trofazni naizmeniČni sistemi trofazni naizmeniČni sistemi

TROFAZNI NAIZMENIČNISISTEMI

TROFAZNI NAIZMENITROFAZNI NAIZMENIČČNINISISTEMISISTEMI

Jedan namotaj obrće se ustranom magnetnom polju

Dva namotaja, postavljena pod90, obrću se zajedno u stranommagnetnom polju - dvofaznanaizmenična struja

U oba namotaja indukovaće senaizmenične ems istefrekvencije, koje su faznopomerene za ugao /2

JEDNOFAZNI SISTEM

DVOFAZNI SISTEM

Tri namotaja - međusobno postavljena pod uglom od 120

U namotajima se indukuju tri ems, koje su međusobno vremenskipomerene za T/3, a fazno za 2/3

TROFAZNI SISTEM

Danas su skoro svi generatori naizmenicne struje trofazni

Oni u svom pokretnom delu (rotoru) imaju tri posebna namotaja,pomerena medusobno za ugao od 120°, u kojima se indukuju tri emsfazno pomerene upravo za 120°, ili vremenski za trecinu periode

Kalemovi se obicno označavaju slovima R, S i T i svaki od njih definišejednu fazu

Trofazni sistem naziva se simetričnim, ili uravnoteženim ako su amplitudepojedinih faza međusobno jednake

)sin(2R tUu

)120sin(2S tUu

)240sin(2T tUu

0TSR uuu

Za simetričan trofazni sistem važi da je zbir ova fazna napona u svakomtrenutku jednak nuli (najmanji broj faza za koji važi ova osobina)

Omogućava ekonomično prenošenje kroz provodnike

Trofazni sistem u prenosu električne energijeTrofazni sistem u prenosu elektriTrofazni sistem u prenosu električčne energijene energije

U praksi na trofazne generatore priključuju se :- jednofazni potrošači (električne sijalice, grejalice, elektronski aparati, ...)- trofazni potrošači (elektromotori, trofazne električne grejalice, ...)

U sistemu prenosa električne energije, teži se:- smanjenju jačine struje po provodniku- smanjenju broja provodnika- povećanju ukupne prenesene snage

Za prenos veće snage potrebno je povećanje broja “kanala” za prenosenergije, odnosno broja provodnika, što značajno uvećava cenuelektrodistributivnih sistema

NEVEZANI TROFAZNI SISTEM - sistem trofaznog generatora sa trimeđusobno izolovana strujna kola

U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricneenergije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili sa 3 provodnika

Spajanje, odnosno vezivanje trofaznih sistema može se vršiti:- u spregu “zvezda”- u spregu “trougao”

Za prenos električne energije odkalemova generatora do potrošačapotrebno je 6 provodnika

Simetrični trofazni sistem spojen u “zvezdu” - dovoljan je samo jedanpovratni vod za sve tri faze NULTI PROVODNIK

Zajedničke tačke generatora (ili potrošača) - ZVEZDIŠTA

U slučaju simetričnog opterećenja kroz zajednički povratni vod ne tečestruja

TSR EEE

TSR RRR

Omogućen je prenos trostruko veće energije sa ukupno četiri provodnika

Kalemovi generatora u sprezi “zvezda”

Poceci svih kalemova vezani su u jednu tačku (tzv. nulta tačka)

Sa svakog drugog kraja kalema kreće po jedan, fazni (ili linijski)provodnik, a sa nulte tačke, nulti provodnik

Za prenos električne energije potrebno je 4 provodnika

Kod veze u zvezdu, naponi između pojedinih faznih provodnika inultog provodnika nazivaju se fazni naponi

Kalemovi generatora u sprezi “trougao”

Kalemovi su vezani tako da je jedan kraj jednog provodnika vezan započetak sledećeg, i tako redom

Za prenos električne energije potrebna su 3 provodnika

V220TSR UUU

Fazni napon je napon jedne faze (prema nuli)

