asinkroni strojevi

ASINKRONI STROJEVI

Asinkroni strojevi

Električni stojevi od kojih se rotor vrti brzinom koja malo odstupa od brzine okretnog

magnetskog polja statora zovu se asinkroni strojevi.

Ako se rotor asinkronog stoja pogoni nadsinkronom brzinom vrtnje (rotor ima veću brzinu

vrtnje od okretnog magnetskog polja statora), tad stroj radi kao generator – samo zajedno sa

sinkronim generatorom ili uz pomoć kondenzatora,

a ako se pogoni podsinkronom brzinom vrtnje (rotor ima manju brzinu vrtnje od okretnog

magnetskog polja statora), tad stroj radi kao motor tkz. indukcijski motor.

Konstrukcija asinkronog motora

Statorski namot

Oblici statorskih utora asinkronih motora

Namoti mogu bili petljasti ili valoviti, a prema simještaju u utore jednoslojni ili dvoslojni.

Priključna kutija asinkronog motora

Prespajanje statorskog namota u priključnoj kutiji

Rotorski namot asinkronog motora – kavezni namot

Ako je namot neizoliran smješten u utore (nema izolacije između štapova i utora, odnosno

jezgre rotora), prema slici , međusobno spojen na čeonim stranama kratko spojenim prstenom,

dobiva sc kratko spojeni rotor – kavezni namot

O obliku utora ovis efekat potiskivanja struje –

Važno kod motora iznad 15 kW (1500 min-1)

Rotorski namot asinkronog motora – kolutni motor

(meki start, kod većih pogona, nepouzdan)

Rotor ima sličan namot kao i stator, trofazni namot uložen u utore ( zavoji namota međusobno

su izolirani, a također su izolirani prema utorima, odnosno jezgri rotora) i spojen je

u zvijezdu kojoj su tri izvoda spojena na prstenove,

Trofazni asinkroni motori

Okretno magnetsko polje

Nadomjesna shema jedne faze asinkronog motora

Nadomjesna shema asinkronog kaveznog motora

Teorija rada asinkronog kaveznog motora

- Struje koje poteku iz mreže u namote statora bit će, zbog simetrije, međusobno razmaknute u

fazi, kao i naponi, za kut od 120°

- Simetrične struje u simetričnome trofaznom namotu daju okretno protjecanje koje stvara u

zračnom rasporu okretno polje magnetske indukcije B.

- Raspored indukcije u rasporu (koji je, pretpostavlja se, sinusoidni) inducira u namotima statora

trofazni sustav napona koji mora biti upravo takav da drži ravnotežu trofaznom sustavu napona

mreže (uz zanemarenje djelatno otpora i rasipne reaktancije primara)

332211 UEUEUE ,,


Ako je stator priključen na brodsku mrežu, a rotorski je namot otvoren i ne vrti se s

rotorom, isto okretno polje koje inducira napone u namotima statora inducirat će napone i u

namotima rotora.

Brzina kojom se okretno polje vrti prema vodičima statora ista je kao i prema vodičima

rotora, tj. frekvencije struje u rotoru i statoru su jednake.

12 ff

112212 NNEE :: n faktor namota


Ako se zatvore rotorski namoti, inducirani naponi potjerat će u rotoru struje.

22

222 XRZ 2

222

22

XR

EI

Struje u rotoru izazivaju sile na vodiče koji stvaraju moment vrtnje rotora:

22 cos IkM

Brzina vrtnje rotora rast će i postići će sinkronu brzinu vrtnje umanjenu za klizanje s..

p

fnnssnn sss

12

601

)( 100

s

s

s

s

n

nnsili

n

nns %


Kad rotor stoji (n = 0), klizanje je jednako jedan (s = 1). Kad mu se brzina povećava,

klizanje opada i postaje nula (s = 0) onda kada se rotor vrti sinkronom brzinom ( n = n), tj. kad je

brzina rotora jednaka brzini okretnog polja.

Kad rotor stoji, frekvencija rotoru induciranog napona jednaka je statorskoj (primarnoj)

frekvenciji . Ako se rotor vrti u smjeru okretnog polja, sve manje zaostaje za njim, pa frekvencija

rotora (sekundara) pada proporcionalno s klizanjem, tj. iznosi:

12 fsf 22120 444 NfE . 202 EsE

Kako pada frekvencija, napon i struja rotora, tako pada i moment rotora. Motor se ubrzava

Sve dok se moment motora ne izjednači sa momentom tereta.

Momentna karakteristika asinkronog motora

Momentne karakteristike trofaznog asinkronog motora

pM (n = 0, s = 1) potezni (ili pokretni) moment

npM maksimalno (ili prekretno) klizanje

n

nnn

n

PPM

2

60

(3 8)k nI I

nazivni moment motora

potezna struja motora

0I Struja praznog hoda 20-30 % nazivne struje ( za male motore 40-60%)

Odnos djelatne snage (djelatne struje) motora prema prividnoj snazi (struji brodske mreže)

označava se kao faktor snage .

