laboratorija iz električnih mašina

Laboratorija iz električnih mašina

2. predavanje:Natpisna pločica električnih mašina

prema školskoj godini 2017/18

Natpisna pločica električne mašine

• Na natpisnoj pločici stoje osnovni podaci o mašini onazivnom (nominalnom) režimu rada

• Svaki podatak je za nešto važan; nema nevažnihpodataka

• Nominalni iznos svake od veličina sa natpisne pločicetreba shvatiti kao najveću vrednost koja se može imatiu trajnom radu

• Nominalne veličine su karakteristike mašine, odnosnoosobine njenih vitalnih delova

• Dajući neku nazivnu veličinu, proizvođač garantuje daje mašina u trajnom radu može podneti bez oštećenja

Natpisna pločica

• Mesto postavljanja: na kućištu mašine

Podaci na natpisnoj pločici –primer asinhroni motor

• Naziv proizvođača• Oznaka proizvođača (tipska oznaka)• Fabrički/identifikacioni broj• Nominalni napon• Nominalna struja• Nominalna snaga• Nominalna brzina obrtanja• Nominalna frekvencija• Nominalni faktor snage• Termička klasa izolacije• IP oznaka - stepen zaštite• IM oznaka – način montaže• S oznaka – predviđeni režim rada (vrsta pogona)• i drugi...

Tipska oznaka

• Svaki motor označen je tipskom oznakom koja daje osnovnepodatke o motoru u pogledu električne i mehaničke izvedbe

• Tipska oznaka sastoji se iz skupa slova i brojki čije je značenjeodređeno internim fabričkim standardom (te se stoga zanjihovo značenje mora konsultovati fabričko uputstvo)

Tipska oznaka - primer

Tipska oznaka– osna visina/ugradne mere -

• Tipska oznaka uvek sadrži podatak o osnoj visini mašine, jer onagotovo da određuje sve ostale gabaritne i ugradne mere/dimenzijemašine, koje su bitne za njenu zamenu

Tipska oznaka - primer

Nominalni napon

• Najviši napon koji se može dovesti i trajno zadržati izmeđukrajeva namotaja, a da pri tome ne dođe do proboja iliubrzane degradacije električne izolacije

• Kod mašina za naizmeničnu struju odnosi se na efektivnuvrednost napona

Nominalni napon• Odnosi se na dozvoljeni napon između priključaka/stezaljki

mašine (tzv. dovedeni napon)• Ukoliko je mašina naizmenična, trofazna, treba obratiti pažnju

na spregu namotaja (zvezda ili trougao). Za spregu zvezdanominalni napon je ~1.73 (√3) puta veći u odnosu nanominalni napon namotaja u sprezi trougao (zato je zaspregu Y nominalni napon 400 V, a za spregu D istog motora230 V, vidi tablicu sa prethodnog slajda)

• Nominalni napon faze (faznog namotaja) jednak jenominalnom naponu naznačenom na natpisnoj pločici,ukoliko je sprega namotaja trougao, a ~1.73 puta manjiukoliko je sprega namotaja zvezda

Nominalni napon

• Električna izolacija razdvaja provodnik od zidova žleba u koji jeprovodnik položen

• Električna izolacija razdvaja posmatrani provodnik od drugihprovodnika

• Gubitak izolacije dovodi do kratkog spoja između pojedinihprovodnika, između namotaja, kao i kratkog spoja izmeđunamotaja i magnetskog kola ili kućišta mašine. Svaki odpomenutih incidenata dovodi do prekida rada i oštećenjamašine, i što je bitnije do ugrožavanja bezbednosti rukovaocamašinom

Nominalni napon• Električno polje koje postoji u izolaciji proporcionalno je

naponu napajanja• Karakteristika izolacije namotaja je nominalni napon Un

(nalazi se na natpisnoj pločici), kao i probojni napon Umax (nenalazi se na natpisnoj pločici). Treba razlikovati nominalninapon od probojnog, jer se ne odnose na iste karakteristikemašine.

