Regulisani elektromotorni pogoni

sa asinhronim mašinama –

skalarno upravljanje

Primena naponskih frekventnih pretvarača

Kompenzacija otpora statora

Kompenzacija klizanja

Primena strujnih frekventnih pretvarača

Klasifikacija upravljanja pogonima sa

asinhronim motorima

Pogoni sa asinhronim motorom

Skalarno upravljanje

Sa povratnom spregom (regulacija klizanja)

Bez povratne sprege (kompenzacija klizanja)

Vektorsko upravljanje

Direktno

Indirektno

Direktna kontrola momenta

Klasifikacija frekventnih pretvarača

Frekventni pretvarači

Direktni

AC→AC

Ciklokonvertori

Matrični pretvarači

Indirektni

AC→DC→AC

Naponski

Sa impulsno širinskom

modulacijom

Sa promenljivim naponom

jednosmernog međukola

Strujni

Autosekvencijalni

Sa impulsno širinskom

modulacijom

Statičke karakteristike asinhronog motora

sa promenljivom učestanošću,

naponsko napajanje

• Ukoliko se sa promenom učestanosti proporcionalno

menja i napon (statora), fluks u mašini se može

održavati na (približno) konstantnoj vrednosti.

• Potrebno je izvršiti kompenzaciju pada napona na

statorskoj otpornosti, pogotovo na malim učestanostima.

• Impedanse rasipanja se smanjuju sa smanjenjem

učestanosti.

• Prilikom kompenzacije, mora se voditi računa o

zasićenju magnetnog materijala.

Motor 3~ 50Hz IEC 34-1 No.

CI . F cos = 0.90 15 kW 1455 r/min.

230 V

48.7 A

400 V

27.5 A

Cat. No. IP 54 kg

Razmatranje u oblasti malih brzina (učestanosti)

sR s r rR

mR

sI rI

mI

E1

rs

Rs

sU

M

Us = 230 V fs = 50 Hz Is = 27,5 A

Us´= 23 V fs´= 5 Hz Is´= Is = 27,5 A

1

Us´´= 4,6 V fs´´= 1 Hz Is´´= Is = 27,5 A

27,5 V

Pad napona mora se kompenzovati pri malim učestanostima

(rad na malim brzinama i prilikom startovanja).

Ukoliko zanemarimo gubitke u gvožđu i granu magnećenja:

2

22 2

3 1,

2

sp s s

ss s s r s

UPM f U

R R

Ako se u ovom slučaju

obezbedi

22 2

rp s

s s s r

Rs f

R

0, 0,s FeR P M

0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

fs5=0,2 fs4=0,4 fs3=0,6 fs2=0,8

fs1=1

brzina

mo

men

t const.s sn

s sn

U U

dobijaju se karakteristike

prikazane na slici desno.

Zavisnost napona od učestanosti (naponska kompenzacija)

Us = f (s)

određuje se po različitim kriterijumima.

[N:]

Povoljniji oblik mehaničkih karakteristika dobija se odstupanjem od

održavanja odnosa napona i učestanosti na konstantnoj vrednosti.

const.s sn

s sn

U U

f f

U posmatranom slučaju kada se želi održati konstantan prevalni

momenat, pri svim učestanostima manjim od nominalne ova

zavisnost je:

22 22sk p s s s s r s sU M R R f

0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

22 22sk p s s s s r s sU M R R f

Mehaničke karakteristike uz primenjenu

kompenzaciju napona su:

fs5=0,2 fs4=0,4 fs3=0,6 fs2=0,8

fs1=1

brzina

mo

men

t

Zavisnost napona od učestanosti uz kompenzaciju

kojom se obezbeđuje isti prevalni moment

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.2

0.4

0.6

0.8

1

učestanost

na

po

n

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

0.05

0.1

0.15

0.2

Za učestanosti veće od nominalne napon se ne može

povećavati preko nominalnog:

Us = Unom = const.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

Us

s

To se naravno

odražava na

smanjenje

prevalnog

momenta.

mo

men

t [r

.j.]

brzina [r.j.]

fs > fsnom fs = fsnom fs < fsnom

Familija statičkih karakteristika sa

promenljivom učestanošću

me

Principijelna šema pogona sa asinhronim motorom

napajanim iz naponskog invertora

Prikazana konfiguracija omogućuje rad motora u režimu rekuperativnog

kočenja. Energija kočenja se pretvara u toplotu u otporniku Rk.

