Skripta za mašine
-
Upload
brandon-brady -
Category
Documents
-
view
202 -
download
3
description
Transcript of Skripta za mašine
JU Mješovita srednja Elektrotehnička škola Tuzla
Skripta za mašine!!!
.1. - Trofazni transformatori / Spoj ZVIJEZDA-ZVIJEZDA,
.2. - Spoj TROKUT-ZVIJEZDA / Spoj ZVIJEZDA-SLOMLJENA ZVIJEZDA,
.3. - Spoj ZVIJEZDA-SLOMLJENA ZVIJEZDA,
.4. - Dijagrami sprezanja,
.5. - Paralelan rad transformatora / Specijalni transformatori,
.6. - Tronamotni transformatiri / Transformatori preobražajnih faza,
.7. - Asihrone mašine,
.8. - Način rada trofaznih asihronih mašina,
.9. - Učestalost u motoru i gubitci u magnetnom kolu rotora / Regulacija broja obrtaja AM,
.10. - Pokretanje trofaznih asihronih motora,
.11. - Moment AM,
.12. - Promjena smijera vrtnje asihronih motora / Stepen iskorištenja trofaznog AM,
.13. - Sihrone mašine,
.14. - Način rada trofaznog sihronog generatora.
Prof:Adnan H.
Trofazni tranformatzori.
-Za razliku od jednofaznih kod trofaznih tr. Se i na visokoj i na niskoj strani postavljaju po tri
fazna namotaja koji mogu biti spojeni u ZVJEZDU, TROKUT I CIK-CAK ZVIJEZDU.
Najčesće upotrebljavane sprege (spojevi) su spoj ZVIJEZDA-ZVIJEZDA, spoj TROUGAO
ZVIJEZDA i spoj ZVIJEZDA-SLOMLJENA ZVIJEZDA.
Spoj ZVIJEZDA-ZVIJEZDA.
-Kod ove sprege je i namptaj visokog i namotaj niskog napona spojen u obicnu zvijezdu kao na
slici.
-Dobre osobine ove sprege su:
1. I na visoko naponskoj i na nisko naponskoj strani ima formirano zvjezdiste pa se može
jednostavno izvrsiti zastitno uzemljenje.
2. Mogucnost koristenja i na visokoj i na niskoj strani koristenje faznog i liniskog napona.
-Loše osobine ove sprege su:
1. U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani, preopterecenje se putem
magnetnog polja prenosi na visokonaponsku stranu i putem spojenh vodova ima fazni namotaj
generatora na el. Centrali.
2. U slučaju preopterećenja jedne faze na istonaponskoj strani, u ostale dvije faze se javljaju
povišeni naponi, pa mogu stradati potrošaci koji su priključeni na te faze.
.1.
Spoj TROUGAO-ZVIJEZDA.
-Kod ovog spoja namotaji visiokog napona su spojeni u trougao, a nizeg napona u zvijezdu.
-Dobre osobine ove sprege su:
1. Na niskonaponskoj strani formira se zvjezdište pa se može izvršiti zaštitno uzemljenje.
2. Mogucnost koristenja na niskonaponskoj strani i prostog i složenog napona.
3. U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani preopterećenje se preko
magnetnog polja prenosi samo na visokonaponsku stranu, a ne i na generator u el. Centrali.
-Loše osobine ove sprege su:
1. Na visokonaponskoj strani nemamo formirano zvjezdiste, pa ako se želi izvrsiti zaštitno
uzemljenje mora se formirati vještačka nula.
2. Na visokonaponsoj strani nemamo mogućnost korištenja i prostog i složenog napona.
3.U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani u ostale dvije faze javlja se
povišeni napon pa mogu stradati priključeni potrosači na te faze.
Spoj ZVIJEZDA-SLOMLJENA ZVIJEZDA.
-Kod ove sprege namotaj visokog napona se spaja u obicnu zvijezdu, a nizeg napona u slomljenu
zvijezdu.
-Dobre ososbine ove sprege su:
1. I na visokonaponskoj strani imamo formirano zvjezdište pa se može jednostavno izvršiti
zaštitno uzemljenje.
