ASINKRONI STROJEVI
ASINKRONI STROJEVI
Asinkroni strojevi
Električni stojevi od kojih se rotor vrti brzinom koja malo odstupa od brzine okretnog
magnetskog polja statora zovu se asinkroni strojevi.
Ako se rotor asinkronog stoja pogoni nadsinkronom brzinom vrtnje (rotor ima veću brzinu
vrtnje od okretnog magnetskog polja statora), tad stroj radi kao generator – samo zajedno sa
sinkronim generatorom ili uz pomoć kondenzatora,
a ako se pogoni podsinkronom brzinom vrtnje (rotor ima manju brzinu vrtnje od okretnog
magnetskog polja statora), tad stroj radi kao motor tkz. indukcijski motor.
Konstrukcija asinkronog motora
Statorski namot
Oblici statorskih utora asinkronih motora
Namoti mogu bili petljasti ili valoviti, a prema simještaju u utore jednoslojni ili dvoslojni.
Priključna kutija asinkronog motora
Prespajanje statorskog namota u priključnoj kutiji
Rotorski namot asinkronog motora – kavezni namot
Ako je namot neizoliran smješten u utore (nema izolacije između štapova i utora, odnosno
jezgre rotora), prema slici , međusobno spojen na čeonim stranama kratko spojenim prstenom,
dobiva sc kratko spojeni rotor – kavezni namot
O obliku utora ovis efekat potiskivanja struje –
Važno kod motora iznad 15 kW (1500 min-1)
Rotorski namot asinkronog motora – kolutni motor
(meki start, kod većih pogona, nepouzdan)
Rotor ima sličan namot kao i stator, trofazni namot uložen u utore ( zavoji namota međusobno
su izolirani, a također su izolirani prema utorima, odnosno jezgri rotora) i spojen je
u zvijezdu kojoj su tri izvoda spojena na prstenove,
Trofazni asinkroni motori
Okretno magnetsko polje
Nadomjesna shema jedne faze asinkronog motora
Nadomjesna shema asinkronog kaveznog motora
Teorija rada asinkronog kaveznog motora
- Struje koje poteku iz mreže u namote statora bit će, zbog simetrije, međusobno razmaknute u
fazi, kao i naponi, za kut od 120°
- Simetrične struje u simetričnome trofaznom namotu daju okretno protjecanje koje stvara u
zračnom rasporu okretno polje magnetske indukcije B.
- Raspored indukcije u rasporu (koji je, pretpostavlja se, sinusoidni) inducira u namotima statora
trofazni sustav napona koji mora biti upravo takav da drži ravnotežu trofaznom sustavu napona
mreže (uz zanemarenje djelatno otpora i rasipne reaktancije primara)
332211 UEUEUE ,,
Teorija rada asinkronog kaveznog motora
Ako je stator priključen na brodsku mrežu, a rotorski je namot otvoren i ne vrti se s
rotorom, isto okretno polje koje inducira napone u namotima statora inducirat će napone i u
namotima rotora.
Brzina kojom se okretno polje vrti prema vodičima statora ista je kao i prema vodičima
rotora, tj. frekvencije struje u rotoru i statoru su jednake.
12 ff
112212 NNEE :: n faktor namota
Teorija rada asinkronog kaveznog motora
Ako se zatvore rotorski namoti, inducirani naponi potjerat će u rotoru struje.
22
222 XRZ 2
222
22
XR
EI
Struje u rotoru izazivaju sile na vodiče koji stvaraju moment vrtnje rotora:
22 cos IkM
Brzina vrtnje rotora rast će i postići će sinkronu brzinu vrtnje umanjenu za klizanje s..
p
fnnssnn sss
12
601
)( 100
s
s
s
s
n
nnsili
n
nns %
Teorija rada asinkronog kaveznog motora
Kad rotor stoji (n = 0), klizanje je jednako jedan (s = 1). Kad mu se brzina povećava,
klizanje opada i postaje nula (s = 0) onda kada se rotor vrti sinkronom brzinom ( n = n), tj. kad je
brzina rotora jednaka brzini okretnog polja.
Kad rotor stoji, frekvencija rotoru induciranog napona jednaka je statorskoj (primarnoj)
frekvenciji . Ako se rotor vrti u smjeru okretnog polja, sve manje zaostaje za njim, pa frekvencija
rotora (sekundara) pada proporcionalno s klizanjem, tj. iznosi:
12 fsf 22120 444 NfE . 202 EsE
Kako pada frekvencija, napon i struja rotora, tako pada i moment rotora. Motor se ubrzava
Sve dok se moment motora ne izjednači sa momentom tereta.
