TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator (...

48
TROFAZNI ASINHRONI MOTOR ( SIMETRIČAN ) θ ar as bs cs cr as bs br br cr ar as cs br bs cr ar cs ω

Transcript of TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator (...

Page 1: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

TROFAZNI ASINHRONI MOTOR( SIMETRIČAN )

θ

ar

as

bs

cs

cr

asbs

brbr

cr

ar

ascs

brbscr

arcs

ω

Page 2: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Naponska jednačina:( )

( )abcrabcrabcr

abcsabcsabcs

tiu

tiu

ϕ

ϕ

∂∂

+=

∂∂

+=

r

s

R

R

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥

⎤⎢⎣

abcr

abcs

abcr

abcs

ii

rsr

srs

LLLL

Tϕϕ

U prethodnim jednačinama koristi se:

( ) [ ]???

T

? cbaabc ffff =

Page 3: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Matrice induktivnosti:

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

+−−−+−−−+

=

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

+−−−+−−−+

=

rrrr

rrrr

rrrr

ssss

ssss

ssss

MMMMMMMMM

MMMMMMMMM

λλ

λ

λλ

λ

5.05.05.05.05.05.0

5.05.05.05.05.05.0

r

s

L

L

Ako uvedemo smenu:

32πα =

može se napisati: ( ) ( )( ) ( )( ) ( ) ⎥

⎥⎥

⎢⎢⎢

−++−−+

=θαθαθαθθαθαθαθθ

coscoscoscoscoscoscoscoscos

srLsrL

Page 4: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svođenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( )

( )( ) abcrrsabcr

abcrrsabcr

abcrsrabcr

NNuNNuiNNi

ϕϕ ⋅=′⋅=′⋅=′

///

Bez dokaza (!), ali na osnovu analogije (M1 = (N1 /N2 )L12 ).

( ) srrss LNNM /=

Sada se može napisati:( ) ( )

( ) ( )( ) ( ) ⎥

⎥⎥

⎢⎢⎢

−++−−+

==′

θαθαθαθθαθαθαθθ

coscoscoscoscoscoscoscoscos

ssrr

s MNN LLsr

Page 5: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Polazeći od izvedene relacije ( M1 = (N1 /N2 )2 M2 ) može se napisati:

Mr = (Nr /Ns )2 Ms

Ako se uzme:Lr'= (Ns /Nr )2 Lr

dobija se:

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

+′−−−+′−−−+′

=′

srss

ssrs

sssr

MMMMMMMMM

λλ

λ

5.05.05.05.05.05.0

rL

gde je:

λr'= (Ns /Nr)2 λr

Page 6: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Posle svođenja "rotora na stator" jednačina za fluks i naponska jednačina su:

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡′⎥

⎤⎢⎣

⎡′′′

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡′ abcr

abcs

abcr

abcs

ii

rsr

srs

LLLL

Tϕϕ

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡′⎥

⎤⎢⎣

⎡′+′′

′+=⎥

⎤⎢⎣

⎡′ abcr

abcs

abcr

abcs

ii

uu

rrsr

srss

LRLLLR

pppp

T

Pri čemu važi relacija:

Rr'= (Ns /Nr)2 Rr

t∂∂

=p - operator

Page 7: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

JEDNAČINA MOMENTANa osnovu relacija izvedenih u predavanju "El. meh. konverzija energije" može se napisati izraz za el. energiju koja se pretvara u meh.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) abcrrabcrabcrabcsabcssabcse iIiiiiIiW ′⋅′−′′+′′⋅+⋅−= λλ rsrs LLL TTT

21

21

Mehanička snaga motora može se izraziti preko elektromagnetnog momenta i brzine obrtanja:

mee tmW

∂∂

=∂∂

θm - stvarni mehanički položaj rotora.

mP θθ ⋅=

θ - položaj rotora izražen u el.rad/s.

θt

PmWt ee ∂

∂=

∂∂

Page 8: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Elektromagnetni momenat motora je:

( ) [ ] abcrabcse

e iiPWPm ′⋅′∂∂

⋅⋅=∂∂

= srLθθ

T

( ) ( ) ( )[ ]

( ) ( ) ( )[ ] ⎪⎭

⎪⎬⎫

⎪⎩

⎪⎨⎧

′−′+′−′+′−′+

+′+′−′−+′−′+′−+′−′−′⋅−=

θ

θ

cos23

sin5.05.05.05.05.05.0

brarcsarcrbscrbras

crbrarcscrbrarcrbraras

se iiiiiiiii

iiiiiiiiiiiMPm

Dobijeni izraz je veoma komplikovan i praktično neupotrebljiv !!

