asinhrone

ELEKTRIELEKTRINE MANE MAINEINEAsinhrone maine

Uvod

Asinhrona maina je tipinan predstavnik elektrine maine male i srednje snage koja se obino pravi u velikim serijama.

Prednosti asinhrone maine u odnosu na ostale vrste elektrinih maina su: nia cena, jednostavnost konstrukcije, manji momenat inercije, robusnost, pouzdanost, sigurnost u radu i lako odravanje.

Nedostaci su vezani za uslove pokretanja i mogunost regulisanja brzine obrtanja u irokim granicama.

Uvod

Razvoj pretvaraa energetske elektronike i primena mikroprocesora ih je uinila konkurentnim i u podruju pogona sa promenljivom brzinom obrtanja, gde su se ranije iskljuivo koristile maine jednosmerne struje.

Osnovni delovi

Osnovni elementi asinhrone maine su:

1. mirujui deo (statorstator) i

2. obrtni deo (rotorrotor).

Stator se sastoji iz magnetnog kola i namotaja.

Magnetno kolo je sainjeno od tankih i meusobno izolovanih feromagnetnih limova, koji su po unutranjoj strani olebljeni. U lebovima statora je smeten pobudni namotaj. Namotaj je trofazni, spregnut u zvezdu ili trougao. Poeci i krajevi namotaja pobude (statorski namotaji) su izvedeni uprikljunu kutiju maine.

Osnovni delovi

Feromagnetni lim statora Postavljanje

pobudnog namotajaIzgled statora

asinhrone maine

leb Magnetno kolo

Osnovni delovi

Osnovni delovi

Prikljuna kutija asinhrone maine

Osnovni delovi

itav stator se stavlja u kuite maine, koje je kod manjih maina obino izliveno od aluminijuma ili livenog gvoa.

Spolja su postavljena rebra radi poveanja povrine hlaenja.

Ventilator je ugraen na vratilu i odnosi toplotu sa povrine kuita.

Na donjem delu kuita asinhrone maine nalaze se stopala za privrenje maine za podlogu.

Feromagnetni lim rotora

leb

Osnovni delovi

Rotor se sastoji iz magnetnog kola i namotaja. Magnetno kolo je sainjeno od tankih i meusobno izolovanih

feromagnetnih limova, koji su po spoljanjoj strani olebljeni.

U lebovima rotora je smeten namotaj rotora.

Osnovni delovi

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

asinhrone maine sa namotanim rotorom (sa kliznim prstenovima) i

asinhrone maine sa kaveznim (kratkospojenim) rotorom.

Osnovni delovi

Asinhrona maina sa namotanim rotorom

U lebove rotora je postavljen trofazni namotaj. Ako je namotaj spregnut u zvezdu onda se tri kraja spoje u neutralnu taku, preostala tri kraja se izvode do tri klizna prstena, izolovana meusobno i od vratila. Na klizne prstenove naleu etkice koje su u vezi sa trofaznim rotorskim otpornikom koji se esto naziva otpornik za putanje u rad. Poto je rotorski otpornik potreban samo za putanje u rad, nakon toga se etkice se podiu i namotaj rotora se kratko spaja preko odgovarajueg ureaja.

Osnovni delovi


Osnovni delovi


Magnetno kolo

Magnetno kolo

Klizni prstenoviKlizni prstenovi

lebovilebovi

Ruka za kratkospajanje namotaja rotora

Ruka za kratkospajanje namotaja rotora

Osnovni delovi

Asinhrona maina sa kaveznim rotorom Namotaj rotora je znaajno razliit podsea na kavez (otuda potie 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 tapnih provodnika, koji se na bonim stranama kratko spajaju sa po jednim prstenom. U oba sluaja, kratkospojeni rotor nema mogunost spoljnjeg elektrinog pristupa.

Osnovni delovi

Asinhrona maina sa kaveznim rotorom

Prsten zakratko spajanje

Provodnici rotora

Osnovni delovi

Asinhrona maina 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 maina sa kaveznim rotorom je loa karakteristika prilikom putanja u rad (polazna karakteristika). Ista se ogleda u prevelikoj polaznoj struji (5-8 puta je vea od nominalne struje). To ograniava njihovu upotrebu na manje i srednje snage.