Faktor snage pri nazivnom opterećenju ovisi o veličini i naponu motora i iznosi približno 0,75 do

0,90. Veći motori s istim brojem polova imaju bolje faktore snage. Jednako tako, brzohodni imaju

bolje faktore snage nego sporohodni.

cos

S padom opterećenja smanjuje se faktor snage i osobito je nepovoljan uz opterećenja manja

od polovice nazivnoga.

Omjer predane i primljene djelatne snage predstavlja korisnost motora

U srednjih trofaznih asinkronih kaveznih motora korisnost iznosi od 0,80 do 0,90, dok kod velikih

raste i do 0,95, a kod malih pada do 0,70.

Faktor snage i korisnost asinkronog motora

Pokretanje kaveznog motora

Izravno pokretanje ostvaruje se izravnim priključkom statorskog namota na puni napon brodske

mreže. – samo motori male snage

Neizravno pokretanje ostvaruje se različitim napravama koje su ugrađene između statorskog

namota i brodske mreže. Sve one imaju zadaću da smanje struje pokretanja gotovih motora .

- Zvijezda – trokut spoj

- Softstart uređaji (energetska elektronika)

Pokretanje pomoću spoja zvijezda- trokut

(samo za motore koji trajno mogu raditi u trokut spoju)

Pokretanje preklopkom zvijezda-trokut može se

upotrijebiti samo za pokretanje motora namijenjenih

za trajni rad u spoju trokut.

Osniva se na činjenici da statorski namot spojen u

zvijezda-spoj dobiva za puta manji napon nego

spojen u trokut-spoj.

3

Proporcionalno naponu smanjuje se i struja, no

istodobno smanjuje se i potezni moment, i to

proporcionalno naponu na kvadrat.

Pokretanje pomoću spoja zvijezda- trokut

Motor namijenjen za rad pri nazivnom naponu u zvijezda spoju ne smije se priključiti na isti

napon spojen u trokut.

Obratno, motor određen za rad u spoju u trokut smije se priključiti na mrežu istog napona

spojenog u zvijezdu. Napon je po fazi pri tome za puta manji. pa motor nije zasićen.

Regulacija brzine vrtnje

)()( sp

fsnn s 11

Brzina vrtnje može se mijenjati promjenom sinkrone brzine, a ona se mijenja promjenom

frekvencije i promjenom broja pari' polova, te promjenom klizanja koje kod određenog

momenta tereta ovisi o priključenom naponu.

konstf

U

Između brodske mreže i asinkronog motora uključi pretvornik frekvencije (tiristorski sklop) koji

će davati napon promjenjive frekvencije

Takva regulacija frekvencijom i naponom omogućuje kontinuiranu promjenu brzine vrtnje u

granicama od nule do trostruke nazivne brzine vrtnje, sigurnost regulacije je velika

Regulacija brzine vrtnje ostvaruje se i promjenom broja pari polova na statoru motora. To se

Izvodi na dva načina: s dva neovisna statorsaka namota različitog broja pari polova ili s jednim

statorskim namotom koji se prespaja na različite brojeve pari polova.

Regulacija brzine vrtnje asinkronog motora

Momentne karakteristike trofaznog asinkronog kaveznog motora

pri promjeni frekvencije i napona

Regulacija brzine vrtnje promjenom pari polova

Regulacija brzine vrtnje promjenom klizanja

Regulacija brzine vrtnje trofaznog asinkronog kaveznog motora dade se postići promjenom

klizanja, odnosno promjenom priključenog napona- ograničeno područje regulacije

Trofazni kolutni motor – regulacija brzine

Trofazni asinkroni kolutni motori prikladni su ondje gdje nisu dopušteni veliki udarci struje

pokretanja, gdje su teški uvjeti pokretanja koji zahtijevaju veliki potezni moment motora i gdje

je potrebna kontinuirana regulacija brzine vrtnje u uskom području bez posebnih izvora

promjenjive frekvencije.

Trofazni kolutni motor – regulacija brzine

Ovisnost rotorske struje o otporu i klizanju

kolutnog motora

Utjecaj otpora na momentnu karakteristiku

kolutnog motora

Gubici asinkronog motora

vtdCuFeCu PPPPPPg 221

PCu – gubici u bakru statora;

PFe – gubici u željezu statora;

PCu2 – gubici u bakru rotora;

P2d - snaga koja se uzima preko kilznih koluta;

Pt+v – snaga pretvorena u gubitke trenja i ventilacije.

gPPP 1211

11

P

P

P

PP gg

Mehanička snaga na osovini

asinkronog motora je:Korisnost se računa prema izrazu

asinkroni strojevi

Documents