Page 9: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

qd – TRASFORMACIJA

U cilju uprošćenja uvodi se REFERENTNI qd - sistem koji rotira zajedno sa obrtnim magnetnim poljem motora, tzv. sinhroni referentni sistem osa.

Prelazak iz realnog abc - sistema u qdo - sistem vrši se pomoću matrice transformacije K.

Transformacije na statoru:

as

bs

cs

ωs

θs

q

d

qq

dd0

0

Page 10: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

( ) [ ]( ) [ ]sdsqssqd

csbsasabcs

abcssqd

ffff

ffff

ff

o

T

o

T

o

=

=

= sK

( ) ( )( ) ( )

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡+−+−

=5.05.05.0

sinsinsincoscoscos

32 αθαθθ

αθαθθ

rsrsrs

rsrsrs

sK

( ) ( )∫∫ ==tt

rsrs dd00

, ξξωθξξωθ

( ) ( )( ) ( ) ⎥

⎥⎥

⎢⎢⎢

++−−=

1sincos1sincos1sincos

1

αθαθαθαθ

θθ

rsrs

rsrs

rsrs-sK

Page 11: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Kada je ωrs=ωs =cost. i θs (0) = 0.

Gde je:

θrs - trenutni položaj referentnog sistema,

θ - trenutni položaj rotora motora,

ωrs - brzina referentnog sistema,

ω - brzina motora,

ωs - sinhrona brzina.

,3

2πα =

( ) ( ) td s

t

sssrs ωθξξωθθ =+== ∫0 0

Page 12: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Šta se postiže transformacijama?

Na primer kod simetričnog trofaznog sistema koji ima konstantnu učestanost:

( )( )

( )( )

( )( )0cos

0cos

0cos

max

max

max

ssscs

sssbs

sssas

tff

tff

tff

θαω

θαω

θω

+−=

++=

+=

posle transformacije se dobija:

( )

( )

22max

max

max

0

0sin

0cos

dsqss

s

ssds

ssqs

fff

f

ff

ff

+=

==

==

==

const.

const.

const.

o

θ

θ

Umesto trofaznog naizmeničnog sistema dobijamo jednostavan sistem od dve " jednosmerne " veličine.

Page 13: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Transformacije na rotoru:

( ) ( )

( ) [ ]( ) [ ]rdrqrrqd

crbrarabcr

abcrrqd

rsrsr

r

t

rsrsr

ffff

ffff

ff

dtt

o

T

o

T

o

′′′=′

′′′=′

′=′

−=

+⋅= ∫

rK

θθθ

θωθ 00

ωrs

θrs

ω

θ

θrsr

ar

as

q

d

θrsr - trenutni položaj rotora u odnosu na referentni sistem.

Page 14: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

( ) ( )( ) ( )

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡+−+−

=5.05.05.0

sinsinsincoscoscos

32 αθαθθ

αθαθθ

rsrrsrrsr

rsrrsrrsr

rK

( ) ( )( ) ( ) ⎥

⎥⎥

⎢⎢⎢

++−−=

1sincos1sincos1sincos

αθαθαθαθ

θθ

rsrrsr

rsrrsr

rsrrsr1-

rK

Page 15: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Šta se postiže ovom transformacijom:

( ) ( )[ ]

( ) ( )[ ]

( ) ( )[ ]αθωω

αθωω

θωω

−−−′=′

+−−′=′

−−′=′

0cos

0cos

0cos

max

max

max

rsrcr

rsrbr

rsrar

tff

tff

tff

posle transformacije dobija se:

( )

( )

0

0sin

0cos

max

max

=′

′=′

′=′

r

rrdr

rrqr

f

ff

ff

o

θ

θ

Kada je ωrs=ωs =cost. , θs (0) = 0 i θrsr= θr = θs –θ, za simetričan rotorski sistem

Page 16: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

REFERENTNI qd - sistem koji je vezan za stator, tzv. stacionarnireferentni sistem osa.

Prelazak iz realnog abc - sistema u qdo - sistem vrši se pomoću matrice transformacije K.