Poklopackuita

Poklopackuita

Magnetnokolo statora

Magnetnokolo statora

Bone vezepobudnog namotaja

Bone vezepobudnog namotaja

Magnetnokolo rotora

Magnetnokolo rotora

lebovi rotora ukojima je uliven namotaj rotora

lebovi rotora ukojima je uliven namotaj rotora VratiloVratilo

VentilatorVentilator

LeajLeaj

StopalaStopala

Osnovni princip rada

Rad asinhrone maine je zasnovan na obrtnom elektromagnetnom polju, koga je otkrio Nikola Tesla.

Ako se kroz namotaj na statoru, koji je sainjen od vie navojaka, propusti naizmenina 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.


Ako sada na isti ovaj stator dodamo jo jedan namotaj, koji je takoe sastavljen od vie navojaka, i pomeren je za 90 u odnosu na prvi namotaj i kroz njega protie 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, iji se poloaj u prostoru menja, a amplituda je konstantna u vremenu.


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


Patent prve asinhrone maine (Nikola Tesla)


To isto moemo uraditi i sa trofaznim namotajem.

Postavljanjem tri namota, prostorno pomerena za po 120elektrinih, i putanjem kroz njih tri struje fazno pomerene za po 120, dobijamo od svakog namota pulzirajuu magnetnopobudnu silu.

Ukupno dejstvo pojedinanih magnetopobudnih sila odreeno je njihovim zbirom.


Tri pulzaciona polja u sluaju 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 uestanosti struja u namotaju statora).


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 poinje da se obre u smeru obrtnog elektromagnetnog polja.


Rotor nikada ne dostie 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 ega bi rotor usporio.

Prema tome, rotor i obrtno polje se ne obru istom brzinom (sinhrono), ve razliitom (asinhrono), pa se zbog toga ovakve maine i nazivaju ASINHRONE MAINE.


OBTNO POLJEOBTNO POLJE

Ilustracija klizanja

Osnovni princip rada Razlika izmeu brzine obrtnog polja i brzine rotora naziva se

klizanje:

n brzina obrtanja rotora, ns brzina obrtnog polja (sinhrona brzina),

fs frekvencija struja statora (50 Hz)

s

s

n

nns

= 100[%] =s

s

n

nns

min]/o[60p

fn s

s

=


p broj pari polova

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 %.

p 1 2 3 4

ns [o/min] 3000 1500 1000 750

Radni reimi asinhrone maine

Najei radni reimi asinhrone maine su:

1. Motorski reim rada (maina uzima elektrinu i daje mehaniku energiju),

2. Generatorski reim rada (maina pretvara mehaniku energiju u elektrinu).

U svim prethodno navedenim radnim reimima, asinhrona maina troi reaktivnu energiju!!!

Radni reimi asinhrone maine

Asinhrona maina se najee koristi kao motor.

Asinhrona maina se retko koristi kao generator za proizvodnju elektrine energije, poto tada zahteva postojanje izvora reaktivne energije.

Moment konverzije

Moment konverzije asinhrone maine je srazmeran kvadratu napona napajanja!

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

2~ fUM

Momentna karakteristika

Prevalni moment

Polazni moment

Katakteristika optereenja (radne

maine)

Stacionarna radna taka

n

M

sn

polM

nM

pM

nnpn

Momentna karakteristika

Karakteristine take gledano preko momenata su:

polazni momenat, Mpol, koji motor razvija pri pokretanju (n=0), i koji, da bi se maina mogla pokrenuti, mora biti vei od otpornog momenta radne maine

prevalni (maksimalni) momenat, Mp, je najvea vrednost momenta,

naznaeni (nominalni) momenat, Mn, odgovara naznaenom reimu rada.