V380RTSTRS UUU

Međufazni naponi su URS, UST i URT i oni su puta veći od faznih napona3

Njihova efektivna vrednost iznosi 380 V:

Linijski (međufazni) napon je napon između pojedinih faznih provodnika

Svi fazni naponi ravnomerno opterećene mreže jednaki su i za gradskumrežu iznose 220V efektivne vrednosti

Potrošači u trofaznom sistemu veza:

sprega “zvezda” sprega “trougao”

3fUU l 3fII l

fIIl fUU l

Fazna struja je struja jedne faze

Linijska (međufazna) struja je struja jednog voda trofazne linije

Ukupna SNAGA VIŠEFAZNIH SISTEMA jednaka je sumi snaga pofazama (bez obzira na vrstu sprege)

Ako se sa Pf označi aktivna snaga jedne faze:

cosfff IUP

U slučaju simetričnog trofaznog sistema, ukupna aktivna snaga jednakaje:

cos3 ff3f IUP

Kod veze "zvezda" jačina struje kroz nulti provodnik jednaka je nuli, alisamo pri ravnomernom opterecenju sve tri faze

U praksi, savršeno ravnomerno opterećenje faza teško se ostvaruje, pakroz nulti provodnik uvek protiče slabija ili jača struja

Struja kroz nulti provodnik, međutim, uvek je slabija od struja u linijskimprovodnicima, usled čega nulti provodnik može biti tanji, po čemu se onmože i prepoznati

ASINHRONI MOTORIASINHRONI MOTORIASINHRONI MOTORI

Princip rada asinhronih motoraPrincip rada asinhronih motoraPrincip rada asinhronih motora

Magnetno polje statora rotira

obrću se i njegove linije magnetne indukcije

usled rotirajućeg magnetnog polja, u namotaju rotora indukuju se struje

po Lencovom pravilu ove struje teže da zaustave magnet

rotor se obrće u istom smeru kao i rotirajuće polje statora

Kada rotor počne da se obrće - njegova brzina obrtanja manja je odbrzine obrtanja magnetnog polja statora

Ako bi se brzine obrtanja rotora i statora izjednačile

Linije magnetnog polja statora ne bi sekle namotaje rotora

U provodnicima rotora ne bi se indukovala struja

Nestala bi elektromagnetna sila i rotor bi počeo da se zaustavlja

Ako rotor počne da se zaustavlja, linije magnetne indukcije sekle birotor većom brzinom i opet bi se indukovale struje

Rezultat: brzina obrtanja rotora približno je jednaka brzini magnetnogpolja statora, ali je uvek manja od nje

Rotor i stator obrću se asinhrono

Za stvaranje obrtnog magnetnog polja potrebne su najmanje dvenaizmeniče struje, fazno pomerene jedna u odnosu na drugu

Neka stator ima dva fazna namotaj UX i VY (svaki fazni namotaj imasamo po jedan navojak dvopolno magnetno polje)

Magnetni polovi obrtnog N i S magnetnog polja obrću se zbog promenastruja u faznim namotajima

Dvopolno obrtno magnetno polje dobija se kada su provodnici faznihnamotaja UX i VY međusobno udaljeni za 1/2 unutrašnjeg obima statora,a struje u njihovim namotajima se fazno razlikuju za 90°

Trofazne struje stvaraju ravnomernije obrtno magnetno polje od dvofaznih

Stator ima tri fazna namotaja UX, VY i WZ (svaki ima po 4 provodnika četvoroplono magnetno polje)

Struje u faznim namotajima fazno se razlikuju za 120°

Osnovni delovi asinhronog motora:

STATOR - induktor - priključuje se na mrežu (najčešće trofazne struje) istruja u njegovim namotajima stvara obrtno magnetno polje

Stator je u obliku šupljeg valjka, na unutrašnjem obimu - žlebovi ukojima je namotaj statora

ROTOR - indukt - u njegovim provodnicima se indukuju struje I rotor po obimu ima žlebove - mogu biti različitog oblika Prema vrsti električnog kola rotora: kratkospojeni i namotani rotori