Transformacije na statoru:

as = q

bs

cs

d

Page 17: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

( ) [ ]( ) [ ]sdsqssqd

csbsasabcs

abcssqd

ffff

ffff

ff

o

T

o

T

o

=

=

= sK

( ) ( )( ) ( )

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡+−+−

=5.05.05.0

sinsinsincoscoscos

32 αθαθθ

αθαθθ

rsrsrs

rsrsrs

sK

( ) ( )∫∫ ==tt

rsrs dd00

, ξξωθξξωθ

( ) ( )( ) ( ) ⎥

⎥⎥

⎢⎢⎢

++−−=

1sincos1sincos1sincos

1

αθαθαθαθ

θθ

rsrs

rsrs

rsrs-sK

Page 18: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Kada je ωrs=0, θrs (0) = 0 i ,3

2πα = ( ) ,0000

=+⋅= ∫t

rsrs d θξθ

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

−−

=

5.05.05.023

230

5.05.01

32

sK

⎥⎥⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢⎢⎢

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=

5.05.05.03

20sin3

20sin0sin

320cos

320cos0cos

32 ππ

ππ

sK

⎥⎥⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢⎢⎢

−−=

1235.0

1235.0

101

1-sK

Page 19: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Šta se postiže transformacijama?

Na primer kod simetričnog trofaznog sistema koji ima konstantnu učestanost:

( )( )

( )( )

( )( )0cos

0cos

0cos

max

max

max

ssscs

sssbs

sssas

tff

tff

tff

θαω

θαω

θω

+−=

++=

+=

posle transformacije se dobija:

( )( )( )( )

22max

max

max

00sin0cos

dsqss

s

sssds

sssqs

fff

ftfftff

+=

==+=

+=

const.o

θω

θω

Umesto trofaznog naizmeničnog sistema dobijamo dvofazni sistem.

Page 20: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Transformacije na rotoru:

( )

( ) [ ]( ) [ ]rdrqrrqd

crbrarabcr

abcrrqd

rsr

r

t

rsr

ffff

ffff

ff

dt

o

T

o

T

o

′′′=′

′′′=′

′=′

−=

+⋅= ∫

rK

θθ

θθ

0

000

ωrs

θrs

ω

θ

θrsr

ar

as

q

d

θrsr - trenutni položaj rotora u odnosu na referentni sistem.

Page 21: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

( )

( )

⎥⎥⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢⎢⎢

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −−−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −−−

=

5.05.05.03

2sin3

2sinsin

32cos

32coscos

32 πθπθθ

πθπθθ

rK

( ) ( )

⎥⎥⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢⎢⎢

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −−

−−

=

13

2sin3

2cos

13

2sin3

2cos

1sincos

πθπθ

πθπθ

θθ

1-rK

Page 22: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Šta se postiže ovom transformacijom:

( ) ( )[ ]

( ) ( )[ ]

( ) ( )[ ]αθωω

αθωω

θωω

−−−′=′

+−−′=′

−−′=′

0cos

0cos

0cos

max

max

max

rsrcr

rsrbr

rsrar

tff

tff

tff

posle transformacije dobija se:

( ) ( )[ ]( ) ( )[ ]

00sin0cos

max

max

=′−−−′=′

−−−′=′

r

rsrdr

rsrqr

ftfftff

o

θθωω

θθωω

Kada je ωrs=0 i θrsr= θr = θ, za simetričan rotorski sistem

Umesto trofaznog naizmeničnog sistema dobijamo dvofazni sistem.

Page 23: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

TRANSFORMACIJE NAPONSKIH JEDNAČINA ASINHRONOG MOTORA

Prvi karakterističan slučaj:

abcabc iu ⋅= R

Množeći ovu jednačinu sa desne strane sa K dobija se:

( ) o1

o qdabcabcqd iiuu −⋅⋅=⋅⋅=⋅= KRKRKK

Page 24: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Kod simetričnih sistema je:

( ) ( ) RKKKRK =⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅ −− IrIr 11

Prema tome dobija se:

oo qdqd iu ⋅= R

Drugi karakterističan slučaj:

abcabcu ϕ⋅= p

Posle množenja sa K dobija se:

[ ( ) ] [ ( ) ] ( ) oooo ppp qdqdqdabcqd uu ϕϕϕ 111 −−− ⋅+⋅=⋅=⋅= KKKKKKK

Page 25: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

ako je θ = ω . t, sledi:

( )[ ] ( ) ( )( ) ( ) ⎥

⎥⎥

⎢⎢⎢

++−−−−

−=−

0cossin0cossin0cossin

p 1

αθαθαθαθ

θθωK

( )[ ] WKK ⋅=⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡−=⋅ − ωω

000001010

p 1

Konačno je:

