vg3 elektriker - elskolenelskolen.no/files/teacherfiles/142/motoranlegg olav.pdf · vg3 elektriker...

VG3 ELEKTRIKER

Motoranlegg

FEL § 26, § 29, § 30, s. 40

NEK400-445 og 537

Moellers Motorhåndboka

Eskolen kap. 18

Trefaset asynkron kortslutningsmotor

Fordeler:

Enkel men robust oppbygning

Kraftig dreiemoment

Billig å produsere

Driftssikker

Lite vedlikehold (kun rengjøring og evt. smøring)

Ulemper:

Høy startstrøm

(Har vært) vanskelig å regulere (turtall og moment)

Y∆-vender, mykstarter og frekvensomformer kan redusere/eliminere ulempene.

2

Statorviklinger

Klemmebrett

Kulelager

Rotor

Kjølevifte

Smørenippel

3

3-fase vekselspenning

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0 60 120 180 240 300 360 420

Sp

en

nin

g i

(Vo

lt)

Dreievinkel i (°)

Vekselstrøm

L1 L2 L3

N

S

Fred Gabrielsen, Krokeide videregående skole

4

Trefaset asynkron kortslutningsmotor

Statorviklinger

3-polt motor

Kortslutningsrotor

5

Staver (ledere)

Kortslutningsringer

Asynkronmotorens virkemåte

1. Statoren setter opp et dreiefelt (roterende magnetfelt)

2. Dreiefeltet induserer spenning og strøm i stavene i

rotoren

3. Det dannes et magnetfelt rundt stavene som virker

motsatt av dreiefeltet, og rotoren dras dermed rundt

av dreiefeltet

4. Når hastigheten til rotoren nærmer seg hastigheten til

dreiefeltet, minker strømmen og magnetfeltet i rotoren.

Rotoren kan derfor aldri ha samme turtall som

dreiefeltet. Dette kalles sakking.

6

Asynkronmotorens turtall

Synkront turtall (Dreiefeltets turtall):

f = nettfrekvensen

P = antall polpar pr. fase

Sakkingen (s) er forskjellen mellom det synkrone turtallet

(ns) og motorens turtall (n):

Eller sagt på en annen måte: Motorens turtall (n) er

synkront turtall (ns) minus sakking (s):

Sakkingen øker med belastningen på motoren.

Motorens turtall er oppgitt ved merkeeffekt.

P

fns

60

nns s

snn s

7

Asynkronmotorens turtall

Eksempel 1:

En 50Hz asynkronmotor har 2 polpar. Beregn det synkrone

turtallet.

Motorens turtall er oppgitt til 1430 rpm. Hvor stor er

sakkingen (i rpm og %)?

Eksempel 2:

En 50Hz asynkronmotor har et turtall på 720rpm. Hva er det

synkrone turtallet?

Hvor stor er sakkingen (i rpm og %)?

8

Asynkronmotorens effektforhold

Merkeeffekt er nominell avgitt effekt, dvs. mekanisk

effekt på motorakslingen (P2).

Tilført effekt beregnes av data på motorens merkeskilt:

Effekttap:

Kobbertap (varmetap)

Jerntap (ommagnetisering av jernkjernen)

Mekaniske tap (friksjonstap)

En annen måte å angi tap på

er ved motorens virkningsgrad:

3cos1 IUP

1

2

P

P

9

21 PPP

Oppgave

En asynkronmotor er merket med:

2,2kW Y/D 400/230 V 5/8,7 A Cos 0,81

Finn tilført effekt, P1

Finn effekttapet, ∆P

Finn motorens virkningsgrad,

10

Asynkronmotorens klemmebrett

En 230/400V motor må kobles i Y til 400V, men kan kobles i både Y og ∆ til 230V (faseviklingene tåler maks 230V)

Dreieretningen endres ved å bytte to faser (da endrer dreiefeltet retning)

11

Vedlikehold

Rengjøring (viftehus, kjøleribber)

Smøring/bytting av lagre

Feilsøking

Måle motorstrøm med tangamperemeter

Bør være tilnærmet lik i alle faser

Måle isolasjonsresistansen i viklingene (> 1M)

Fase – jord

Mellom viklinger (lasker frakoblet)

Ohming av viklinger

Brudd

Kortslutning

Samme resistans (± 5%) på alle 3 viklinger → OK

Trefaset asynkron kortslutningsmotor 12

”Vanlige” motorkoblinger

Direktestart Direktestart med motorvernbryter (vanligvis små motorer)

Direktestart med kontaktor

Dreieretningsvender Manuell dreieretningsvender

Dreieretningsvender med kontaktorer

Y∆-vender Manuell Y∆-vender (vanligvis små motorer)

Automatisk Y∆-vender (Kontaktorstyring)

Flerhastighetsmotorer

Mykstarter og frekvensomformer

13

Asynkronmotorens startstrøm

Ved direktestart er startstrømmen er 5 – 7 ganger større enn merkestrøm

Kan være oppgitt i motordata som IA/IN

Varigheten av startstrømmen avhenger av belastningen

Kortslutningsvernet må ha I4 større enn motorens startstrøm (og I5 mindre enn Ikmin)

