elektri Čni strojevi - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~dkuhinek/nids_daliborkuhinek/1...

ELEKTRIČNI STROJEVI

• strojevi – asinkroni, sinkroni, istosmjerni

•Asinkroni se pretežito koriste kao motori, sinkroni kao generatori (ima i sinkronih motora)

ASINKRONI STROJEVI• slaba prilagodljivost brzine vrtnje (bez frekvencijskih pretvornika)

• uz frekvencijske pretvara če mogu se dobiti svojstva kao kod istosmjernih moto ra(može se dobiti odre đeni moment pri odre đenoj brzini vrtnje)

• svaki od njih može raditi kao generator ili motor

• no upotreba frekvencijskih pretvornika uzrokujeležajne struje (posebni izolirani ležajevi) i poten cijalno zagrijavanje nekih dijelova stroja(temperatura nekog dijela stroja može premašiti tem peraturni razred)

• velika struja pokretanja, obi čno u rasponu od (6-10) od nazivne vrijednosti

•upušta č – smanjenje napona prije pokretanja– nedostatak – manji moment stroja (možda se ne će pokrenuti)

ASINKRONI MOTORI

• najrašireniji pogoni

• rotiraju će magnetno polje (stator) • jednostavno održavanje

• broj okretaja vezan uz broj pari polova motora i frekvencij u mreže

• pogodni za eksplozivnu atmosferu

• rotor bez kontakata

•namoti me đusobno pomaknuti za 120°

ROTIRAJUĆE MAGNETNO POLJE (TROFAZNOG STATORA)

• limovi - gubici (kao transformator)

• namoti statora umetnuti u utore

•broj namotaja namota odre đen s U a presjek sa ΙΙΙΙ

rotiraju će magnetno polje satora za trofazni sustav

MOMENT VRTNJE I KLIZANJE (ROTORA)

• stator kao primar

• rotor od limova - gubici (kao transformator) • po obodu namoti (vodi či) umetnuti u utore

• rotor kao sekundarmotor kao transformator ⇒

brzina vrtnje magnetnog polja60

s

fn

p

⋅=

u trenutku priklju čenja teče ΙΙΙΙ20 uz

p – broj pari polovaza dvopolni stroj i 50 Hz n=3000 min -1

220

2220 XRZ ++++==== i 202020 2 a konst. LfLXR ⋅⋅⋅⋅============ ππππωωωω

Z2

zbog ΙΙΙΙ20 i ΦΦΦΦ⇒ F ⇒ M ⇒ vrtnja rotora ⇒ ↓↓↓↓ f induciranog U u rotoru

zato se rotor uvjek vrti sporije od sinkrone brzine - klizi

za n = ns ⇒ nema induciranog U ⇒ nema ΙΙΙΙ2⇒ nema F ⇒ M ⇒ zaustavljanje rotora

s

s

nnn

s−−−−====

(((( )))) sEfE ⋅⋅⋅⋅====−−−−==== 2002 ωωωωωωωω

2

22 Z

E====ΙΙΙΙ222222 22 LfsLfLX ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅======== ππππππππωωωω2

2222 XRZ ++++====

• f2 - f induciranog napona u rotoru • f - mrežna f • E20 - inducirani napon pri uklju čenju

klizanje

klizanje u pokretanju 10 ====

−−−−====s

s

nn

s klizanje pri sinkronoj brzini vrtnje 0====−−−−====s

ss

nnn

s

U rotora pri pokretanju (zako čeni rotor) 11

220 E

NN

E ⋅⋅⋅⋅==== U rotora uz klizanje 11

22 E

NN

sE ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

Z rotora uz klizanje (((( ))))220

222 XsRZ ⋅⋅⋅⋅++++====

(((( ))))220

22

202

LsR

Es

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++

⋅⋅⋅⋅====ωωωω

ΙΙΙΙ

2

202 tg

RXs ⋅⋅⋅⋅====ϕϕϕϕ

ΙΙΙΙ rotora uz klizanje

220

202 ϕϕϕϕΙΙΙΙ sin

XE ⋅⋅⋅⋅====

pri pokretanjurotora je odnosno

(((( ))))220

22

22

LsR

Xssin

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++

⋅⋅⋅⋅====ωωωω

ϕϕϕϕ i

4 44U , N fφ= ⋅ ⋅ ⋅

struja za:- održavanje magnetskog polja- savladavanje trenja ležaja- hlađenje

nominalna struja

klizanjeoko 5%zanemarivo

klizanje

klizanje rotora

PRAZNI HOD

NOMINALNOOPTEREĆENJE

IZVEDBE MOTORA

kavezni kolutni

kavez rotora

kavezni rotor

kolutni motor - kao transformator u kratkom spoju

Kolutni motor kao zakretni transformator

UL1

UL2

U1

KAZALI ČNI PRIKAZ PARAMETARA MOTORA (kružni dijagram)