2. Mogućnost korištenja na visokonaponskoj i na niskonaponskoj strani i prostog i složenog
napona.
3. U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani preopterecenje se ne prenosi ni
na viskonaponskoj strani i ni na generator u el. Centrali.
-Loše osobine ove sprege su:
1. U slučaju preopterećenja jedne faze na niskonaponskoj strani u ostale dvije faze se javlja
poviseni napon, pa mogu da stradaju priključeni potrošači.
2. Za izradu spoja stavljanjem u zvijezdu potrebno je 15.5% navoja nego da su na isto magnetno
kolo postavili fazne namotaje sa spojem u običnu zvijezdu.
3. Za 15.5% su povećani padovi napona.
.3.
Dijagrami sprezanja.
.4.
Paralelan rad transformatora.
-Dva ili više trasformatora spojeni da rade paralelno kada priključeni potrošači traže veći omjer
sange nego što je snaga jednog transormatora. Da bi transformatore mogli spojiti u paralelan rad
moraju da ispunjavaju sledeće uslove :
1. m1=m2 da imaju iste prenosne odnose.
2. da imaju iste dijagrame sprezanja.
3. da imaju iste relativne promjene napona.
4. dodatni uslov ne preporučuje se spajati u paralelni rad transformatora ako se njihove snage
odnose više od 3:1.
Specijalni transformatori (jednonamotni ili auto trasformatori).
-Jednonamotni transformatori imaju samo jedan namotaj koji ima ulogu i primara i sekundara.
Na sledecoj slici prikazat će mo jednonamotni transformator.
-Radi kao i dvonamotni transformator na principu elektromagnetne indukcije to jeste na isti se
način definiše prenosni odnos.
-Dobre osobine ovog transformatora su:
1. ušteda u bakru.
2. manji omski i induktivni padovi napona.
3. manji đulovi gubitci snage.
-Nedostatak im je dielektna el. veza između primara i sekundara, zbog koje se ne primjenjuju
kao energetski jer bi se u slučaju npr. atmosferakih promjena na niskonaponskoj strani mogao
pojaviti povišen napon. Koriste se kao regulacioni transformatori u labaratoriske svrhe kao i pri
pokretanju trofaznih asihronih motora.
.5.
Tronamotni transformatori.
-Ovi transformatori imaju tri namotaja razlicitog naponskih vrjednosti, visoko naponski, srednje
naponski i nisko naponski. Koriste se kao energetski transformatori pri čemu zamjenju ju dva
dvonamotna transformatora pri čemu mogu imati dva primara i jedan sekundar ili dva sekundara
i jedan primar. Takođe rade na principu elektromagnetne indukcije na isti nacin se vrsi ogled
prenosnog odnosa i ogled kradkog spoja pod istim uslovom se spajaju u paralelan rad to jeste na
isti način se dijagram sprezanja ispisuje na nadpisnu pločicu.
Transformatori preobražajnici faza.
-To su specijalni transformatori koji služe za napajanje višefaznih potrošača. Na sledećoj slici
prestavljen je transformator preobražaja trofazne u šestofaznu izmjeničnu električnu energiju.
.6.
Asihrone mašine.
-Model i konstrukcija.
-Asihrone mašine u obrtne električne mašine koje mogu da rade u generatorskom,
transformatorskom i kočionom režimu rada. Najširu primjenu zbog dobrih pogonskih osobina
imaju u motorskom režimu rada. Glavni dijelovi asihronog motora su: stator, rotor i namotaji na
statoru i rotoru. Stator je nepokretni dio napravljen u obliku cilindra, složen od dinamo limova,
po unutarnjem dijelu statora usječeni su žljebovi u koje se postavljaju jednofazni a načešće
trofazni namotaji. Jednofazni namotaj popunjava 2/3 od ukupnog broja žljebova. Preostalu 1/3
žljebova postavlja se namotaj pomoćne faze u čijem kolu je najčešće postavljen kondenzator sa
kojim je riješen problem pokretanje jednofaznog asihronog motora. Trofazni namotaj popunjava
sve žljebove i ravnomjerno je raspoređen po cijelom obimu statora, početci i krajevi trofaznog
namotaja na statoru izvede se na priključnu pločicu koja se nalazi sa vanjske strane, na oklopu,
asihronog motora.jednostavnim prespajanjem pomoću standardnih elemenata na priključnoj
pločici ostvarujemo spoj u obliku zvijezda ili trokut. Izgled priključne pločice dat je na sledećoj
slici.