Momentna karakteristika asinkronog motora
Momentne karakteristike trofaznog asinkronog motora
pM (n = 0, s = 1) potezni (ili pokretni) moment
npM maksimalno (ili prekretno) klizanje
n
nnn
n
PPM
2
60
(3 8)k nI I
nazivni moment motora
potezna struja motora
0I Struja praznog hoda 20-30 % nazivne struje ( za male motore 40-60%)
Odnos djelatne snage (djelatne struje) motora prema prividnoj snazi (struji brodske mreže)
označava se kao faktor snage .
Faktor snage pri nazivnom opterećenju ovisi o veličini i naponu motora i iznosi približno 0,75 do
0,90. Veći motori s istim brojem polova imaju bolje faktore snage. Jednako tako, brzohodni imaju
bolje faktore snage nego sporohodni.
cos
S padom opterećenja smanjuje se faktor snage i osobito je nepovoljan uz opterećenja manja
od polovice nazivnoga.
Omjer predane i primljene djelatne snage predstavlja korisnost motora
U srednjih trofaznih asinkronih kaveznih motora korisnost iznosi od 0,80 do 0,90, dok kod velikih
raste i do 0,95, a kod malih pada do 0,70.
Faktor snage i korisnost asinkronog motora
Pokretanje kaveznog motora
Izravno pokretanje ostvaruje se izravnim priključkom statorskog namota na puni napon brodske
mreže. – samo motori male snage
Neizravno pokretanje ostvaruje se različitim napravama koje su ugrađene između statorskog
namota i brodske mreže. Sve one imaju zadaću da smanje struje pokretanja gotovih motora .
- Zvijezda – trokut spoj
- Softstart uređaji (energetska elektronika)
Pokretanje pomoću spoja zvijezda- trokut
(samo za motore koji trajno mogu raditi u trokut spoju)
Pokretanje preklopkom zvijezda-trokut može se
upotrijebiti samo za pokretanje motora namijenjenih
za trajni rad u spoju trokut.
Osniva se na činjenici da statorski namot spojen u
zvijezda-spoj dobiva za puta manji napon nego
spojen u trokut-spoj.
3
Proporcionalno naponu smanjuje se i struja, no
istodobno smanjuje se i potezni moment, i to
proporcionalno naponu na kvadrat.
Pokretanje pomoću spoja zvijezda- trokut
Motor namijenjen za rad pri nazivnom naponu u zvijezda spoju ne smije se priključiti na isti
napon spojen u trokut.
Obratno, motor određen za rad u spoju u trokut smije se priključiti na mrežu istog napona
spojenog u zvijezdu. Napon je po fazi pri tome za puta manji. pa motor nije zasićen.
Regulacija brzine vrtnje
)()( sp
fsnn s 11
Brzina vrtnje može se mijenjati promjenom sinkrone brzine, a ona se mijenja promjenom
frekvencije i promjenom broja pari' polova, te promjenom klizanja koje kod određenog
momenta tereta ovisi o priključenom naponu.
konstf
U
Između brodske mreže i asinkronog motora uključi pretvornik frekvencije (tiristorski sklop) koji
će davati napon promjenjive frekvencije
Takva regulacija frekvencijom i naponom omogućuje kontinuiranu promjenu brzine vrtnje u
granicama od nule do trostruke nazivne brzine vrtnje, sigurnost regulacije je velika
Regulacija brzine vrtnje ostvaruje se i promjenom broja pari polova na statoru motora. To se
Izvodi na dva načina: s dva neovisna statorsaka namota različitog broja pari polova ili s jednim
statorskim namotom koji se prespaja na različite brojeve pari polova.
Regulacija brzine vrtnje asinkronog motora
Momentne karakteristike trofaznog asinkronog kaveznog motora
pri promjeni frekvencije i napona
Regulacija brzine vrtnje promjenom pari polova
Regulacija brzine vrtnje promjenom klizanja
Regulacija brzine vrtnje trofaznog asinkronog kaveznog motora dade se postići promjenom
klizanja, odnosno promjenom priključenog napona- ograničeno područje regulacije
Trofazni kolutni motor – regulacija brzine
Trofazni asinkroni kolutni motori prikladni su ondje gdje nisu dopušteni veliki udarci struje
pokretanja, gdje su teški uvjeti pokretanja koji zahtijevaju veliki potezni moment motora i gdje
je potrebna kontinuirana regulacija brzine vrtnje u uskom području bez posebnih izvora
promjenjive frekvencije.
Trofazni kolutni motor – regulacija brzine
Ovisnost rotorske struje o otporu i klizanju
kolutnog motora
Utjecaj otpora na momentnu karakteristiku
kolutnog motora
Gubici asinkronog motora
vtdCuFeCu PPPPPPg 221
PCu – gubici u bakru statora;
PFe – gubici u željezu statora;
PCu2 – gubici u bakru rotora;
P2d - snaga koja se uzima preko kilznih koluta;
Pt+v – snaga pretvorena u gubitke trenja i ventilacije.
gPPP 1211
11
P
P
P
PP gg
Mehanička snaga na osovini
asinkronog motora je:Korisnost se računa prema izrazu