2016.12.10 asynkronmotor kap05 v017

Sven Åge Eriksen

KAPITTEL 5KAPITTEL 8KAPITTEL 11

2016.12.10 – EKN 2014-2017 UNDERVISNING 3t

sven.age.eriksen@t-fk.no

www.fagskolentelemark.vgs.t-fk.no

EL-MASKINERVEKSELSTRØM

11:45 – 13:15 BOM13:30 – 16:00 SÅE

Versjon v17: 9/12-16

sven åge eriksen

http://www.slideshare.net/SvengeEriksen/20161210-asynkronmotor-boka-v013

EL-MASKINER VEKSELSTRØM

Kapittel 5 Asynkrone trefasemotorer – innledning

Kapittel 8Synkrongeneratorer Kapittel 10Asynkrone trefasemotorer

INNHOLD:Gjennomgang av fagstoff fra bokaFysisk forsøk: Lenz lovEksemplerBilderAnimasjonerVideofilmerØvingsoppgaver og løsningsforslag

Hva er en elektrisk motor ?

Hva er definisjonen på en elektrisk motor ?

Gå til neste side !

Hva er en elektrisk motor ?Hva er definisjonen på en elektrisk motor ?Diskuter med sidemannen / sidedamen.

Hva er definisjonenpå en elektriskmotor ?Svar:En maskin som omdanner elektrisk energi til mekanisk energi.

Hva betyr det at motoren er

asynkron ?

Gå til neste side !

Hva betyr det at motoren er

asynkron ?

Diskuter dette medsidemannen / sidedamen.

Svar:Rotoren i en asynkron motor roterer saktere enn magnetfeltet i statoren.

Det er det vi kaller for sakking.

Hva betyr det at motoren er

synkron ?

Gå til neste side !

Hva betyr det at motoren er

synkron ?

Diskuter dette medsidemannen / sidedamen.

Svar:Rotoren i en synkron motor roterer med samme turtall som magnetfeltet i statoren.

Det er det ikke sakking.

Hva betyr det at motoren er en kortslutningsmotor ?Hva i motorener kortsluttet ?

Gå til neste side !

Hva betyr det at motoren er en kortslutningsmotor ?Hva i motorener kortsluttet ?Diskuter dette medsidemannen / sidedamen.

Gå til neste side !

Kortslutnings ringer.

Svar:Lederne i rotoren er kortsluttet, derav navnet kortslutningsmotor.

OBS: Blekket er tatt ut av rotoren.

01.05.2023 Per Are Mellingen 22

Asynkron trefasemotor:

Koblingsboks:

Rotor:

Aksel:

Kile og kilespor:

Stator:

Vifte

Kulelager

Viftedeksel

Kjøleribber:

Hus

Begreper:

Rotorturtall

Dreiefeltturtall

Turtallet til statordreiefeltetStator beveger seg ikke. Boka bruker derfor ikke «statorturtall», men altså dreiefeltturtall eller turtallet til statordreiefeltet.

Rotor

Stator

Rotor

Side 78

Asynkronmotor, er en kortslutningsmotor som drives av et roterende elektrisk felt, men hvor rotor ved belastning får en langsommere hastighet enn det roterende feltet (sakking). Statoren er lik den i synkronmotoren og mates vanligvis med 3-fase spenning.

https://snl.no/asynkronmotor

Rotoren i den vanligste utførelsen, kortslutningstypen, har ingen elektriske kontakter og er derfor både driftssikker og billig å produsere; rotorviklingen er erstattet av staver av kobber og aluminium som er kortsluttet i begge ender.

https://snl.no/asynkronmotor

Jo mindre belastningen på motoren er, jo mer vil turtallet på rotoren nærme seg statorfeltets hastighet. Men samtidig faller dreiemomentet raskt mot null, slik at den aldri oppnår synkront turtall.

https://snl.no/asynkronmotor

https://snl.no/asynkronmotor

https://snl.no/asynkronmotor

Asynkronmotorer av kortslutningstypen får fullt tilslag straks den koples til nettet, noe som medfører svært høy startstrøm. Denne kan reduseres ved bruk av Y/D-vender (stjerne/trekant-vender).

https://snl.no/asynkronmotor

Asynkronmotoren kan også være utført med sleperinger og justerbare motstander i rotorkretsen, noe som gjør det mulig å oppnå myk start og variabel hastighet. For turtallsregulering kan asynkronmotorer også leveres i utførelse med valgbart poltall, såkalt dahlanderkopling. En annen mulighet for turtallsregulering er å benytte moderne tyristorbasert frekvensomformer

https://snl.no/asynkronmotor

Ved å bytte om to faser på koplingsbrettet får motoren motsatt rotasjonsretning. Mindre asynkronmotorer kan også drives med vanlig 230 V énfaset vekselstrøm. Den nødvendige faseforskyvningen for det roterende feltet ordnes da med en kondensator.Den enkle kortslutningstypen er overlegent den mest brukte elektriske motoren i dag.

https://snl.no/asynkronmotor

Side 78

Side 79

Side 78

Sleperingen har kontakt 360 grader

Side 79

Neste slide: Forsøk som viser Lenz lov.

