54924218-zvijezda-trokut.pdf
TRANSCRIPT
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)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
mη
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
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
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
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
aϑ
ϑϑ∆RR
α
• Pri izradi prototipova se u stroj obično ugrađujutermoelementi, pa se zagrijanje u pojedinim dijelovimastroja mjeri direktno.
ISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEMjerenje zagrijavanja