14

I4 I5 Startstrøm

Ikmin

Vern av motor

Motorvernbryter (”Justerbar automatsikring”)

Betjeningsbryter (kun små motorer)

Overbelastningsvern (bimetall)

Kortslutningsvern (elektromagn. utløsning)

Kan ha nullspennings-utløser (må sjekkes)

Motorvernbryteren stilles vanligvis inn på motorens merkestrøm (Ib = In)

I2 = 1,2 x In

I5 må finnes i tekniske data

15

Oppgave

En asynkronmotor er merket med:

5,5kW Y/D 400/230 V 11,3/19,6 A Cos 0,82

Nettsystem er IT 230V, og i fordelingen har vi fått oppgitt: Ik2pmin = 2kA og Ik3pmaks = 4kA

Kabel til motoren skal legges på stige sammen med en annen motorkabel. Kabellengden blir 35m.

Motoren skal sikres med motorvernbryter.

1. Tegn hovedstrømskjema

2. Dimensjoner kabel og vern

3. Skriv materialliste (se bl.a. Motorhåndboka s. 37)

4. Finn effekttapet og beregn motorens virkningsgrad

16

Vern av motor 17

Separat

kortslutningsvern og

motorvern (bimetallrelé)

I4 må være større

enn startstrømmen

Motorvernet stilles inn

på motorens merkestrøm

(Ib = In)

I2 = 1,2 x In

Valg av kontaktor

Kontaktor må velges for riktig driftskategori:

18

Oppgave

En asynkronmotor er merket med:

7,5kW Y/∆ 400/230 V 15,2/26,4 A Cos 0,82

Nettsystem er IT 230V, og i fordelingen har vi fått oppgitt: Ik2pmin = 1,2kA og Ik3pmaks = 5kA

Kabel til motoren skal legges på stige sammen med tre andre motorkabler. Kabellengden blir 25m.

Motoren skal sikres med bimetallrelé og kortslutningsvern.

1. Tegn hovedstrømskjema

2. Dimensjoner kabel og vern

3. Skriv materialliste (se bl.a. Motorhåndboka s. 31)

4. Finn effekttapet og beregn motorens virkningsgrad

19

Asynkronmotorens startstrøm

Startstrømmen kan begrenses med:

Y∆-vender:

Motoren kobles først i Y

Når ordinært turtall er oppnådd kobles motoren i ∆

Strømmen (og dreiemomentet) i Y er 1/3 av strømmen i ∆.

Motoren må derfor startes uten belastning.

Mykstarter:

Elektronisk styring som kontrollerer startforløpet ved å justere spenningen til motoren (ikke egnet til tung start)

Frekvensomformer:

Elektronisk regulering av spenning og frekvens for å styre motorens moment (kraft) og turtall både i startforløpet og under drift.

20

Vern av motor startet med Y∆-vender

Y∆-vender

Brukes for å begrense startstrømmen

til 2 – 3 ganger merkestrøm

Motoren kobles først i Y, deretter i ∆

Y-kobling og ∆-kobling skjer på

kontaktorene

2 kabler til motoren

Hver kabel fører maks fasestrøm

Motorvern (bimetallrelé) kun på den

ene kabelen; stilles inn på fasestrøm!

21

Automatisk Y/∆-vender, hovedstrømskjema

22

Kortslutningsvern (KV): In > I (motorens merkestrøm)

NEK400-434.5.2: Ik2pmin > I5 gir vanligvis rask

nok utkobling ved bruk av automatsikring. Disse ledningene fører

motorens merkestrøm (I).

Bimetallrelé (OV).

Stilles inn på motorens

fasestrøm.

I trekant fører hver av

disse kablene motorens

fasestrøm.

3

II f

NEK400-433.1:

Krav 1: Ib = In ≤ Iz

(Ib er If)

Krav 2: I2 ≤ 1,45 x Iz

NB! Pass på faserekkefølgen

ved tilkobling.

Oppgave

En asynkronmotor er merket med:

30kW Y/∆ 400/230 V 55/96 A Cos 0,85

Nettsystem er IT 230V, og i fordelingen har vi fått oppgitt: Ik2pmin = 3kA og Ik3pmaks = 6kA

Kablene til motoren skal legges på stige sammen med fire andre motorkabler. Kabellengden blir 35m.

Motoren skal startes med YD-vender og sikres med bimetallrelé og kortslutningsvern.

