Read Asinhrone masine text version

ELEKTRICNE MASINE

Asinhrone masine

Uvod

Asinhrona masina je tipicnan predstavnik elektricne masine male i srednje snage koja se obicno pravi u velikim serijama. Prednosti asinhrone masine u odnosu na ostale vrste elektricnih masina su: niza cena, jednostavnost konstrukcije, manji momenat inercije, robusnost, pouzdanost, sigurnost u radu i lako odrzavanje. Nedostaci su vezani za uslove pokretanja i mogunost regulisanja brzine obrtanja u sirokim granicama.

Uvod

Razvoj pretvaraca energetske elektronike i primena mikroprocesora ih je ucinila konkurentnim i u podrucju pogona sa promenljivom brzinom obrtanja, gde su se ranije iskljucivo koristile masine jednosmerne struje.

Osnovni delovi

Osnovni elementi asinhrone masine su:

1. 2.

mirujui deo (stator) i stator obrtni deo (rotor). rotor Stator se sastoji iz magnetnog kola i namotaja.

Magnetno kolo je sacinjeno od tankih i meusobno izolovanih feromagnetnih limova, koji su po unutrasnjoj strani ozlebljeni. U zlebovima statora je smesten pobudni namotaj. Namotaj je trofazni, spregnut u zvezdu ili trougao. Poceci i krajevi namotaja pobude (statorski namotaji) su izvedeni u prikljucnu kutiju masine.

Osnovni delovi

Zleb Magnetno kolo

Feromagnetni lim statora

Postavljanje pobudnog namotaja

Izgled statora asinhrone masine

Osnovni delovi

Osnovni delovi

Prikljucna kutija asinhrone masine

Osnovni delovi

Citav stator se stavlja u kuiste masine, koje je kod manjih masina obicno izliveno od aluminijuma ili livenog gvoza. Spolja su postavljena rebra radi poveanja povrsine hlaenja. Ventilator je ugraen na vratilu i odnosi toplotu sa povrsine kuista. Na donjem delu kuista asinhrone masine nalaze se stopala za pricvrsenje masine za podlogu.

Osnovni delovi

Rotor se sastoji iz magnetnog kola i namotaja.

Magnetno kolo je sacinjeno od tankih i meusobno izolovanih feromagnetnih limova, koji su po spoljasnjoj strani ozlebljeni. U zlebovima rotora je smesten namotaj rotora.

Zleb Feromagnetni lim rotora

Osnovni delovi

Namotaj rotora se izvodi na dva nacina i to kao kavezni (kratkospojeni) i namotani (sa prstenovima). U tom smislu se i asinhrone masine dele na dve grupe i to na:

asinhrone masine sa namotanim rotorom (sa kliznim prstenovima) i asinhrone masine sa kaveznim (kratkospojenim) rotorom.

Osnovni delovi

Asinhrona masina sa namotanim rotorom

U zlebove rotora je postavljen trofazni namotaj. Ako je namotaj spregnut u zvezdu onda se tri kraja spoje u neutralnu tacku, preostala tri kraja se izvode do tri klizna prstena, izolovana meusobno i od vratila. Na klizne prstenove nalezu cetkice koje su u vezi sa trofaznim rotorskim otpornikom koji se cesto naziva otpornik za pustanje u rad. Posto je rotorski otpornik potreban samo za pustanje u rad, nakon toga se cetkice se podizu i namotaj rotora se kratko spaja preko odgovarajueg ureaja.

Osnovni delovi

Asinhrona masina sa namotanim rotorom

Osnovni delovi

Asinhrona masina sa namotanim rotorom

Magnetno Magnetno kolo kolo Klizni prstenovi Klizni prstenovi

Zlebovi Zlebovi

Rucka za kratko spajanje namotaja rotora

Osnovni delovi

Asinhrona masina sa kaveznim rotorom

Namotaj rotora je znacajno razlicit ­ podsea na kavez (otuda potice i naziv). Kod motora manjih i srednjih snaga je izliven od aluminijuma i kratko spojen, a kod motora veih snaga je izraen od neizolovanih bakrenih stapnih provodnika, koji se na bocnim stranama kratko spajaju sa po jednim prstenom. U oba slucaja, kratkospojeni rotor nema mogunost spoljnjeg elektricnog pristupa.