Gjøre forsøk som viser Lenz lov:

Vise Lenz lov i praksis med et kobberrør og en magnet. Magneten snues 180 og gjenta forsøket. ̊

Forsøk som beviser Lenz lov:

Vise Lenz lov i praksis med kobberrør og magnet. Magneten snues 180 og gjenta forsøket. ̊

Når magneten beveger seg nedover i kobberrøret, induseres strøm i kobberrøret. Denne strømmen setter opp et motsatt magnetfelt som prøver å motvirke bevegelsen til magneten.

Lenz' lov – WikipediaLenz' lov sier at en indusert strøm har en slik retning at de kreftene som oppstår vil motvirke inngrepet som induserer strømmen. Lenz' lov er helt sentral innenfor elektromagnetisk induksjon, og gir opphavet til minusfortegnet i Faradays lov. Lenz' lov ble formulert av fysikeren Emil Lenz i 1834.

https://no.wikipedia.org/wiki/Lenz'_lov

Lenz lov:

Side 80

VIKTIG: Vi snur dreieretningen til et dreiefelt dersom vi bytter om to av de tre tilførselsledningene. Da vil rotoren også endre dreieretningen.

Side 80

Side 80

Vi kan bytte om to av de tre tilførselsledningene i koblingsboksen eller i støpselet for å snu dreieretningen.

Side 80

Side 80

Svar:Rotoren i en asynkron motor roterer saktere enn magnetdreiefeltet i statoren.

Det er det vi kaller for sakking.

Absolutt sakking:Forskjellen mellom dreiefelt- turtallet og rotorturtallet.

Relativ sakking: Forholdet mellom den absolutte sakkingen og turtallet til statordreiefeltet.Normal verdi: 1% til 8%

Symbol- og formeloversikt for sakking:

n = rotorturtallns = dreiefeltturtallet eller det synkrone turtallets = relativ sakking, dvs forholdet mellom den absolutte sakkingen og turtallet til statordreiefeltet.

s = n = ns (1 – s)

Sammenheng mellom poltall, frekvens og dreiefeltturtall:

n = rotorturtall

ns = dreiefeltturtallet eller det synkrone turtallet f = frekvens p = antall polpar (3 spoler er lik 1 i poltall)

ns = (ns i runder/s) ns = (ns i runder/min)

Oppgaver i sakking:Sakkingen s = 4% (relativ sakking)Frekvensen f = 50 HzPoltallet er p = 1Dreiefeltturtallet er ns = 3000 rpm

Hva er rotorturtallet n ?

Svar:Rotorturtallet n = ns · (1-s) =

3000 rpm · (1 - 0,04) =3000 rpm · 0,96 = 2880 rpm

Oppgaver i sakking:Sakkingen s = 4% (relativ sakking)Frekvensen f = 50 HzPoltallet er p = 3

Hva er rotorturtallet n ?

Svar: Vi må først finne dreiefeltturtallet ns ns = = 16,67 Hz Gjør om til rpm: ns = 16,67 · 60 = 1000 rpm

Rotorturtallet n = ns · (1-s) = 1000 rpm · (1 - 0,04) =1000 rpm · 0,96 = 960 rpm

OBS: Her er s = sakking, ikke sekunder

Oppgaver i sakking:Sakkingen s = 4% (relativ sakking)

Poltallet er p = 1Dreiefeltturtallet er ns = 3000 rpm

Hva er rotorturtallet n ?

Svar: Vi må først finne dreiefeltturtallet ns ns = = 25 Hz Gjør om til rpm: ns = 25 · 60 = 1500 rpm

Rotorturtallet n = ns · (1-s) = 1500 rpm · (1 - 0,04) =1500 rpm · 0,96 = 1440 rpm

OBS: Her er s = sakking, ikke sekunder

f = frekvens (Hz)p = antall polpar (stk)

Side 81

Oppgave:

Se tverrsnitt av motor:Frekvensen f = 50 HzHva er dreifeltturtallet ns ?