Obrtno magnetno polje kod asinhronog motora obrće se sinhronimbrojem obrtaja ns:

p

fn

60s

f - frekvencima pobudne struje (statora)p - broja pari magnetnih polova

Rotor asinhronog motora obrće se asinhronim brojem obrtaja n, koji jenešto manji od sinhronog broja obrtaja

Razlika između sinhronog i asinhronog broja obrtaja naziva se klizanjeasinhronog motora s, koje se najčešće izražava u procentima sinhronogbroja obrtaja ns:

%100s

s

n

nns

Nominalna vrednost klizanja pod punim opterećenjem reda je veličine:6% za male motore, 3% za srednje i 0,5% za velike motore

Najrasprostranjeniji od svih električnih motora:- ekonomičan je (u poređenju sa jednosmernim motorom)- lako se održava (nema četkica i komutatora)- robusan i u teškim uslovima rada (rad u eksplozivnoj atmosferi)- podnosi preopterećenja- pogodan za servo aplikacije- primena u širokom opsegu brzina

Nedostaci:- složena promena brzine rotora- nelinearna zavisnost momenta od brzine- problem pri puštanju u rad

SINHRONI MOTORISINHRONI MOTORISINHRONI MOTORI

Princip rada sinhronih motoraPrincip rada sinhronih motoraPrincip rada sinhronih motora

U namotaje STATORA (koji je ovde indukt) dovodi se trofazna struja izelektrične mreže (tri naizmenične struje iz mreže, efektivnih vrednosti Ia,koje su međusobno fazno pomerene za 120°)

Struje u statoru proizvode obrtno magnetno polje koje se obrće brzinom:

p

fn

60s

ROTOR je ili u obliku stalnog magneta(kod sinhronih motora male snage) ili jeu obliku pobudnog namotaja u koji sedovodi jednosmerna struja (Ip)

U normalnom pogonu, rotor se obrće zajedno sa obrtnim magnetnimpoljem stalnom brzinom obrtaja , motor je u sinhronizmusnn

Rotor ima veliku masu i inerciju, a obrtno polje rotira velikom brzinom, pamagnetni polovi polja statora i rotora ne mogu da se “zakače”

1) priključenjem drugog pomoćnog motora na njegovo vratilo

2) asinhronim pokretanjem - ako se u rotor ugradi dodatni (zaletni) kavez

3) sinhronim pokrtetanjem - postavljanjem pretvarača frekvencije izmeđumreže i motora

Brzine obrtanja sinhronog motora pri određenoj učestanosti imaju fiksnevrednosti u zavisnosti od broja polova motora - npr. pri f = 50Hz

p 1 2 3 4 5 6n [o/min] 3000 1500 100 750 600 500

Potrebno je rotor spolja pokrenuti i dovesti ga na sinhronu brzinu obrtanja,posle čega se on dalje obrće sopstvenim obrtnim momentom:

U zavisnosti od načina izvođenja rotora, sinhroni motori mogu biti:

Stator sinhronog motora po građi je identičan statoru asinhronog motora

a) sa cilindričnim rotorom b) sa istaknutim polovima

Tipičan izgled sinhronog motora velike snage (više stotina kW)

Sinhroni motori malih snaga - koriste se tamo gde je neophodnoprecizno i kvalitetno upravljanje (izuzetno su važni za primenu urobotici, alatnim mašinama i servopogonima)

Sinhroni motor može se upotrebiti za pokretanje izvozne mašine, zapokretanje kompresora, ventilatora i slično

Dobre osobine :- dobar faktor snage (služi za popravku faktora snage mreže)- visok stepen korisnog dejstva- izdržava znatna preopterećenja- neosteljiv je na varijacije napona

Nedostaci :- pokreće se specijalnim kratkopojenim namotajem na rotoru ili malim

asinhronim motorom- puštanje u rad zahteva sinhroniziranje- za pobudni namotaj potrebna je jednosmerna struja- broj obrtaja ne može se menjati- pri velikim preopterećenjima može ispasti iz sinhronizma i stati