovihstrojeva.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja tijekom proizvodnje

Page 11: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

11

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

61

– ispravnost spoja namota,

– ispravnost izolacije namota i

– ispravnost mehaničkog rada.

• Kod svakog gotovog stroja se ispituje:

• Detaljno se ispituje manji postotak strojeva, na primjersvaki deseti motor.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja tijekom proizvodnje

62

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Ispitivanja u praznom hodu

63

• Pokus praznog hoda je relativno lako izvesti jer pritomne teretimo stroj mehanički.

• Zato je to pokus koji se u pravilu provodi nakonkontrole namota i naponskih pokusa.

• Osnovna je mjerena karakteristika karakteristikazasićenja.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja u praznom hodu

64

Ispitivanja u praznom hodu

Karakteristika zasićenja asinkronog motora

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Uo

oI

nU

pravac magnetiziranjazračnog raspora

65

• Gornji dio karakteristike savinut je zbog zasićenjamagnetskog kruga poput parabole (potrebna je većastruja magnetiziranja) .

• Kad ne bi bilo zasićenja magnetskog kruga, taj bi dio bio pravac.

• Karakteristika zasićenja je funkcijska ovisnost struje praznog hoda Io o narinutom naponu U.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja u praznom hodu

66

• Međutim, mjerena karakteristika odstupa znatno odpravca i za male iznose narinutog napona.

• Razlog za to je porast radne komponente struje.

• Naime, iako ne teretimo motor vanjskim momentom, motor mora razviti moment za pokrivanje gubitakatrenja i ventilacije.

• Karakteristika magnetiziranja zračnog raspora je pravac.

Ispitivanja u praznom hoduISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Page 12: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

12

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

67

• Pri mjerenjima u praznom hodu ne ograničavamo se samo na mjerenje struje praznog hoda.

• U pravilu mjerimo i radnu snagu, pa tako možemoodrediti i karakteristiku faktora snage.

• Karakteristika faktora snage praznog hoda je funkcijska ovisnost cosφo o narinutom naponu U.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja u praznom hodu

68

Faktor snage u praznom hodu u ovisnosti o naponu

Ispitivanja u praznom hoduISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Uo

ocosϕ

nU

69

• Fator snage je u praznom hodu dosta nizak.

• Pri sniženju napona raste zbog povećanja radne komponente struje (Pg meh, Pgr).

• Pri povišenju napona raste zbog povećanja gubitaka u željezu.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja u praznom hodu

70

• Mjerenu radnu snagu u praznom hodu prikazujemografički kao karakteristiku gubitaka praznog hoda.

• Mjereni gubici ovise približno o kvadratu narinutognapona.

• Ovi se gubici mogu rastaviti na nekoliko komponenti.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja u praznom hodu

71

oPukupni gubici praznog hoda

Gubici u praznom hodu u ovisnosti o naponu

Ispitivanja u praznom hoduISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Uo

oP

'oPuži gubici praznog hoda

( )dod gsFe PP +

gubici u željezu statora

meh gPgubici trenja i ventilacije

so gPgubici u namotustatora

nU72

• Ovi gubici se dijele na:

– gubitke u statorskom namotu Pg so i

– uže gubitke praznog hoda koji se sastoje od:

• gubitaka u željezu statora PFe s

• gubitaka trenja i ventilacije Pg meh.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja u praznom hodu

Page 13: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

13

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

73

• Gubitke u statorskom namotu Pgso izračunamo izmjerene struje praznog hoda Io i izmjerenog otpora namota (otpora među stezaljkama) statora Rs st:

2ost sso g 5.1 IRP =

• Od izmjerenih gubitaka u praznom hodu Pooduzmemo gubitke u statorskom namotu Pgso.

• Preostanu uži gubici praznog hoda Po’:

so goo ' PPP −=

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEIspitivanja u praznom hodu

74

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Ispitivanja u kratkom spoju

75

• Ako rotor asinkronog motora zakočimo, a stator spojimo na izvor napona, imamo slučaj koji je s elektroenergetskog stanovišta ekvivalentan kratkomspoju transformatora.

• Za bilo koji električni stroj u motorskom pogonskomrežimu kažemo da je u kratkom spoju ako mu je rotor zakočen (tj. u mirovanju).

• U elektromotornim pogonima ta je situacija relativnočesta - javlja se uvijek pri pokretanju .

Ispitivanja u kratkom spojuISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

76

• Svojstva električnog motora u kratkom spoju zato suizuzetno važna, pa se u pravilu ispituju.

• Pokus se i naziva pokusom kratkog spoja.

• Uz mjerenje ulazne električne snage, napona i struje u pokusu kratkog spoja mjerimo još i moment naosovini.

Ispitivanja u kratkom spojuISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

77Mjerene karakteristike kratkog spoja

Ispitivanja u kratkom spojuISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEM

moment

I

struja

ϕcos

faktor snage

Uo

nUkUnI

kI

kM

78

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Karakteristike opterećenja

Page 14: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

14

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

79

• Većina asinkronih strojeva radi kao motori na mreži konstantnog napona i frekvencije.

• Zbog toga su i ispitivanja pri nazivnom naponu dostavažna.

• Ta se ispitivanja često nazivaju mjerenjemopterećenja, a dobivene karakteristike karakteristikeopterećenja.