• Probojni napon dovodi do momentalnog oštećenja izolacije.Jačina električnog polja u kritičnim delovima izolacionogmaterijala prevazilazi dielektričnu čvrstoću i dovodi dorazaranja izolacije. Proboj se manifestuje kao kratak spojizmeđu dva provodnika, krajeva namotaja ili kratak spojizmeđu namotaja i uzemljenih delova od kojih je mašinanačinenja.

Nominalni napon

• Nominalni napon je manji od probojnog• Dovođenje napona koji je veći od nominalnog, ali manji od

probojnog ne dovodi nužno do proboja• Uvećana jačina električnog polja koja se uspostavlja pri

naponima većim od nominalnog dovodi do ubrzanedegradacije karakteristika izolacionog materijala, odnosno dostarenja izolacije

• Ako se napon mašine zadržava u granicama nominalnog,očekivani životni vek izolacije prevazilazi dvadeset godina

• Smatra se da uvećanje napona iznad nominalnog za 8% (1,08Un) može prepoloviti životni vek izolacije

Nominalna struja• Najveća jačina struje kroz priključke namotaja koja se može imati u

trajnom radu, a da pri tome nema oštećenja, kvarova niti skraćenjaočekivanog životnog veka mašine

• Kod mašina za naizmeničnu struju, nominalna struja se odnosi naefektivnu vrednost struje u namotajima

• Nominalna struja se odnosi na jačinu struje kroz priključke namotaja(ne kroz same fazne namotaje; obratiti pažnju na spregu kodvišefaznih naizmeničnih mašina)

Nominalna struja

• Struja u namotajima mašine stvara Džulove gubitkeproporcionalne kvadratu struje. Toplota stvorena ovimgubicima uvećava temperaturu mašine. Povećanjetemperaturne razlike između površine (hlađenja) električnemašine i okoline dovodi do većeg odavanja toplotekonvekcijom, zračenjem i kondukcijom. Ravnotežno stanje seuspostavlja kada temperatura mašine poraste toliko da seodata toplota izjednačava sa ukupnim gubicima u mašini.

• Što su gubici u mašini veći, veća je i temperatura koja sedostiže u ustaljenom stanju

• Pojedini delovi i materijali električne mašine mogu bitioštećeni ukoliko se temperatura poveća preko kritične granice

Nominalna struja• Električna izolacija je načinjena od papira, staklenih vlakana,

laka ili drugih materijala• Ona razdvaja bakarne provodnike koji čine namotaje mašine

od metalnih, provodnih delova mašine, kao i od drugihprovodnika, i tako sprečava da navojci i namotaji dođu ukratak spoj

• Izolacija može biti oštećena ukoliko temperatura pređemaksimalno dozvoljenu vrednost za dati izolacioni materijal. Uvezi sa tim na natpisnoj pločici se naznačava klasa izolacijemašine.

• Npr. granična temperatura iznad koje dolazi do oštećenjaizolacije u termičkoj klasi A je 105 0C, dok je graničnatemperatura za izolaciju u termičkoj klasi F jednaka 155 0C.

Nominalna struja

• Kada u mašini postoji nominalna struja In, gubici čine da semašina zagreva tako da temperatura dostiže graničnuvrednost ali je ne prelazi. Ako bi u trajnom radu postojalastruja veća od nominalne, došlo bi do prekoračenja graničnetemperature (u stacionarnom stanju), do oštećenja izolacijenamotaja ili drugih vitalnih delova mašine čija je radnatemperatura ograničena (npr. do oštećenja stalnih magneta iferomagnetnih delova sinhronih mašina sa permanentnimmagnetima; ili neki mašinski delovi mašine među kojima suvratilo i kotrljajući ležajevi)

• Nominalna struja In je najveća jačina struje koja se možeimati u trajnom radu, a da pri tome nema oštećenja, kvarovaniti skraćenja očekivanog životnog veka mašine

Termičke klase izolacije

• Na slici su navedena dopuštena zagrevanja namotajaelektromotora prema IEC propisima (60034-1), merenaporastom otpora, za pojedine termičke klase izolacije, uzpodrazumevanu temperaturu rashladnog vazduha od 40 0C.

