Transcript brzina
UTICAJ KARAKTERISTIČNIH VELIČINA I PARAMETARA NA KARAKTERISTIKE MOTORA Posmatraćemo samo one veličine i parametre koji su značajni za podešavanje brzine: • Promena napona statora – naponsko napajanje; • Promena struje statora – strujno napajanje; • Promena rotorske otpornosti (simetrično uključenje dodatog otpora); • Promena statorske učestanosti (naponsko napajanje); • Promena statorske učestanosti (strujno napajanje); Promena napona statora pri konstantnoj učestanosti Na osnovu ekvivalentne šeme i izraza za moment: M e M e U s2 ; M pol M pol U s2 ; M pr M pr U s2 ; I s I s U s , s pr s pr U s 3.5 U s 1 r.j. moment 3 2.5 U s 0,75 r.j. 2 1.5 U s 0,5 r.j. 1 0.5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 brzina 0.7 0.8 0.9 1 8 U s 1 r.j. 7 struja statora 6 U s 0,75 r.j. 5 U s 0,5 r.j. 4 3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 brzina Promene na karakteristikama su važne zbog: 1. Slučajnih varijacija napona u mreži; 2. Puštanja motora u rad pri sniženom naponu; 3. Podešavanje brzine (ograničeni opseg, zavisi od oblika mehaničke karakteristike opterećenja). Prilikom puštanja motora u rad sa sniženim naponom, koristi se ograničenje struje do izlaska na prirodnu karakteristiku (nominalni napon). 8 1 2 U s 0,521 r.j. 0,5r.j. I s 3r.j. 3 U s 1 r.j. 0,828 I s 3r.j. struja statora Us 0, 424 r.j. 0 I s 3r.j. 7 6 5 4 2 3 3 1 2 3.5 1 3 0 3 moment 2.5 1.5 2 0.5 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 brzina 0.6 0.7 0.8 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 brzina 2 1 0 0.9 1 0.6 0.7 0.8 0.9 1 struja statora napon statora 3 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 2.5 moment Puštanje motora u rad sa sniženim naponom (sa ograničenom strujom) 2 1.5 1 0.5 0 brzina Promena struje statora pri konstantnoj učestanosti Pomoću izvedenih relacija: M e M e I s2 i Us Us Is Mogu se dobiti dijagrami: 3 I s 2r.j. moment 2.5 2 1.5 1 I s 1 r.j. 0.5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 brzina 0.7 0.8 0.9 1 I s 0,5 r.j. 3 Is 2 napon statora 2.5 2 Is 1 1.5 1 I s 0.5 0.5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 brzina Ove karakteristike su značajne zbog regulisanih pogona sa asinhronim motorima napajanim iz STRUJNIH INVERTORA. 1 Promena rotorske otpornosti (simetrično uključenje dodatog otpora) Može se primenjivati samo kod asinhronih mašina sa namotanim rotorom. M pr M pr Rr Rd s p s p Rr Rd - važno! 3.5 - važno! Rd 2 Rd 1 > > Rd 0 3 moment I s I s Rr Rd - bez obzira na napon napajanja! 2.5 M12 2 2 1 0 1.5 1 Rd 1 Rr Rd 2 2 Rr 0.5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 brzina 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Polazeći od Kloss – ove jednačine može se dobiti: gde je M p / M12 const. s1 s p Rr Rd 1 - 2 - 1 s2 s p Rr Rd 2 - 2 - 1 s1 s p1 Rr Rd 1 s2 s p 2 Rr Rd 2 Ne treba zaboraviti da postoji i drugo rešenje: s1 s p1 Rr Rd 1 s2 s p 2 Rr Rd 2 3 moment s1 s p Rr Rd 1 2 - 1 s2 s p Rr Rd 2 2 - 1 Očigledno je da i sada važi odnos: 3.5 2.5 2 1.5 1 s1 s1 0.5 0 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 brzina 1 Uticaj rotorskog otpora na struju statora prikazan je na slici: 8 Rd 0 struja statora 7 6 Rd 1 Rr 5 4 Rd 2 2 Rr 3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 brzina Primena ovih osobina: 1. Puštanje u rad velikih motora sa ograničenom strujom. 2. Kratkotrajno podešavanje brzine (gubici!). Promena statorske učestanosti (naponsko napajanje) U najjednostavnijem slučaju, E = const. E M e (r ) 3 P s 3 P 1 Mp 2 r E s 2 2 r Rr Rr 2 r r 2 Rr rp const. r Ako je: E s const. M p const. 3.5 3 moment Familija karakteristika data je na slici: 2.5 2 1.5 fs5=0,2 fs4=0,4 fs3=0,6 fs2=0,8 fs1=1 1 0.5 0 - 0.4 - 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 brzina 2 E r Rr M e (r ) 3 P 2 s Rr r2 r2 Polazeći od izraza za moment u ovom slučaju: Može se zaključiti da je za M e const. r const. Ovaj slučaj odgovara i slučaju sa Us s U sn sn const. uz zanemarenje Rs = 0. U realnijem slučaju: U s const. 