EKSEMPEL PÅ BEREGNING AV ROTORFREKVENS:

Animasjon av virkemåte til induksjonsmotor

STATORSTRØM

DREIEMOMENT

Side 87

Side 87

Side 87

Side 87

Side 87

Side 88

Side 88

Side 88

Side 88

ASYNKRONMOTORENS MERKESKILT

Verdier ved full last.

Side 89

Motoren må stjernekobles for den høyeste angitte spenningen.

Motoren må trekantkobles for den laveste angitte spenningen.

Side 89

Side 89

Side 90

Side 90

Side 90

Moment Ti =

Når frekvensen er konstant, er momentet til en asynkronmotor proporsjonal med kvadratet av den påtrykte spenningen.

Side 90

Side 90

Side 91

01.05.2023 Per Are Mellingen 98

Virkningsgrad η =

Side 93

Side 93Øvingsoppgave 1, kapittel 5, side 93:

Side 93Øvingsoppgave 1, kapittel 5, side 93:

Løsning:Antall polpar = antall poler / 2 = 6/2 = 3 polpar

Side 93Øvingsoppgave 1, kapittel 5, side 93:

Løsning:Antall polpar = antall poler / 2 = 6/2 = 3 polparDreiefeltturtall ns = (50Hz · 60 s/min) /3 = 1000 rpm

Side 93Øvingsoppgave 1, kapittel 5, side 93:

Løsning:Antall polpar = antall poler / 2 = 6/2 = 3 polparDreiefeltturtall ns = (50Hz · 60 s/min) /3 = 1000 rpmAbsolutt sakking = ns – n = 30 rpm

Side 93Øvingsoppgave 1, kapittel 5, side 93:

Løsning:Antall polpar = antall poler / 2 = 6/2 = 3 polparDreiefeltturtall ns = (50Hz · 60 s/min) /3 = 1000 rpmAbsolutt sakking = ns – n = 30 rpmSakking s = (ns – n)/ns = 30/1000 = 0,03 = 3%

Side 93Øvingsoppgave 1, kapittel 5, side 93:

Løsning:Antall polpar = antall poler / 2 = 6/2 = 3 polparDreiefeltturtall ns = (50Hz · 60 s/min) /3 = 1000 rpmAbsolutt sakking = ns – n = 30 rpmSakking s = (ns – n)/ns = 30/1000 = 0,03 = 3%Rotorstrømfrekvens f2 = s · f1 = 0,03 · 50Hz = 1,5Hz

Side 93Øvingsoppgave 2, kapittel 5, side 93:

Side 93Øvingsoppgave 2, kapittel 5, side 93:

Løsning:Antall polpar = antall poler / 2 = 4/2 = 2 polpar

Side 93Øvingsoppgave 2, kapittel 5, side 93:

Løsning:Antall polpar = antall poler / 2 = 4/2 = 2 polparDreiefeltturtall ns = (50Hz · 60 s/min) /2 = 1500 rpm

Side 93Øvingsoppgave 2, kapittel 5, side 93:

Løsning:Antall polpar = antall poler / 2 = 4/2 = 2 polparDreiefeltturtall ns = (50Hz · 60 s/min) /2 = 1500 rpm

Rotorturtallet n = ns (1-s) = 1500 rpm · (1-0,04) = 1500 rpm · 0,96 = 1440 rpm

Side 95

Side 95

Side 95

Side 96

Side 96

115

Stjerne

Trekant

Koblingsboksen og forlegningen av viklingene:

01.05.2023 Per Are Mellingen 117

Virkningsgrad η =

01.05.2023 Per Are Mellingen 118

Merkeskilt

01.05.2023 Per Are Mellingen 119

AC-trefase-kurve

ASYNKRONMOTORENS MERKESKILT

Merkeskiltet inneholder opplysninger om hvordan motoren er bygget, om hva slags påkjenninger den er beregnet for, og om motorens elektriske egenskaper. Merkeskiltet skal gi opplysning om motoren er beregnet for 3 fase- eller for 2 fase- drift.

ASYNKRONMOTORENS MERKESKILT

Motorens avgitte effekt P2 ved full last er oppgitt på merkeskiltet.  (Her 1,6 KW ) Motorens tilførte effekt P1 ved full last kan regnes ut ved hjelp av opplysninger på merkeskiltet

ASYNKRONMOTORENS MERKESKILT

=

=

og η

Motorene kan være beregnet på andre spenninger.  Det er vanlig å benytte stjernekopling for den høyeste spenninga, og trekantkopling for den laveste.

MOTORENS MERKESKILT:

A: Hvor stor strøm er denne motoren laget for å kunne trekke når spenningen er 230 V?

A: Hvor stor strøm er denne motoren laget for å kunne trekke når spenningen er 230 V?Svar: 10,9A