Nominalna snaga• Najveća snaga na izlazu mašine u trajnom radu, a da ne dolazi

do preopterećenja mašine u termičkom pogledu (vezano zatermičku klasu izolacije)

• Ukoliko se posmatra motor, to je najveća mehanička snagakojom se dati motor može opteretiti na vratilu u trajnom radu(ili predviđenom S režimu rada), a da ne dođe do pregrevanja,smanjenja životnog veka ili oštećenja mašine

• Ukoliko se razmatra generator, to je najveća električna snagakojim se dati generator može opteretiti na električnimizlaznim priključcima, a da ne dođe do pregrevanja, smanjenjaživotnog veka ili oštećenja mašine. Za mašine za naizmeničnustruju, daje se podatak o nominalnoj prividnoj snazi

• Za transformator to je dozvoljena snaga opterećenja napriključcima sekundarnog namotaja (prividna snaga)

Nominalna snaga• Primer. Asinhroni motor. Nominalna električna snaga je veća u

odnosu na datu nominalnu mehaničku snagu sa natpisne pločice.

• Na natpisnoj pločici se uvek naznačava nominalna izlazna snaga;odnosno dati podatak se odnosi na izlaznu snagu: kod motora, to jenominalna mehanička snaga kojom se trajno sme opteretiti navratilu, dok je kod generatora to nominalna električna snaga kojomse trajno sme opteretiti na izlaznim električnim priključcima

Sprega �:�� = 3�� =

= 3 ∙ 230 ∙ 3,3 ∙ 0,76 = 1000 � > 750 �Sprega Y:

�� = 3�� == 3 ∙ 400 ∙ 1,9 ∙ 0,76 = 1000� > 750 �

Gubici i stepen korisnog dejstva: �� = �� − �� = 1000 − 750 = 250 W

η� =��

��=

7501000 = 0,75

Nominalna brzina

• Nominalna brzina je ona pri kojoj se u namotajima nominalnopobuđene mašine indukuje elektromotorna sila jednakanominalnom naponu - kod mašina za jednosmernu struju isinhronih mašina

• Nominalna brzina je ona koju ostvaruje mašina kada jenominalno napajana pri nominalnom opterećenju (nom. snaziopterećenja) – kod asinhronih motora

Stepen mehaničke zaštite – IP oznaka• Stepen mehaničke zaštite određen je IP oznakom na natpisnoj pločici

mašine (IP = international protection) i dva karakteristična broja• To je stepen zaštite osoba (rukovaoca mašinom) od dodira delova pod

naponom i od stupanja u kontakt sa pokretnim delovima unutar kućišta,od prodiranja stranih tela i prašine, i zaštita mašine od štetnih efekatausled prodiranja vode.

• IP oznaku prate 2 cifre (po IEC standardu 60034-5)• Prva cifra označava stepen zaštite od prodora čvrstih tela (prašine), dok

druga cifra označava stepen zaštite od prodora tečnosti. Cifre se kreću od 0do 6.

• Npr.:– IP 00: ne postoji zaštita od stranih tela– IP 2X: kućište koje se zahteva u javnim instalacijama (sprečen prodor čvrstih

tela većih od 12 mm, “ne može se gurnuti prst u kućište”)– IP 44: najčešće u industriji; sprečava se prodiranje čestica većih od 1 mm i

zaštita od prskajuće vode sa svih strana (u novije vreme češće je IP 55)– IP 20: najčešće stepen zaštite za razvodne ormane

Stepen mehaničke zaštite – IP oznaka

Režim rada (vrsta pogona) – S oznaka• Predviđen režim rada, odnosno vrsta pogona za koju je

namenjena data mašina, naznačena je na natpisnoj pločiciprema IEC standardu oznakama S1...S10

• U nedostatku naznačenog režima rada (S oznake),pretpostavlja se da je predviđen kontinualan rad (S1)

• S1 označava rad sa konstantnim opterećenjem dovoljnogtrajanja da se dostigne termalna ravnoteža (konstantnatemperatura), odnosno trajni pogon sa konstantnimopterećenjem

Režim rada (vrsta pogona) – S oznaka

• S2 kratkotrajno opterećenje – vreme rada pod opterećenjemje kraće od potrebnog da se dostigne termička ravnoteža, iprate ga intervali u kojima je mašina rasterećena dovoljnogtrajanja da motor opet dostigne temperaturu ambijenta (ilirashladnog tela). 10, 30, 60 i 90 minuta su preporučeniintervali trajanja ciklusa sa opterećenjem. Npr. oznaka S2 60min.