trougao
zvijezda
-Rotor je obrti dio napravljen u obliku punog valjka takođe složen od dinamo limova. Po
vanjskom dijelu rotora usječeni su žljebovi u koje je postavljen namotaj rotora. U zavisnosti od
toga kako je izveden namotaj rotora razlikujemo dvije vrste trofaznih asihronih motora:
a.) asihroni motori sa namotanim rotorina i tri klizna prstena.
b.) asihroni motori sa kradkospojenim namotajem rotora takozvane kratkospojne ili kavezne
asihrone mašine.
-Kod prve vrste asihronih motora u žljebove rotora postavlja se trofazni namotaj sa spojem u
obliku zvijezda. Zvjezdište se ostvaruje pomoću jedng kliznog prstena smještenog sa jedne
strane rotora dok se početci namotaja spajaju svaki na svoj klizni prsten sa druge strane rotora.
A B C
z x y
Klizni prstenovi su mehanički spojeni za osovinu i obrću se istom brzinom u istom smijeru kao i
rotor. Po tri klizna prstena na koje smo doveli krajeve faznih namotaja rotora kruže čahure na
koje smo spojili promjenjivi odpornik sa kojim se rjšavamo problema pokretanja ovih motora .
.7.
-Kod druge vrste asihronih motora na žljebove rotora postavljaju se bakni limići većeg presjeka
koji su i sa jedne i a druge strane rotora kratko spojeni. Takav namotaj bez pomatranja
magnetnog polja ima oblik kaveza pa se ovi motori nazivaju kavezni motori.
Način rada frofaznog asihronog motora.
-Da bi lakše objasnili način rada posmatrat će mo šematski trofazni asihroni motor koji na statoru
ima trofazni namotaj ravnomjerno raspoređenj po obimu, pri čemu trofaznu izmjeničnu struju
stvaraju na statoru obrtno magnetno polje sa jednim parom magnetnih polova, a na rotoru ima
samo jedan namotaj kao na slici.
-Prikljčenjem motora na trofaznu mrežu trofazne izmjenične struje obrtno magnetno polje koje
se obrće sihronom brzinom
n=60f/P {ob/min}
-Magnetno polje presjeca provodnike rotora i u njima indukuje električnu silu koja je kao prva
električna veličina na roteru električnih motora. I pod njenim uticajem vavlja se induktivna
rotorska struja Ir.
-Struja rotora takođe stvara svoje magnetno polje, koje djeluje sa magnetnog polja statora u
obliku el. mag. Mehaničkih sila. f= B*l*Ir
.8.
-Koje pokreću rotor u smijeru kretanja obrtnog magnetnog polja statora, ali manjom
oscilatornom brzinom (m). Razlika između sihrone i asihrone brzine definiše se kao apsolutno
klizanje. m˝=m´-m {ob/min}
-Relativno klizanje s=n˝/n´*100 {%}. Relativno klizanje s za motorski režim rada kreće se od
{0,1}-asihroni motor, a za sihroni motor srednje snage nominalnog broja obrtaja ima vrijednost
sa=4%. Vidimo da se rotor asihronog motora uvijek obrće u smjeru obrtnog magnetnog polja
statora ali manjom asihronom brzinom, pa se one zovu asihrone mašine tj. asihroni motori rade
na principu klizanja. U generatorskom režimu rada rotor se obrće u smjeru obrtnog magnetnog
polja statora ali većom od sihrone, pa je za taj režim rada klizanja manje od 0 to jeste negativno.
U kočionom režimu rada rotor se obrće u suprotnome smijeru od smijera obrtnog magnetnog
polja statorapa je za to klizanje veće od 1.