Osnovni delovi

Asinhrona masina sa kaveznim rotorom

Provodnici rotora

Prsten za kratko spajanje

Osnovni delovi

Asinhrona masina sa kaveznim rotorom

Ova konstrukcija rotora je neuporedivo prostija u odnosu na konstrukciju namotanog rotora i jeftinija je. Sigurnost u radu je mnogo vea i ne zahtevaju rotorske otpornike. Nedostatak asinhronih masina sa kaveznim rotorom je losa karakteristika prilikom pustanja u rad (polazna karakteristika). Ista se ogleda u prevelikoj polaznoj struji (5-8 puta je vea od nominalne struje). To ogranicava njihovu upotrebu na manje i srednje snage.

Bocne veze Bocne veze pobudnog namotaja pobudnog namotaja Ventilator Ventilator Magnetno Magnetno kolo rotora kolo rotora Zlebovi rotora u Zlebovi rotora u kojima je uliven kojima je uliven namotaj rotora namotaj rotora Magnetno Magnetno kolo statora kolo statora Poklopac Poklopac kuista kuista Lezaj Lezaj Vratilo Vratilo

Stopala Stopala

Osnovni princip rada

Rad asinhrone masine je zasnovan na obrtnom elektromagnetnom polju, koga je otkrio Nikola Tesla. Ako se kroz namotaj na statoru, koji je sacinjen od vise navojaka, propusti naizmenicna struja koja se menja po sinusnom zakonu, po obodu zazora e se javiti sinusno raspodeljena magnetnopobudna sila (elektromagnetno polje). Ovakva magnetnopobudna sila je nepokretna u prostoru, a promenljiva je u vremenu i naziva se pulzirajua magnetnopobudna sila.

Osnovni princip rada

Osnovni princip rada

Ako sada na isti ovaj stator dodamo jos jedan namotaj, koji je takoe sastavljen od vise navojaka, i pomeren je za 90° u odnosu na prvi namotaj i kroz njega protice struja koja je fazno pomerena u odnosu na struju prvog namotaja za 90°, stvorie se druga magnetno pobudna sila, koja je takoe pulzirajua, ali deluje po osi drugog namotaja. Ove dve, u prostoru nepokretne i vremenski promenljive magnetnopobudne sile, kao rezultat daju obrtnu magnetnopobudnu silu, ciji se polozaj u prostoru menja, a amplituda je konstantna u vremenu.

Osnovni princip rada

Obrtno polje nastalo na ovaj nacin naziva se i Teslino obrtno elektromagnetno polje!

Osnovni princip rada

Patent prve asinhrone masine (Nikola Tesla)

Osnovni princip rada

To isto mozemo uraditi i sa trofaznim namotajem. Postavljanjem tri namota, prostorno pomerena za po 120° elektricnih, i pustanjem kroz njih tri struje fazno pomerene za po 120°, dobijamo od svakog namota pulzirajuu magnetnopobudnu silu. Ukupno dejstvo pojedinacnih magnetopobudnih sila odreeno je njihovim zbirom.

Osnovni princip rada

Osnovni princip rada

Tri pulzaciona polja u slucaju prostorno pomerenih namota sa vremenski pomerenim strujama daju rezultantno polje koje nije pulzaciono, ve ima konstantnu amplitudu i rotira u prostoru sinhronom brzinom s (jednakom ucestanosti struja u namotaju statora).

Osnovni princip rada

Osnovni princip rada

Ako se u oblast gde deluje Teslino obrtno polje ubaci rotor (npr. kavezni), pod uticajem tog polja u namotaju rotora e se indukovati elektromotorna sila (EMS), koja e proterati struju kroz namotaj rotora (jer je rotor kratkospojen). Rezultat dejstva struje u namotaju rotora i obrtnog polja sa statora je elektromagnetni moment koji deluje na namotaj rotora i rotor pocinje da se obre u smeru obrtnog elektromagnetnog polja.