• S3 intermitentni rad – sekvenca identičnih ciklusaopterećenja, koji uključuju intervale rada sa konstantnimopterećenjem, i intervale u kojima je mašina rasterećena (iliodspojena od napajanja). Intervali rada pod opterećenjem susuviše krataki da se dostigne termička ravnoteža. Polaznastruja nema značajan efekat na temperaturni porast.Standardne vrednosti ispune ciklusa opterećenjem su 15, 25,40 i 60%. Vreme trajanja jednog ciklusa je 10 min. Primeroznake je S3 25%.

Način montaže (izvedbeni oblici) – IM oznaka

• IM oznaka identifikuje predviđeni način motaže mašine,odnosno izvedbene oblike mašine. Pri predviđenoj montažimašine, na mehaničke delove (pre svega ležajeve) delujumehaničke sile u predviđenom smeru i iznosu. Od IM oznakezavise ležajevi kod mašina (nejednaka opterećenja usledpoložaja) pa stoga ta oznaka mora da se naglasi

• IM oznaku prate 2 (prema DIN 49250 standardu) ili 4 cifre(prema IEC 60034-7 standardu) koje ukazuju kako se mašinamehanički pričvršćuje za okolinu (podlogu)

• Generalno, postoje dva načina montaže: sa sopstvenimstopalima i prirubnička montaža sa mnogo podvarijanti jedne idruge

Način montaže (izvedbeni oblici) – IM oznaka

Primer: Mašina jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom

• Nazivna snaga: Pn = 12,5 kW• Nazivna brzina: nn = 1500 o/min• Nazivni napon (armature): Uan = 495 V• Nazivna struja (armature): Ian = 29,9 A• Nazivni napon pobude: Upn = 300 V• Nazivna struja pobude: Ipn = 2,18 A• Režim rada: S1 (kontinualan rad)• Termička klasa izolacije: F (porast temp.

105 0C, max. doz. temp. 155 0C)• Stepen zaštite: IP 23 (zaštita od objekata

većih od 12 mm u prečniku i od kapajuće vode)

• Način montaže: IM 1001 (sa stopalima, horizontalan položaj, IM B3)

Primer: Sinhrona mašina sa namotanim rotorom

• Nazivna snaga (prividna): Sn = 1286 kVA• Nazivna snaga (aktivna): Pn = 900 kW• Nazivni faktor snage: PF = 0,7• Nazivna brzina: nn = 1800 o/min• Nazivni napon (statora): Un = 600 V• Nazivna frekvencija: fn = 60 Hz• Nazivna struja (statora): In = 1237 A• Nazivni napon rotora, pobude: Upn = 55 V• Nazivna struja rotora, pobude: Ipn = 2,2 A• Termička klasa izolacije: H (porast temp. 125

0C, max. doz. temp. 180 0C)

Primer: Asinhroni motor (kavezni).• Nazivna snaga: Pn = 30,0 HP = 22 kW (1

HP = 0,735 kW)• Nazivni napon: Un = 460 V• Nazivna struja: In = 35,0 A• Nazivna frekvencija: fn = 60 Hz• Nazivna brzina: nn = 1765 o/min• Nazivni stepen korisnosti: 93%• Režim rada: S1 (CONT.)• Termička klasa izolacije: F (porast temp.