Učestalost u motoru i gubitci u magnetnom kolu stator
-Pokazuje se da je učestalost induktivna magnetna sila i struja u rotoru proporcionalna
relativnom klizanju i učestalisti na statoru. f˝=s*f´ {hz}
-Za asihroni motor srednje snage koji je priključen na trofaznu mrežu frekfencije 50hz i koji pri
nominalnom obrtaju ima klizanje 0,04. Učestalost na rotoru, ima vrijednost f˝=0,04*50=2 {hz}
to jeste učestalost na statoru je manja od učestalosti na rotoru P˝re=Ph˝+Pv. To znači da je
gubitak snage zbog histereze u magnetnom kolu rotora 25 puta manji kod istog gubitka snage u
magnetnome kolu statora. Dok je gubitak snage zbog vrtložnih struja 6-25 puta manji od tog
gubitka snage magnetnog kola statora to znači i da je ukupan gubitak snage u kolu magnetnog
polja rotora zanemarivo mali.
Regulacija broja obrtaja trogaznog AM.
-Rotor trofaznog asihronog motora uvijek se obrće u smijeru obrtnog magnetnog polja statora ali
manjom asihronom brzinom koja se u zavisnosti od snage motora smanjuje u granicama od 2-8%
To znači da se promjenom vrijednosti sihrone brzine mijenja i broj obrtaja rotora. Iz izraza za
sihroni broj obrtaja n´=60f/p vidimo da se broj obrtaja rotora može mijenjati na sledeće načine:
a.) promjenom frekfencije izmjeničnog napona dovedenog motora. U tu svrhu se koristimo
pretvaračima u frekfenciju sa kojom se motoru sa stabilnim brojem pari polova može
mjenjatibroj obrtaja na veću ili manju vrijednost od nominalne vrijednosti.
b.) promjenom broja pari polova u tu svrhu u žljebove statora postavlja ili jedan trofazni namotaj
sa određenim brojem izvoda pri čemu se njihovim prespojavanjem na priključnoj pločici može
dobiti različit par polova i u zavisnosti od toga se pri takvoj frekfenciji mreže od 50hz može
dobiti i različit broj obrtaja rotora.
.9.
c.) smanjenjem vrijednosti rotorske struje. Ovaj način se koristi za dobijanje manjeg broja
obrtaja, a koristi se kod asihronih motora sa kliznim prstenovima tako što se u kolu rotora
uključenje magnetne vrijednosti otpora pri čemu se ova manja vrijednost magnetne sile to jeste i
ukupnog obrtnog momenta. Odnosno i motor sa manjim broju obrtajem. Nedostatak ove
regulacije broja obrtaja je što ti odpori ostaju uključeni u kolo rotora svo vrijeme rada motora sa
time brojem obrtaja. Pri čemu motoradi sa povećanim gubitcima snage i sa manjim stepenom
iskorištavanja. Prednost ove relacije je što ne može izvršiti kontinuiranu regulaciju brojem
obrtaja u širim granicama.
Pokretanje trofaznih asihronih motora.
-Pokretanje je proces koji počinje u trenutku priključenja motora na trofaznu mrežu i traje sve
dok motor ne dostigne nominalni broj obrtaja. U trenutku pokretanja motor se ponaša kao
transformator sa obrtnim magnetnim poljem, i uzima iz mreze velike vrijednosti struje
pokretanja koje su kod asihronih motora sa kliznim prstenom 3-5% veći od nominalnih, a kod
kaveznih 5-8 puta veći od nominalnih. Velčike struje pokretanja mogu da oštete motor a sa druge
strane svaki pogon sa asihronih motora stvara i udare u mrežu. Znači problem pokretanja izvodi
se na smanjenje vrijednosti struje pokretanja vodeći pri tome računa da AM može u fazi
pokretanja ostvariti potrebnu vrijednost polaznog obrtnog momenta. Smanjenje rotorske kao
sekundarne struje, a samim time i sekundarne odnosno struje koje motor uzima iz mreže kao
primarne struje se kod AM sa kliznim prstenovima riješava uključenjem u malu fazu rotora
preko četkica i kliznih prstenova odgovarajuće unaprijed proračunate vrijednosti odpora kao na
slici.