00 p0

qdq

d

qdu ϕϕϕ

ω +⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡−=

Page 26: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Da bi bilo jasnije, predhodna jednačina se može razbiti na:

oo pp

p

ϕ

ϕϕω

ϕϕω

=

+⋅−=

+⋅=

uuu

dqd

qdq

Primenićemo izvedene relacije na naponske jednačine asinhronog motora:

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡′

+⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡′−⎥

⎤⎢⎣

⎡+⎥

⎤⎢⎣

⎡′⎥

⎤⎢⎣

⎡′

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡′ rqd

sqd

rqds

sqds

rqd

sqds

rqd

sqd

ii

uu

o

o

o

o

o

o

o

o

00

00

ϕϕ

ϕωωϕω

WW

RR

r

O - kvadratna (3×3) nula matrica.

Page 27: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

TRANSFORMACIJE JEDNAČINA FLUKSAASINHRONOG MOTORA

( ) ( )( )( ) ( ) ⎥

⎤⎢⎣

⎡′⎥

⎤⎢⎣

⎡′′′

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡′ −−

−−

rqd

sqd

rrrsrr

rsrssss

rqd

sqd

ii

o

o11

11

o

o

KLKKLKKLKKLK

sϕϕ

( )⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

++

+=−

MM

M

s

s

s

sss

λλ

λ

000000

1KLK

VAŽNO !!!

sMM23

=

Page 28: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

( )⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

+′+′

+′

=′ −

MM

M

r

r

r

rrr

λλ

λ

000000

1KLK

( ) ( )⎥⎥⎥

⎢⎢⎢

⎡=′=′ −−

0000000

11 MM

ssrrrsrs KLKKLK

Kod simetričnih trofaznih sistema je fo = 0 (!!)

Page 29: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

U tom slučaju naponska jednačina asinhronog motora je:

( )( ) ⎥

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

−−−

−+

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

=

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

dr

qr

ds

qs

s

s

s

s

dr

qr

ds

qs

r

r

s

s

dr

qr

ds

qs p

iiii

rr

rr

uuuu

ϕϕϕϕ

ωωωω

ωω

p00p00

00p00

000000000000

a jednačina za flukseve je:

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

+′+′

++

=

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

dr

qr

ds

qs

r

r

s

s

dr

qr

ds

qs

iiii

MMMM

MMMM

λλ

λλ

ϕϕϕϕ

0000

0000

Page 30: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

U nekim slučajevima je pogodno uvesti sledeće smene:

ψ = ωb ϕ - " fluks po sekundi " [ Wbs-1];

X? = ωb L? - reaktansa [Ω];

Xm = ωb M - reaktansa magnećenja [Ω];

p' = p/ωb = d()/d(ωb t) - ovaj novi operator nema dimenziju.

Page 31: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Sada je naponska jednačina:

( )( ) ⎥

⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

−−−′

′−

+

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

=

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

dr

qr

ds

qs

bs

bs

bs

bs

dr

qr

ds

qs

r

r

s

s

dr

qr

ds

qs

iiii

rr

rr

uuuu

ϕϕϕϕ

ωωωωωω

ωωωω

p/00/p00

00p/00/p

000000000000

a jednačina fluksa:

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

=

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

dr

qr

ds

qs

rm

rm

ms

ms

dr

qr

ds

qs

iiii

XXXX

XXXX

0000

0000

ϕϕϕϕ

Gde je:

mrrmss XXXXXX +′=′+= λλ

Page 32: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

EKVIVALENTNE ŠEME MOTORA

Ekvi šema po q-osi:

iqsuqs

i'qr

u'qrM

r'rrsωsϕds λs λ'r

(ωs- ω) ϕ'dr

Page 33: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Ekvi šema po d-osi:

idsuds

i'dr

u'drM

r'rrsωsϕqs λs λ'r

(ωs- ω) ϕ'qr

Page 34: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

JEDNAČINE MOMENTAAko se pođe od izvedene jednačine:

( )[ ] [ ] ( ) rqdsqde iiPm o1T

o1 ′⋅′

∂∂

⋅⋅= −−rsrs KLK

θ

mogu se dobiti sledeći izrazi:

( )

( )

( )

( )qrdrdrqrb

e

qsdsdsqse

qrdrdrqre

qrdsdrqse

iiPm

iiPm

iiPm

iiiiMPm

′′−′′=

−=

′′−′′=

′−′=

ϕϕω

ϕϕ

ϕϕ

12

32

32

32

3

itd.⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×=

→→

sse iPm ϕ2

3

Page 35: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

NORMALIZACIJA

Potrebno je na već poznate bazne vrednosti dodati:

( )!dimenziju!istuimajujer

2/32

2

max

max

−=

=

==

==

qdbb

qdbqdbb

bfaznosqdb

bfaznosqdb

UIUP

III

UUU

ψ

Važno je napomenuti da je sada i vreme normalizovano jer se ima

tbωτ =odnosno:

( ) τω ∂∂

=∂∂

=′tb

p

Sve ostalo je kao što je već pokazano!!