3 P U s2 Mp 2 s sp Ako se u ovom slučaju obezbedi U s U sn const. Rs2 s2 s r Rs 2 Rr Rs2 s2 s r 2 f U s , s f s 3 sn dobijaju se karakteristike prikazane na slici desno. 1 3.5 moment s Rs 0, PFe 0, M 2.5 2 1.5 fs1=1 1 fs5=0,2 fs4=0,4 fs3=0,6 fs2=0,8 0.4 0.6 0.8 0.5 0 - 0.4 - 0.2 0 0.2 brzina 1 Povoljniji oblik mehaničkih karakteristika dobija se odstupanjem od održavanja odnosa napona i učestanosti na konstantnoj vrednosti. U s U sn const. fs f sn Zavisnost napona od učestanosti (naponska kompenzacija) Us = f (s) određuje se po različitim kriterijumima. U posmatranom slučaju kada se želi održati konstantan prevalni momenat, pri svim učestanostima manjim od nominalne ova zavisnost je: [N:] 2 U sk 2 M p s Rs2 s2 s r Rs f s Mehaničke karakteristike uz primenjenu kompenzaciju napona su: 2 U sk 2 M p s Rs2 s2 s r Rs f s 2.5 moment 2 1.5 1 fs1=1 0.5 0 - 0.4 - 0.2 0 fs5=0,2 fs4=0,4 0.2 0.4 fs3=0,6 0.6 brzina fs2=0,8 0.8 1 Zavisnost napona od učestanosti uz kompenzaciju kojom se obezbeđuje isti prevalni moment 1 0.8 napon 0.6 0.2 0.15 0.4 0.1 0.05 0.2 0 0 0 0.2 0.4 0.6 učestanost 0.8 0 0.02 0.04 1 0.06 0.08 0.1 Razmotrimo sada i slučaj analize rada asinhronog motora u kojoj se mora uzeti u obzir uticaj grane magnećenja, uz zanemarene gubitke u gvožđu. (PFe ≈ 0) Postavljajući odgovarajuće jednačine po drugom Kirhofovom zakonu može se postaviti izraz za struju rotora: Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) [N:] I r U s , s , r Us Rr j r r M j s M - Rs j s s M j r M Momenat motora se sada može odrediti: [N:] M e U s , s , r Rr r I r U s , s , r 2 Rešavanjem jednačine: M e U s , s , r 0 r po r za različito s dobija se rp = rp (s). Ova zavisnost nije funkcija napona statora. Rešavanjem jednačine: M e U s , s , rp s M e U sn , sn , rpn po Us tsonsivaz es ajibod U s f s koja će obezbediti isti prevalni moment pri svim učestanostima, kao pri nominalnoj učestanosti i naponu. Zavisnost prevalne učestanosti u rotoru [r.j.] Zavisnost napona od učestanosti [r.j.] 0.5 1 0.4 0.8 rp Us 0.3 0.6 0.2 0.4 0.1 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 učestanost [r.j.] 0.8 1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 učestanost [r.j.] 1 Dijagrami prevalnog momenta u funkciji učestanosti kada se održava Us / fs = const. (nekompenzovan slučaj), i kada se uvažava izvedena zavisnost Us = f ( fs) (kompenzovan slučaj). 2.5 Mpr - kompenzovano 2 1.5 1 Mpr - nekompenzovano 0.5 0 0 0.2 0.4 0.6 učestanost [r.j.] 0.8 1 Zavisnosti napona od struje izračunate za tri različita pristupa proračunu. 1 0.9 0.8 napon [r.j.] 0.7 M const. (zasićenje) 0.6 0.5 0.4 M=const. 0.3 0.2 M= 0.1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 učestanost [r.j.] 0.7 0.8 0.9 1 Za učestanosti veće od nominalne napon se ne može povećavati preko nominalnog: Us = Unom = const. Us 1.1 To se naravno odražava na smanjenje prevalnog momenta. 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 s Familija statičkih karakteristika sa promenljivom učestanošću fs = fsnom moment [r.j.] fs < fsnom brzina [r.j.] fs > fsnom Promena statorske učestanosti (strujno napajanje) Me 3 P Rr r Rr M 2 2 r2 M r 2 3 P M2 Mp Is 2 M r 2 Is 2 f r , I s Rr rp M r Na osnovu gore navedenih relacija može se zaključiti: M p f s ; rp f s M p f I s ; rp const. f I s fs=0,2 r.j. 3 0,4 0,6 1 0,8 Is=2 moment [r.j.] 2.5 2 1.5 1 Is=1 0.5 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 brzina [r.j.] Karakteristike pokazuju pogodnosti ovog načina napajanja u pogledu podešavanja brzine. Nedostatak je činjenica da je povoljnija radna tačka na delu karakteristike gde je rad pogona statički nestabilan (bolji stepen iskorišćenja i manja valovitost momenta i buka kod nesinusnog napajanja). Ovaj problem se rešava odgovarajućim upravljačkim sistemom.