-U trenutku pokretanja klizača je u krajnjem donjem
položaju kada je u svaku fazu rotora uključena sva vrijednos
odpora pokretača. Rotor se pokrene i sa povećanjem broja
obrtaja rotora, smanjuje se sa pomjeranjem klizača naviše,
vrijednost odpora i kada rotor dostigne nominalani broj
obrtaja, klizač je u krajnjem gornjem položaju, kada je
proces pokretanja završen i motor nastavlja da radi ako AM
namotanim kratkospojenim rotorom. Problem pokretanja kaveznih asihronih mortora riješava se
dovođenjem motoru snižene vrijednosti napona. U tu svrhu najčešće se koristi pokretanje
pomoću preklopke ZVIJEZDA-TROUGAO. Preklapanje je najednostavnije prikazati na sledećoj
slici.
.10.
-U trenutku pokretanja preklopka je u položaju 1 motor se
priključuje u mrežu sa spojem statorskog namotaja u običnu
zvijezdu pri čemu se svaki namotaj nalazi pod faznim naponom
koji je za manji od liniskog. Motor se pokreće i kada dostigne i
nominalni broj namotaja preklopka se prebacuje u položaj 2 kada
svaki fazni namotaj zbog spoj faznih namotaja u trougao nalazi
podpuni liniski napon. Prednost ovog pokretanja je 3 puta manja
vrijednost struje koju motor uzima iz mreže, a nedostatak i 3 puta
manja vrijednost polaznog obrtnog momenta. Drugi način
pokretanja je upotrebom regulacionog tr. sa kojega se može
dovesti motoru po želji snižena vrijednost napona.
-Kod ovog pokretanja polazna struja je pomnožena sa kvadratom prenosnog odnosa
regulacionog transformatora a nedostatak je i smanjenje vrijednosti ostvarenog momenta sa
kvadratom prenosnog odnosa.
Moment AM.
-Obrtni moment motora zavisi od kvadratne vrijednosti napona dovedenog motora tj. M=k*U2.
Zavisnost momenta od relativnog klizanja daje se dijagramski u određenoj razmjeri kao
dokumentacija motora i ima sledeći oblik.
Mp-polazni momenat.
.11.
Promjena smijera vrtnje trofaznog AM.
-Rotor trofaznog AM-a uvijek se obrće u smijeru obrtnog testnog polja na statoru. Obrtno
magnetno polje na statoru pri tome uvijek slijedi redoslijed faza u mreži obrnut redoslijed
priključenja faznih namotaja na trofaznoj mreži. To znači ako zamjenimo priključak bilo koja
dva namotaja na trofaznu mrežu mjenja se i smijer vrtnje rotora kao na slici.
Stepen iskorištenja trofaznog AM.
-Da bi lakše definisali stepen iskorištenja napravit će mo pregled stanja počevši od priključenja
motora na mrežu kada motor uzima iz mreže veliku vrijednost snage P´. To je snaga sa kojom
raspolaže motor. Jedan dio te snage ide na đulove gubitke snage u namotajima statora, a jedan
dio na gubitke snage u magnetnome kolu statora. Ostatak snage prenosi se putem obrtnog
magnetnog polja kroz vazdušni prostor sa statora na rotor i predstavlja snagu obrtnog magnetnog
polja Pob. To je snaga sa kojom raspolaže rotor. Jedan dio te sange ide na đulove gubitke snage u
namotajima rotora, a jedan dio na dodatne gubitke snage zbog trenja osovine u težištima Pa , a
ostatak predstavlja korisnu snagu koju proizvodi motor P˝. Iz ovog šematskog prikaza snaga da i
za asihroni motor vrijedi jednačina za snagu u kojoj je uvijek utrošena snaga jednaka zbiru
korisne snage i suma svih gubitaka snage.Ʒ
-Stepen iskorištenja po direktnoj metodi određuje se kao količina korisne i utrošene nage ili po
indirektnoj metodi.
- direktna metoda
- indirektna metoda
.12.
