Transcript Asynkronmotorn - TFE

Asynkronmotorn
Asynkronmotorn
• Kallas även…
– Växelströmsmotor
– Induktionsmotorn
• Fungerar som både motor och generator
• Egenskaper
– Enkel och robust
– Stabila driftegenskaper
– Enkelt underhåll
– Stor överbelastningsförmåga
3-fasmotorer
N
• Statorn: Lindningar för två (eller fler)
magnetpoler för varje fas, 120
förskjutning från varandra enligt figuren.
S
120°
N
• 3-fas nätspänning ger upphov till ett
roterande magnetfält i statorn, dess styrka
och rotationshastighet är konstanta.
S
120°
120°
S
N
Resultantens vinkel i förhållande till x-axeln fås genom:
Visa att det stämmer…
Animering, se webadress nedan.
http://www.ece.umn.edu/users/riaz/animations/abcvec.gif
Synkrona varvtalet
•
•
•
Om en tvåpolig magnet placeras i en stator med två poler får man en
synkronmaskin.
Rotationshastigheten är ett varv per period av växelspänningen, dvs. 50 Hz ger
3000 varv/min. Detta varvtal kallas för det synkrona varvtalet, ns.
Fler poler gör att det åtgår flera perioder av växelspänning innan magnetfältet
flyttat sig runt ett helt varv.
Generellt
•
Varvtalen blir då jämna delar av
3000 vid 50 Hz.
Poler
Rpm
2
3000
4
1500
6
1000
8
750
10
600
Rotorn, burlindad
• Växelspänningarna skapar ett roterande
magnetflöde i statorn.
• Då magnetfält rör sig i förhållande till en
ledare skapas en kraft som motverkar
sin uppkomst, det induceras en
spänning.
• Den inducerade spänningen skapar en
ström och därmed ett magnetfält i den
kortslutna rotorn.
• Magnetfältet från statorn och rotorn
greppar varandra och skapar ett
vridmoment på motorns axel.
• Det krävs en viss hastighetsskillnad
mellan statorns magnetfält och rotorns
rotationshasighet  eftersläpning (s)
Eftersläpning, s
Momentkurvan
M
Mk
Motor med
dubbelspårrotor
Normal drift
Mstart
Sadelpunkt
0
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0
-0,2
-0,4 s
no
0
Motor
Motströmsbroms
(omvänd rotationsriktning, förluster
i maskinen,
ej generatordrift)
sk
n
Generator
(Översynkront)
km = Maskinkonstant
s = eftersläpning
sk = eftersläpningens kippunkt, (M/s = 0)
U1 = Matningsspänning
X2 = Rotorlindningens reaktans vid motorns
märkfrekvens
Momentkurvan
M
Mk
Motor med
dubbelspårrotor
Normal drift
Mstart
Sadelpunkt
0
1,2
1
0,8
0,6
0,4
sk
0
-0,2
-0,4 s
no
0
Motor
Motströmsbroms
(omvänd rotationsriktning, förluster
i maskinen,
ej generatordrift)
n
Generator
(Översynkront)
I området för normaldrift (s << sk) betraktas momentkurvan som linjär. Då gäller
följande samband för momentet M:
där U1 är matningsspänningen och R2 rotorresistansen.
Om U1 och R2 är konstanta blir M proportionell mot s.
Effekt och förluster
Märkskylt
ABB Motors
Motor 3 50/60 Hz
IEC 34-1
MBT 112M
2860/3460 r/min
4/4,6 kW
Cl. F
cos  = 0,90
380-420/440-480 VY
8,1/8,1 A
220-240/250-280 V
14,0/14,0 A
No.MK 142 031-AS IP55
30 kg
Kapslings- och temperaturklasser
Märkningen IP55 i mitten på nedersta raden anger
maskinens täthet mot inträngning av vatten och damm.
Första siffran anger skyddet mot inträngning av
föremål, andra inträngning av vatten.
Class F som står mitt på skylten anger isolationens
temperaturklass, d.v.s. hur varm lindningen får bli
innan isolationen börjar ta skada.
De vanligaste isolationsklasserna är:
E 120C
B 130C
F 155C
H 180C
.
Diagram för kapslingstemperaturer
E
B
F
H
120
130
155
180
15
Hot spot-marginal
10
10
5
Max tillåten
temperaturstegring
75
80
105
125
40
40
40
40
Maximal omgivningstemperatur
Maximal omgivningstemperatur antas hela tiden vara 40C. För att ovan angivna temperaturer
inte skall överskridas i någon punkt på lindningen måste det också finnas en säkerhetsmarginal,
hot spot-marginal. Denna sätts till 5-15C.
Inkoppling
L1
U1
L1
U1
W2
U2
W1
L3
V1
V2
W2
U1
U2
V1
U2
L2
V2
W1
L3
L2
L1
D – koppling
230 V
V2
W2
W1
L3
W2
U2
V1
U1
L1
L2
V1
L2
V2
W1
L3
Y – koppling
400 V
Rotationsriktning
Den ända som normalt är motorns drivända
(ändan med axeln) definieras som D-ända.
Om nätet ansluts till en trefasmotors
statoruttag, märkta U, V och W och nätets
fasföljd är L1, L2, L3 får motorn medurs
rotationsriktning, sedd mot D–ändan. Om
motsatt rotationsriktning önskas, växlas två av
de matande faserna.
Varvtalsreglering
Asynkronmotorns varvtal bestäms som tidigare visats av frekvensen,
poltalet och eftersläpningen enligt:
120 f
n
Detta innebär att varvtalet kan styras med
- statorspänningens frekvens f
- poltalet p
- eftersläpningen s
p
 (1  s)
Reglermetoderna kan uppdelas i:
- metoder som sker i princip förlustfritt
- metoder som baserar sig på förluster i maskinen.
Förlustfria metoder
Det vanligaste sättet att ändra varvtalet är att ändra frekvensen på
den matande spänningen.
Ändring av matningsspänningens frekvens görs med hjälp av en
frekvensomriktare.
Frekvensomriktare
Likriktare
1- eller
3-fas
50 Hz
Växelriktare
3-fas
0-100 Hz
M
Moment och frekvens
Typkurvor som visar moment mot varvtal vid olika frekvenser.
Låg frekvens ger lågt varvtal, men högt startmoment. Hög
frekvens ger högt varvtal men lågt moment.