Struje motora

U

ΙΙΙΙ 0

ΙΙΙΙ K

y 2y

S

CRTANJE KRUŽNOG DIJAGRAMA

r

ΙΙΙΙ 0tangenta

iz ishodišta

određivanje nominalne struje

Podru čje rada asinkronog stroja

tangente

Snaga motora

tangenta

linija snage

paralelna sa

najveća snaga

Klizanje motora

tangentau toj to čci

paralelno

Moment vrtnje

linija momenta

tangenta

paralelna sa

najveći moment

međuovisnost momenta, brzine vrtne i klizanja asinkronog st roja

prekretni moment

točka ravnoteže

podru čje stabilnog rada

podru čje nestabilnog radaMm ↑↑↑↑; MT ↑↑↑↑; (Mm > MT) ⇒n ↑↑↑↑; (s ↓↓↓↓)

Mm ↓↓↓↓; MT ↑↑↑↑; (Mm > MT) ⇒ n ↑↑↑↑; (s ↓↓↓↓)

Mm ↓↓↓↓; MT ↑↑↑↑; (Mm < MT) ⇒ n ↓↓↓↓; (s ↑↑↑↑)

NAMA ZANIMLJIVO

PHM

prekretni moment

nM

PHI

nI

međuovisnost momenta i klizanja asinkronog motora

22120 3 ϕϕϕϕΙΙΙΙ cos'EP ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

2

1201 N

NEE ====

1

222 N

N' ΙΙΙΙΙΙΙΙ ====

22

22 3 RP g ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙ2202020 3 ϕϕϕϕΙΙΙΙ cosEP ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

snaga zako čenog motora je

fazni U fazna ΙΙΙΙ

i uz faktore snage statora i rotora 22 ϕϕϕϕϕϕϕϕ coscos' ====

snaga je

od toga su gubici u rotoru

scosEP ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== 220202g 3 ϕϕϕϕΙΙΙΙodnosno

ili 202 PsP g ⋅⋅⋅⋅====

a raspoloživa snaga gPPP 2202 −−−−====

moment motora je

(((( ))))(((( ))))

(((( ))))220

22

2

220

22

220

202 13XsR

Rs

XsR

EsEP

⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅−−−−⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅++++

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

ωωωω2P

M ====sn

kππππ2

6031

⋅⋅⋅⋅====(((( ))))220

22

22

201

XsR

REskM

⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====odnosno uz

ako se izrazi E20 kao2

120 k

UE ====

moment motora (((( ))))220

22

22

1

2

1

XsR

RUskk

M⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

ovisnost o naponu mreže

ovisnost o klizanju

pri stalnom klizanju15% ↓↓↓↓ U ⇒ 28% ↓↓↓↓ M

21

2

1 Ukk

k ⋅⋅⋅⋅====uz neki U1 može se pisati pa je (((( ))))220

22

2

XsR

RskM

⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

Mmax kada je 0====dsdM

a to se doga đa kada je 220 RXs ====⋅⋅⋅⋅ odnosno 2212 2 RLsfL ====⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== ππππωωωω

POKRETANJE TROFAZNIH MOTORA

Moment pokretanja

• pri pokretanju je motor u KS

• struje do 6 x ve će od nominalnih

• kod velikih snaga neke mreže to ne mogu podnjeti

• zato samanjenje struje pokretanja dodavanjem otpora (kolu tni)

R’’ > R’ > R ΙΙΙΙp’’ < 2 ΙΙΙΙn

Otpori rotora za pokretanje kolutnih motora

↑↑↑↑ ∑ R →→→→ Mmax bliže s =1 →→→→ lakše pokretanje, manje struje pokretanja

R’’’ > R’’ > R’ > R=0; R2 – otpor rotora

kolutni motori pogodni za teška pokretanja

Smanjenje struje pokretanja kaveznih motora

temelj - vrtložne struje

dvostruki kavezduboki utori

bronca

Al ili Cu

Priklju čak asinkronih motora

ΙΙΙΙ ΦΦΦΦ

0 1 2 34 5 6 7

JEDNOFAZNI ASINKRONI MOTORI

jedna faza i jedan svitak = pulsiraju će magetno polje

t

pulsiraju će magetno polje kao suma dva suprotno rotiraju ča magnetna polja

dva rotiraju ća polja =dva suprotna momenta

(svaki kao i kodtrofaznog motora)

mogu ća obasmjera vrtnje

potrebandodatnimoment

za pokretanje

pokretanje ru čnoili dodatnim poljem

kočnica

kočnica

motor

motor

nego kod trofaznihklizanje > motora pri jednakom

optere ćenju

prijemoment = 0 sinkrone

brzine

Mmax uz R i XL rotora jednaki

Moment i smjervrtnje

Pokretanje (okretno magnetno polje)

dva magnetna polja pod 90°prostorno i ≈≈≈≈ ππππ/2 vremenski

Raspored namota statora

glavni namotu 2/3 utora

pomo ćni namotu 1/3 utora

glavno polje

pom

oć

nopo

lje

pomo ću R pomo ću L pomo ću C

Pokretanje pomo ćnom fazom

pomo ćna faza do postizanja momenta > momenta tereta

(centrifugalna sklopka)

Trofazni motori prilju čeni kao jednofazni

manja snaga od nazivne

lošiji stupanjkorisnog djelovanja

motor za 400/231V smije jednofazno u ∆∆∆∆(fazni napon je 231V)

motor za 400/231V ne smije jednofazno u Y(treba me đufazni napon 400V a ima 231V

42% manje a dozvoljeno 15 % manje)NE MOŽE SE POKRENUTI!

samo u nuždi