Osnovni princip rada

Osnovni princip rada

Rotor nikada ne dostize sinhronu brzinu obrtanja (brzina obrtnog elektromagnetnog polja), jer i kada bi se to desilo, ne bi se indukovala EMS u rotoru, a time ni struja u provodnicima rotora, pa bi elektromagnetni moment bio 0, usled cega bi rotor usporio. Prema tome, rotor i obrtno polje se ne obru istom brzinom (sinhrono), ve razlicitom (asinhrono), pa se zbog toga ovakve masine i nazivaju ASINHRONE MASINE.

Osnovni princip rada

OBTNO POLJE OBTNO POLJE

Ilustracija klizanja

Osnovni princip rada

Razlika izmeu brzine obrtnog polja i brzine rotora naziva se klizanje:

s = ns - n ns

s [%] = ns - n 100 ns

n ­ brzina obrtanja rotora, ns ­ brzina obrtnog polja (sinhrona brzina), 60 f s ns = [o / min] p fs ­ frekvencija struja statora (50 Hz)

Osnovni princip rada

p ­ broj pari polova

p ns [o/min] 1 3000 2 1500 3 1000 4 750

Vrednost klizanja s pri nazivnom optereenju kree se kod motora manjih snaga od 3 do 8 %, a kod motora veih snaga od 1 do 3 %.

Radni rezimi asinhrone masine

1.

2.

Najcesi radni rezimi asinhrone masine su: Motorski rezim rada (masina uzima elektricnu i daje mehanicku energiju), Generatorski rezim rada (masina pretvara mehanicku energiju u elektricnu). U svim prethodno navedenim radnim rezimima, asinhrona masina trosi reaktivnu energiju!!!

Radni rezimi asinhrone masine

Asinhrona masina se najcese koristi kao motor. Asinhrona masina se retko koristi kao generator za proizvodnju elektricne energije, posto tada zahteva postojanje izvora reaktivne energije.

Moment konverzije

Moment konverzije asinhrone masine je srazmeran kvadratu napona napajanja!

M ~U

2 f

Karakteristike momenta (mehanicke karakteristike) predstavljaju zavisnost momenta konverzije asinhrone masine od brzine obrtanja: M=f(n) (kod asinhrone masine cesto se predstavljaju i kao M=g(s)).

Momentna karakteristika

M

Polazni moment Prevalni moment

Mp

M pol Mn

Katakteristika optereenja (radne masine)

Stacionarna radna tacka

np

nn ns

n

Momentna karakteristika

Karakteristicne tacke gledano preko momenata su: polazni momenat, Mpol, koji motor razvija pri pokretanju (n=0), i koji, da bi se masina mogla pokrenuti, mora biti vei od otpornog momenta radne masine prevalni (maksimalni) momenat, Mp, je najvea vrednost momenta, naznaceni (nominalni) momenat, Mn, odgovara naznacenom rezimu rada.

Regulacija brzine obrtanja

Velicine pomou kojih se moze regulisati brzina obrtanja najlakse se vide iz osnovne jednacine koja opisuje brzinu obrtanja asinhrone masine:

n = ns (1 - s ) =

Regulisanje brzine obrtanja se moze izvrsiti:

1. 2. 3.

60 f (1 - s) p

promenom klizanja, promenom broja pari polova i promenom frekvencije mreze (izvora).

Regulacija brzine obrtanja

Regulacija brzine promenom klizanja i broja pari polova se danas ne koristi. Regulacija brzine promenom frekvencije izvora je, sa razvojem energetske elektronike, postala najznacajnija, pri cemu se, kako se ne bi promenilo magnetno zasienje masine, cesto izvodi sa istovremenom promenom napona napajanja (tzv. U/f regulacija, U/f=const).

Regulacija brzine obrtanja

Prednosti ovog nacina regulisanja brzine su u veoma dobrim tehnickim osobinama: zadrzava se vrednost maksimalnog momenta, promena brzine je kontinualna i u sirokom opsegu, koristi se standardni motor sa kratkospojenim rotorom. Meutim, potreban je dodatni ureaj za obezbeenje promenljive ucestanosti i napona napajanja (pretvarac).

Regulacija brzine obrtanja

A.C.

AM

Ispravljac

D.C.