Page 36: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Posle normalizacije naponska jednačina se može napisati u obliku pogodnom za modelovanje.

N:

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

+

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

=

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

dr

qr

ds

qs

r

r

s

s

dr

qr

ds

qs

r

r

s

s

dr

qr

ds

qs

dr

qr

ds

qs

iiii

rr

rr

uuuu

ϕϕϕϕ

ωω

ωω

ϕϕϕϕ

000000

000000

000000000000

p

Jednačina za flukseve može se napisati i u obliku:

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

−−

−′−′

=

⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢

′′

dr

qr

ds

qs

sm

sm

mr

mr

dr

qr

ds

qs

XXXX

XXXX

Diiii

ϕϕϕϕ

0000

0000

1

gde je:2mrs XXXD −′=

Page 37: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Elektromagnetni momenat motora:

( )qrdsdrqsme iiiiXm ′−′=

Na sličan način se normalizuju i ostali izrazi za momenat.

Normalizovana Njutnova jednačina je:

mebm mmT −=′ωω p

gde je:

( ) ( ) [ ]s/ bbm PmJT ω=

Mora se zapaziti da je u jednačini brzina obrtanja ω [rad.el./s], a ne mehanička ugaona brzina ωm[rad.meh].

Page 38: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

STACIONARNO STANJEPosmatrajmo predhodan sistem jednačina u stacionarnom stanju p' = 0.

Definišio fazore promenljivih u abc – sistemu preko odgovarajućih promenljivih iz qd– sistema.

U skladu sa gornjom slikom može se napisati:

dqa jFFF −=2

Im

Re

+

-

+

Fd

Fq

aFq

d

Page 39: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Naponske jednačine u stacionarnom stanju su:

N:

( ) ( )

( ) ( ) qrrsqsmsdrrdr

drrsdsmsqrrqr

qrmsqsssdssds

drmsdsssqssqs

IXIXIrU

IXIXIrU

IXIXIrU

IXIXIrU

′′⋅−−⋅−−′′=′

′′⋅−+⋅−+′′=′

′−−=

′++=

ωωωω

ωωωω

ωω

ωω

Napon u a – fazi statora:

( ) ( ) ( )arasmsassssdsqsas IIXjIXjrjUUU ′+++=−= ωω λ21

Napon u a – fazi rotora:

( ) ( )[ ] ( ) ( )arasmsarrsrdrqrar IIXjIXjrUjUU ′+−+′′−+′=′−′=′ ωωωω λ21

Page 40: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Uvedimo smenu:,rsss ωωωω =−= s – klizanje

( ) ( )arasmsarrsrar IIXjIXjsrsU ′++′′+′=′ ωω λ//

( )dsqss jIII −=2

1

Ekvivalentna šema je:

N:

asU

jωsXλs

asI

rs

jωsXm

jωsX'λr

→′arI

sUar /→′

r'r/s

Page 41: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Slika 1: Start motora u praznom hodu

me

ω

ψ'qr

ψ'dr

fs= fn=50Hz, ωs=314

Page 42: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

ψ'qr

ψ'dr

me

ωopterećenje

Slika 2: Start motora u praznom hodu i opterećenje

Page 43: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Slika 3: Mehanička karakteristika

Start u praznom hodu

brzina [r.j.]

mom

enat

[r.j.

]

Page 44: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

me

mm

Start pod opterećenjem

Slika 4: Mehanička karakteristika

Page 45: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

meω

iqs

ids

Slika 5: Start motora u praznom hodu

Page 46: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Slika 6: Start motora u praznom hodu

me ω

ias

Page 47: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Slika 7: Prazan hod - opterećenje

meω

ids

iqs

opterećenje 80%

Page 48: TROFAZNI ASINHRONI MOTOR - pogoni.etf.rs dinamik.pdf · Svođenje rotorskih veličina na stator ( postupak svo đenja je objašnjen u delu "Magnetno spregnuta kola "). ( ) abcr s

Slika 8: Prazan hod - opterećenje

opterećenje 80%

ias

i'ar