Sihrone mašine.
-model i konstrukcija
-Sihrone mašine su elktroobrtne mašine koje mogu da rade u generatorskom i motorskom režimu
rada. To su mašine uglavnom velike snage najčešće koriste u generatorskom režimu za dobijanje
trofazne izmjenične električne energije. U motorskom režimu upotrebljavaju se za teške
elektromotorne pogone koji zahtjevaju stalan broj obrtaja. Dobili su ime sihrone mašine jer se i
rotor i obrtno magnetno plje statora obrću u istome smijeru i istom sihronom brzinom.
P-broj pari polova
-U zavisnosti od pogoske mašine sa kojom se dovode rotoru mehanička energija u generatorskom režimu rada, razlikujemo:
1. Brzohodne ili turbo generatore. 2. Sporohodne ili hidro generatore. 3. Dizel generatore.
-Rotor turbo generatora je u obliku punog valjka prečnika do 1m, sa 1 ili maksimalno 2 para
polova, a pogonska mašina je parna ili gasna turbina. Brzina obrtaja je 3-hiljade odnosno
1500 ob/min. Rotor je zajedno sa generatorom smješten u izolovanu horizontalnu ravan. Rotor
hisrogeneratora je sa jasno istaknutijim polovima gdje broj pari polova može biti od 1 do 100 a
prečnik od 1do 15 m. Pogonska mašina sa kojim se postiže,u zavisnosti o količine i pada vode,
do 750 ob/min, je neka od vodenih turbina. Rotor je zajedno sa generatorom smješten u
karakterističnu vertikalnu ravan. Kod dizel generatora je pogonska mašina, neki od motora sa
unutarnjim sagorjevanjem upotrebljavaju se za napajanje specifičnih potrošača. Sihrone mašine
se sastoje od rotora, statora, namotaja i 2 klizna prstena. Stator je nepokretni dio u obliku
cilindra. Slaže se od dinamo limova. U žljebove statora postavlja se jednofazni ili trofazni
namotaj. Jednofazni namotaj popunjava 2/3 žljebova a trofazni popunjava sve žljebove, pri
čemu su fazni namotaji prostorno pomjereni za 1200. Krajevi faznih namotaja izvode se na
posebne izolatore i spajaju u spoj zvijezda. Rotor je obrtni dio, a može biti u obliku punog valjka
ili sa jasno istaknutim polovima, i slaže se od dinamo limova. Na rotor se postavlja pobudni
namotaj kroz koji se propušta i u generatorskom i u motornom režimu rada jednosmjerna struja
koju stvara nepokretno i u nepromjenjivo magnetno polje. Sa jedne strane rotora, mehanički
spojeni na osovinu na kojoj se nalaze dva klizna prstena na kojoj je doveden početak odnosno
kraj pobudnognamotaja. Po prstenovima klize četkice.
.13.
Način rada trofaznog sihronog motora.
-Radi lakšeg objašnjenja rada napravitćemo presjek kroz naprimjer jednopolni turbogenerator
koji na statoru ima trofazni namotaj sa jednim žljebom po polu i po fazi kao na slici.
-Dovođenjem rotoru mehaničke energije dobija se obrtno magnetno polje mehaničkim putem
koje presjeca provodnike faznih namotaja statora i u njima indukuje električne sile frekfencije
-Električne sile su promjenjive za 1/3 jer su i namotaji pojedinih faza pomjereni prostorno za
1/3. Pod njihovim utjecajem kada je generator opterećen protiču izmjenične trofazne struje
koje stvaraju obrtno magnetno polje koje se obrće u istom smijeru kao i rotor, i istom sihronom
brzinom. Vrijednost indukovanih električnih sila zavisi od broja navojnih dijelova svake faze od
broja navojnih dijelova svake faze a njihov oblik treba da bude što bliži harmoniskom. Zbog toga
se po obimu statora usjeca što veći broj žljebova čime se sa druge strane smanjuje uticaj viših
harminija a konstrukcijom rotora nastoji postići i što približni harmoniski oblik magnetnog polja
po obimu rotora.
.14.