Regulacija brzine obrtanja

Veliine pomou kojih se moe regulisati brzina obrtanja najlake se vide iz osnovne jednaine koja opisuje brzinu obrtanja asinhrone maine:

Regulisanje brzine obrtanja se moe izvriti:1. promenom klizanja,

2. promenom broja pari polova i

3. promenom frekvencije mree (izvora).

)1(60)1( sp

fsnn s

==


Regulacija brzine promenom klizanja i broja pari polova se danas ne koristi.

Regulacija brzine promenom frekvencije izvora je, sa razvojem energetske elektronike, postala najznaajnija, pri emu se, kako se ne bi promenilo magnetno zasienje maine, esto izvodi sa istovremenom promenom napona napajanja (tzv. U/f regulacija, U/f=const).


Prednosti ovog naina regulisanja brzine su u veoma dobrim tehnikim osobinama: zadrava se vrednost maksimalnog momenta, promena brzine je kontinualna i u irokom opsegu, koristi se standardni motor sa kratkospojenim rotorom.

Meutim, potreban je dodatni ureaj za obezbeenje promenljive uestanosti i napona napajanja (pretvara).


Invertor Ispravlja

AM

A.C.

A.C.D.C.

Uobiajena konfiguracija pretvaraa


Pretvarai serije ACS 350 firme ABB


Upotrebom frekventnih pretvaraa (AC/AC pretvaraa) reava 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 postie i zamenom mesta dva prikljuna fazna voda).

Natpisna ploica15 kW 2910 o/min

Y/ 400/230 V 27,5/48,7 A50 Hz cos=0,9

Iz podataka prethodno navedene natpisne ploice obrazloeno odgovoriti o kojoj se vrsti maine radi? Odrediti da li je maina namenjena za generatorski ili motorski reim rada? Ukoliko je u pitanju motor, izraunati nazivni (nominalni) obrtni moment na vratilu. Izraunati stepen korisnog dejstva maine za nazivni reim rada na osnovu datih podataka (ukoliko je to mogue).

Natpisna ploica

U pitanju je maina naizmenine struje, to se moe zakljuiti iz injenice da postoje podaci o frekvenciji (50 Hz) i faktoru snage (cos).

15 kW: nazivna (nominalna) snaga maine (izlazna snaga maine)

2910 o/min: nazivna brzina obrtanja (na osnovu brzine se moe zakljuiti da je u pitanju asinhrona maina jer je brzina obrtanja manja od sinhrone, koja u ovom sluaju iznosi 3000 o/min; maina ima 1 par polova).

Y/: oznaka sprege (zvezda, trougao); na osnovu toga se moe zakljuiti da je maina trofazna, a ne monofazna.

Natpisna ploica 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 sluaju to je struja kroz dovodne prikljuke maine.

Ova asinhrona maina je predviena za motorski reim rada, (jer je brzina obrtanja manja od sinhrone, a kod generatora mora biti vea od sinhrone) a to se moe zakljuiti i izraunavanjem elektrine snage:

17,127 kW > 15 kW motorski reim rada

kW127,17W171279,05,274003cos3 ==== IUPel

Natpisna ploica

Stepen iskorienja u nazivnom reimu:

Nazivni moment motora:

%8888,0127,17

15=====

el

n

ulazna

izlaznan P

PPP

Nm2,492910

602

15000=

==pi

n

n

n

PM

Natpisna ploica

Nazivno klizanje:

%31003000

29103000100 ===s

s

nn

nns

Primena asinhronih motora

Industrija (pumpe, kompresori, mlinovi, mealice).

Transportni sistemi (pokretne trake, dizalice, iare i ski liftovi, elektrina vozila).

Razliite vrste kunih aparata (ve maine, kompresori za friidere, kompresori u klima ureajima).


Elektrina vozila


iare


Pumpe

Centrifugalna pumpa


Ventilatori

Centrifugalni ventilator


Pokretne trake


Maine za tampu


Maina za seenje papira

Elektrina maina za seenje papira, model ZL 1300, snaga motora 5,5 kW


Maina za seenje papira

Hidraulina maina za seenje papira, snaga elektro motora 7 HP


Ve maina


Kompresori u klima ureajima

asinhrone

Documents

Transcript of asinhrone