A.C. Invertor

Uobicajena konfiguracija pretvaraca

Regulacija brzine obrtanja

Regulacija brzine obrtanja

Pretvaraci serije ACS 350 firme ABB

Regulacija brzine obrtanja

Upotrebom frekventnih pretvaraca (AC/AC pretvaraca) resava se i problem prevelikih struja vezan za pokretanja asinhronog motora kao i jednostavna promena smera obrtanja rotora (Svodi se na promenu smera obrtnog polja u statoru. U praksi se promena smera obrtanja rotora postize i zamenom mesta dva prikljucna fazna voda).

Natpisna plocica

15 kW Y/ 50 Hz 2910 o/min 400/230 V cos=0,9 27,5/48,7 A

Iz podataka prethodno navedene natpisne plocice obrazlozeno odgovoriti o kojoj se vrsti masine radi? Odrediti da li je masina namenjena za generatorski ili motorski rezim rada? Ukoliko je u pitanju motor, izracunati nazivni (nominalni) obrtni moment na vratilu. Izracunati stepen korisnog dejstva masine za nazivni rezim rada na osnovu datih podataka (ukoliko je to mogue).

Natpisna plocica

U pitanju je masina naizmenicne struje, sto se moze zakljuciti iz cinjenice da postoje podaci o frekvenciji (50 Hz) i faktoru snage (cos). 15 kW: nazivna (nominalna) snaga masine (izlazna snaga masine) 2910 o/min: nazivna brzina obrtanja (na osnovu brzine se moze zakljuciti da je u pitanju asinhrona masina jer je brzina obrtanja manja od sinhrone, koja u ovom slucaju iznosi 3000 o/min; masina ima 1 par polova). Y/: oznaka sprege (zvezda, trougao); na osnovu toga se moze zakljuciti da je masina trofazna, a ne monofazna.

Natpisna plocica

400/230 V: napon napajanja (400 V za spregu Y, 230 V za spregu ) 27,5/48,7 A: nazivn struja (27,5 A za spregu Y, 48,7 A za spregu ); u svakom slucaju to je struja kroz dovodne prikljucke masine. Ova asinhrona masina je predviena za motorski rezim rada, (jer je brzina obrtanja manja od sinhrone, a kod generatora mora biti vea od sinhrone) a to se moze zakljuciti i izracunavanjem elektricne snage:

Pel = 3 U I cos = 3 400 27,5 0,9 = 17127 W = 17,127 kW

17,127 kW > 15 kW ­ motorski rezim rada

Natpisna plocica

Stepen iskorisenja u nazivnom rezimu:

n =

Pizlazna Pn 15 = = = 0,88 = 88 % Pulazna Pel 17,127

Nazivni moment motora:

Mn =

n

Pn

=

2 2910 60

15000

= 49,2 Nm

Natpisna plocica

Nazivno klizanje:

ns - n 3000 - 2910 sn = 100 = 100 = 3 % ns 3000

Primena asinhronih motora

Industrija (pumpe, kompresori, mlinovi, mesalice). Transportni sistemi (pokretne trake, dizalice, zicare i ski liftovi, elektricna vozila). Razlicite vrste kunih aparata (ves masine, kompresori za frizidere, kompresori u klima ureajima).

Primena asinhronih motora

Elektricna vozila

Primena asinhronih motora

Zicare

Primena asinhronih motora

Pumpe

Centrifugalna pumpa

Primena asinhronih motora

Ventilatori

Centrifugalni ventilator

Primena asinhronih motora

Pokretne trake

Primena asinhronih motora

Masine za stampu

Primena asinhronih motora

Masine za stampu

Primena asinhronih motora

Masina za secenje papira

Elektricna masina za secenje papira, model ZL 1300, snaga motora 5,5 kW

Primena asinhronih motora

Masina za secenje papira

Hidraulicna masina za secenje papira, snaga elektro motora 7 HP

Primena asinhronih motora

Ves masina

Primena asinhronih motora

Kompresori u klima ureajima

Information

Asinhrone masine

63 pages

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

521796


You might also be interested in

BETA
7
ASINHRONE MASINE
Microsoft Word - Elektrotehnika za farmere Traktori