1. Tegn hovedstrømskjema

2. Dimensjoner kabler og vern

3. Skriv materialliste (se bl.a. Motorhåndboka s. 39)

23

Asynkronmotorens merkeskilt 24

Dokumentasjon av motoranlegg

Arrangementstegning

Hovedstrømskjema

Styrestrømskjema

Rekkeklemmetabell

Tabell over interne koblinger

Funksjonsbeskrivelse

25

Dokumentasjon av motoranlegg

Arrangementstegning

Eksempler på

referanser:

=R1-X1:24

=R1-F3:95

=R1-S1:1

26

Dokumentasjon av motoranlegg

Referansesystem for merking

Referansesystem for merking, fire nivåer:

Bokstavkoder

Nivå Symbol Forklaring Eksempel

1 + Overordnet, f. eks. et bygg, et anlegg el.

en prosess + A (Bygg A)

2 = Montasjested, f. eks. rom, tavle, styrepult… = R1 (Styreskap R1)

3 – Komponent

- Q1 (Lastkontaktor nr.1)

- K1 (Hjelperelé nr.1)

- F3 (Vern nr. 3)

4 : Tilkoblingsklemme eller ledningsmerking :13 (Klemme nr. 13)

: 2 (Leder nr. 2)

27

Dokumentasjon av motoranlegg

Skjemategninger 28

Hovedstrømskjema

Styrestrømskjema

Nødstopp

Start

Stopp

Motorvern –M1

Motorvern –M2

Dokumentasjon av motoranlegg

Rekkeklemmetabeller 29

Dokumentasjon av motoranlegg

Interne koblingstabeller 30

Dokumentasjon av motoranlegg

Funksjonsbeskrivelse

Ved betjening av startknapp starter transportbånd 2.

Etter 10 sek. starter transportbånd 1.

Begge bånd stopper samtidig ved betjening av

stoppknapp.

Ved feil på en av motorene stopper begge motorer.

31

Momenter oppg. 59

Dette legger jeg vekt på ved vurdering av

styrestrømskjema:

1. Korrekte symboler med riktige klemmenr.

2. Oversiktlig, ryddig og ”lettlest” tegning

Komponenter på linje

Nok ”luft” mellom komponenter/strømveier

3. Koblingsriktig tegning

4. Rekkeklemmer til eksterne brytere

32

33

Eksempel på skjemategning: Direktestart av motor med kontaktor: •Hovedstrømskjema

•Styrestrømskjema

Hovedstrøm-

sikring Styrestrøm-

sikring

Kontaktor

Bimetallrelé

Rekke-

klemmer

Sikkerhets-

bryter

Bimetallrelé

Kontaktor

Startbryter

Stoppbryter

Sikkerhets-

bryter

Hold

ekonta

kt

Motor

Dreieretningsvender, eksempel

34

Nødstopp

Tid

sre

lé, fo

rsin

ket

ut

Forr

iglin

g

Automatisk

Y/∆-vender 35

Obs!

Motorvern

stilles på

motorens

fasestrøm:

If = I/√3

-k

on

takto

r

Y-k

on

takto

r

Tid

sre

lé, fo

rsin

ke

t in

n

Ho

ve

d-k

on

takto

r

Oppgave skjemategning

Tegn styrestrømsskjema for en kontaktor (-Q1) som skal

styre en lyskurs for gatelys med følgende funksjoner:

1. Lyset skal kunne tennes med en bryter (ikke impulsbryter)

for å sjekke om noen av lyskildene er defekt og må byttes

2. Lyset skal tennes automatisk når det blir mørkt

3. Lyset skal slukkes mellom kl. 24:00 og 05:00

Bruk f. eks. Elkoboken for å finne korrekte symboler

Prøv å tegne rekkeklemmer for det utstyret som står

utenfor skapet.

36

Asynkronmotorens temperaturklasser

Angir maksimal driftstemperatur for motorviklingene

Klasse A: 105C

Klasse E: 120C

Klasse B: 130C

Klasse F: 155C

Klasse H: 180C

Maksimal

omgivelsestemperatur

for alle klasser er 40C

37

Asynkronmotorens driftsarter

Ni driftsarter for å beskrive motorens driftsforhold

Belastet (N)

Tomgang (V)

Pause (R)

Starttid (D)

Elektronisk

bremsetid (F)

38

Trefasemotor koblet til to faser

Kun små motorer (< ca. 2kW)

Kondensator kobles i hht. skjema

Størrelse på kondensator

velges fra tabell

Driftskondensator

(ca 70% startmoment)

Startkondensator

(ca 150% startmoment)

39

40

Trefasemotorer med flere hastigheter

Motor med adskilte viklinger

2 hastigheter i flere forhold (1:2, 1:3, 1:4, …)

Dahlanderkoblet motor

2 hastigheter (1:2)

Kombinasjon av Y og ∆-kobling av flere viklinger

Koblingsbrett motor helt likt standard asynkronmotor

Styrestrømskjema til forveksling likt Y∆-vender

Kombinasjon av adskilte viklinger og Dahlanderkobling

3 hastigheter

Flerhastighetsmotorer er store og dyre

Erstattet av standard asynkronmotor styrt med

frekvensomformer

41

Start av motor med adskilte viklinger 42

Dahlanderkoblet motor 43

Manuell Y/∆-vender 44

Nytt bilde

Kobling av bimetallrele til 2 faser

Forskjellige festebraketter (fot/flens) på motorer

45