udc

idc

S1 S2 S3Ti1 Ti2 Ti3

Di4 Di5 Di6

M

ia

ic

C1

S4 S5 S6C2 S7

D7

Rk

Skalarno upravljanje pogonom sa

asinhronim motorom promenom učestanosti

*abcu

M*s IŠ

M (

PW

M) 1S

6S

s

sU

Gen

eris

anje

ref.

nap

on

a

s

Skalarno upravljanje pogonom sa

asinhronim motorom promenom učestanosti

Kompenzacija otpora statora

(i) na bazi merene struje

s

*abcu

M

si

*s IŠ

M (

PW

M) 1S

6SGen

eris

anje

ref.

nap

on

a

*sns

sn

s s

Uj

R I

ˆsI

, ,s s sI i u t

Ob

avezan

SO

FT-S

TA

RT

Regulacija brzine pogona sa asinhronim

motorom preko rotorske učestanosti

*abcu

M*s

IŠM

(P

WM

) 1S

6SGen

eris

anje

ref.

nap

on

a

*sns

sn

s s

Uj

R I

DB

Reg. brzine

*

r*

ˆsI

, ,s s sI i u t

si

* *

s r s

Po

željan

SO

FT-S

TA

RT

Regulacija brzine pogona sa asinhronim

motorom preko rotorske učestanosti

Simulacioni blok dijagram

Regulacija brzine pogona sa asinhronim

motorom preko rotorske učestanosti

Rezultati dobijeni simulacijom

Regulacija brzine pogona sa asinhronim

motorom preko rotorske učestanosti

Rezultati dobijeni simulacijom

Regulacija brzine pogona sa asinhronim

motorom preko rotorske učestanosti

*abcu

M*s IŠ

M (

PW

M) 1S

6SGen

eris

anje

ref.

nap

on

a

*,s s sU I

DB

Reg. brzine

*

r*

ˆ ili

si

dcU

ˆsI

Model

motora

ˆsI

si

dcU

* *ˆ

ˆ

s r s

Upravljanje brzinom pogona sa asinhronim

motorom kompenzacijom klizanja

(rotorske učestanosti)

*abcu

M*s

IŠM

(P

WM

) 1S

6SGen

eris

anje

ref.

nap

on

a

*,s s sU I

* si

dcU

ˆsI

Model motora

ˆsI

ˆrsi

dcUˆr

* *

*

ˆ

ˆ

s r s

Ob

avezan

SO

FT-S

TA

RT

Principijelna šema pogona sa asinhronim motorom

napajanim iz strujnog invertora sa sekvencijalnom

komutacijom

udc

idc

T1 T3 T5

D1 D3 D5

D2 D4 D6C6

C4C2

C1 C4

C5

T2 T4 T6

Ti1 Ti3 Ti5

Ti4 Ti6 Ti2

M

ia

ic

L

Ispravljačem se podešava vrednost struje, a invertorom se podešava

učestanost. Talasni oblik izlazne struje je pravougaoni, sa stalnom

maksimalnom vrednošću idc.

Komutacioni

kondenzatori

su C1 – C6.

Diode D1 – D6

učestvuju u

komutacionom

procesu.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Is=1

Is=2

fs=0,2 r.j. 0,4 0,6 0,8 1

brzina [r.j.]

mo

men

t [r

.j.]

Statičke karakteristike strujno napajanog

asinhronog motora

Napon statora je funkcija struje i učestanosti.

Skalarno upravljanje elektromotornim

pogonom sa strujnim invertorom

* *

s r s

M

DB

Reg. struje

cu*

dcI

dci

*

r

*

s

Regulacija brzine pogona sa asinhronim

motorom preko rotorske učestanosti

M * *dc rI f

DB

Reg. struje

cu*

dcI

dci

Reg. brzine

*

r*

*

s

* *

s r s

0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.20

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

r

sn

Str

uja

Id

c(ω

r)

*

,rn snI

Zavisnost struje ispravljača (u jednosmernom

međukolu) od rotorske učestanosti

Za one koji žele više...

• Laboratorijske vežbe - Praktikum

– Upravljanje pogonima sa asinhronim motorima

– Primena industrijskih pretvarača učestanosti za

upravljanje asinhronim pogonom

• Seminarski rad (uz podršku nastavnika i literature)

• Odabrana poglavlja iz elektromotornih pogona (MS)

– Elektromotorni pogoni bez davača brzine

– Primena strujnih pretvarača učestanosti u

elektromotornim pogonima sa asinhronim motorom

– i drugo ...

• Literatura