Karakteristike opterećenjaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

80

• Pri ovom se ispitivanju napon i frekvencija mrežeodržavaju na konstantnoj vrijednosti.

• Kao nezavisna varijabla služi pritom električna snagaPel koju motor uzima iz mreže, uz različita opterećenjana osovini.

• U svakoj točki opterećenja se također mjeri ili izmjerenja izračuna niz drugih veličina.

Karakteristike opterećenjaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

81

• To su:

– snaga na osovini P,

– moment na osovini M,

– struja I,

– faktor snage cosφ,

– broj okretaja n,

– klizanje s,

– stupanj djelovanja η i

– gubici Pg.

Karakteristike opterećenjaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

82

Karakteristike opterećenja

Karakteristike opterećenja asinkronog motora

konst.=Uϕcos

ϕcos

ocosϕ

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

elPo

P

PmP

oP

M

mMM

I

oI

In ns

s

η

η

gPgP

83

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Mjerenje momenta

84

• Moment na osovini možemo mjeriti indirektno ilidirektno.

• Indirektno moment određujemo tako da motor teretimostrojem za terećenje, mjerimo ulaznu električnu snagui od nje odbijemo sve gubitke.

• Točnije moment dobijemo direktnim mjerenjempomoću dinamo-vage.

Mjerenje momentaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Page 15: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

15

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

85

mehanička veza

Princip rada dinamo-vage

Mjerenje momentaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

principdjelovanja

pomičnistator

ležaji statora

rotor

ispitivani stroj dinamo-vaga

spojka

motor generator

stator dinamo-vage jemontiran na ležajei može se okretati

Mrn

MmotMs

M=Fl

vaga

krak

F

l

86

• Laboratorijska dinamo-vaga je složen i skup uređaj, s postoljem za montažu ispitivanog stroja, te uređajima za upravljanje samom dinamo-vagom.

• Često nismo u mogućnosti dopremiti stroj u laboratorijna ispitivanje, osobito ako se radi o velikom stroju.

• Tada nam preostaje kao mogućnost mjerenja iliindirektno mjerenje momenta ili mjerenje pomoćuposebnih uređaja koji se nazivaju mjerne osovine.

Mjerenje momentaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

87Mjerna osovina

Mjerenje momentaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

pokazni instrument

stroj zaterećenje

mjerna osovina

ispitivanimotor

M

88

• Mjerna osovina je uređaj koji se umeće između ispitivanog stroja i tereta i direktno mjeri moment.

• Teret pri tome može značiti i radni mehanizam kojipogoni naš motor.

Mjerenje momentaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

89

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Karakteristika momenta

90

• Karakteristika momenta je jedna od osnovnih vanjskihkarakteristika svakog motora.

• Ona se zato često snima na izvedenim strojevima.

• Uobičajeni način snimanja je točku po točku pomoću dinamo-vage.

Karakteristika momentaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Page 16: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

16

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

91Snimanje karakteristike momenta

Karakteristika momentaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

karakteristikamotora

karakteristikedinamo-vage

nsno

M

stabilna radna točka

92

• Dinamo-vaga mora imati takvu karakteristiku da može stabilno raditi u bilo kojoj točki karakteristikeispitivanog motora.

• Kao stroj za terećenje (tj. dinamo vaga) najčešće se koristi kolektorski stroj koji ima široke mogućnosti izbora i regulacije karakteristike momenta.

• Izborom odgovarajućeg režima rada dinamo vagepostižu se potrebne karakteristike tereta.

Karakteristika momentaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

93

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Mjerenje zagrijavanja

94

• Asinkroni motori se najčešće grade za trajne pogone.

• Pri tome je jedan od osnovnih kriterija da se stroj prinazivnom opterećenju ne smije zagrijavati iznad granice dopuštene za korištenu klasu izolacije i temperaturu okoline od 40oC.

• Provjera zagrijavanja se provodi tako da se strojoptereti nazivnom snagom dovoljno dugo tako datemperatura u svim dijelovima stroja stagnira.

Mjerenje zagrijavanjaISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

95

• Za male strojeve to može biti relativno kratko vrijeme, dok je za veće strojeve to obično više sati.

• Frekvencija, napon i snaga se cijelo vrijeme morajuodržavati na konstantnoj vrijednosti.

• Nakon što je temperatura stagnirala, zagrijanje se odredi indirektno iz izmjerenih vrijednosti otporastatorskog namota prije i nakon pokusa zagrijavanja.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEMjerenje zagrijavanja

96

• Otpor toplog namota iznosi:

( )ϑϑϑ ∆+= α1aRRgdje su:

Rϑ - otpor namota nakon pokusa zagrijavanja,

Rϑa - otpor namota izmjeren prije pokusazagrijavanja (na temperaturi okoline),

α - temperaturni koeficijent materijala namota(bakra) i

∆ϑ - povišenje temperature namota u odnosuna temperaturu okoline.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEMjerenje zagrijavanja

Page 17: 54924218-zvijezda-trokut.pdf

17

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU, Elektrotehnički odjel ak. god. 04/05Transformatori i električni rotacijski strojevi, predavanje 10/12 nastavnik: Ivan Mandić

97

• Pa je povišenje temperature namota:

−= 11

ϑϑ∆RR

α

• Pri izradi prototipova se u stroj obično ugrađujutermoelementi, pa se zagrijanje u pojedinim dijelovimastroja mjeri direktno.

ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEMjerenje zagrijavanja