105 0C, max. doz. temp. 155 0C)• Servisni faktor 1.15 (motor može biti u

konstantnom preopterećenju u iznosu 15% nominalnog)

• Momentna karakteristika B prema NEMA standardu

Primer: Asinhroni motor, priključna kutija, povezivanje namotaja statora

Zadatak 1. vežbe• Određivanje (tačno, vrlo približno, orijentaciono, već prema raspoloživim

podacima) na osnovu natpisne pločice nominalnih vrednosti za:– Prividnu snagu (VA,) – Sn– Ulaznu snagu (W, meh., el.) – Pul, Pin, P1– Obrtni moment (Nm) – M, T– Sinhronu brzinu (o/min, rad/s) – n, Ω (ω) i broj pari polova – 2p (p)– Frekvenciju (Hz) u induktu, statoru, rotoru, ulaz, izlaz, primar, sekundar – f– Klizanje, apsoultno (o/min) ili relativno (%) – s– Snagu obrtnog polja i klizanja (W) – Pob, Ps– Stepen iskorišćenja (korisnost, stepen korisnog dejstva, rel. %) – η– Gubici (W) – Pg– Električnu snagu statora ili primara (VA ili W)– Električnu snagu rotora ili sekundara (VA ili W)– Snagu pobuđivanja (var) – Q, Pp– Reaktivnu (jalovu) snagu (var) – Q; da li mašina uzima ili odaje; reaktivnu

komponente struje (A) – Iq– Parametara ekvivalentne šeme– I drugih podataka...

Za vežbanje- slično pitanje se može očekivati na ispitu -

• Na osnovu date natpisne pločice dati odgovore na sledeća pitanja:– O kojoj vrsti mašine je reč (mašina jednosmerne struje ili naizmenična asinhrona ili

sinhrona; ako je jednosmerna da li je sa nezavisnom, rednom ili paralelnom pobudom; ako je asinhrona da li je sa kaveznim ili klizno-kolutnim rotorom; ako je sinhrona da li je sa namotanim rotorom ili sa stalnim magnetima)

– Da li je data mašina predviđena da radi kao motor ili generator– Koliko iznosi nazivni napon, struja, snaga (aktivna, reaktivna, prividna ako je nazimenična

mašina), moment, stepen korisnog dejstva, gubici, frekvencija (naizmenične mašine), faktor snage (naizmenične mašine), klizanje (asinhrone mašine) itd.

– Kojoj klasi izolacije mašina pripada i šta to znači– Koji stepen zaštite poseduje mašina, protumačite– Za koji način montaže je predviđena mašina, protumačite– Za koju vrstu pogona je predviđena mašina, protumačite– Šta još dodatno možete da zaključite na osnovu date natpisne pločice


• Napomena: ovde su date dve vrednosti brzine (1150 ob/min i 2000 ob/min), koje odgovarajudvema različitim vrednostima struje pobude (6,20 A i 2,65 A). Ovde se treba prisetiti upravljanjabrzinom motora jednosmerne struje, gde znamo da se veća brzina obrtanja iznad nominalnepostiže smanjenjem struje pobude uz konstantan, nominalan napon armature.

• Stoga date podatke o brzini i struji pobude treba tumačiti na sledeći način: Kada se pobuda motorapriključi na nazivni napon 240 V, odnosno kada se struja pobude podesi na nominalnu vrednost 6,3A, i kada se armatura motora dovede pod napon 550 V, a vratilo optereti snagom 150 HP (110 kW),motor će vući nominalnu struju 217 A, a vratilo će se obrtati nominalnom brzinom 1150 ob/min. Priistom opterećenju, ako se struja pobude smanji na vrednost 2,65 A, rotor će se obrtati sa (max.dozvoljenom) brzinom 2000 ob/min.


• Napomena: ovde je dato četiri reda nazivnih podataka (napon, frekvencija, struja, snaga, faktorsnage, stepen iskorišćenja, brzina, i klasa efikasnosti IE-CL).

• Prva dva reda se odnose na slučaj kada se dati motor povezuje na predviđenu mrežu učestanosti50 Hz; prvi red kada je motor spregnut u trougao Δ, drugi red su podaci za slučaj sprege zvezda Y

• Treći i četvrti red sadrže podatke mašine za slučaj napajanja mrežom učestanosti 60 Hz. Treći redse odnosi na ekvivalentnu snagu mašine pri 60 Hz za isto iskorišćenje mašine kao kada je napajanasa 50 Hz. Četvrti red se odnosi na nominalnu snagu mašine prema IEC standardu, kada je napajanamrežom učestanosti 60 Hz.

laboratorija iz električnih mašina

Documents