Motor s kotvou nakrátko. Konstrukce: a) stator skládá se: z nosného tělesa (krytu) motoru svazku statorových plechů statorového vinutí

Transkript

1 Trojfázové asynchronní motory nejdůležitější a nejpoužívanější trojfázové motory jsou označovány indukční motory magnetické pole statoru indukuje v rotoru napětí a vzniklý proud vyvolává sílu otáčející rotorem podle konstrukce rozlišujeme různé typy asynchronních motorů Motor s kotvou nakrátko Konstrukce: a) stator skládá se: z nosného tělesa (krytu) motoru svazku statorových plechů statorového vinutí

2 b) Rotor rotor (kotva) je stavena z rotorových plechů nasazených ve svazku na hřídeli vodiče jsou tvořeny hliníkovými nebo měděnými tyčkami a jsou na čelních stranách svazku rotorových plechů spojeny nakrátko zkratovacími kroužky podoby klece klecový rotor Princip činnosti: klecový rotor můžeme považovat za nejjednodušší vinutí v momentu zapnutí se chová klec jako zkratované sekundární vinutí transformátoru točivé pole statoru způsobí změny magnetického toku ve vodivých smyčkách tvořenými vodiči rotoru rychlost změn magnetického toku procházejícího vodivými smyčkami stojícího rotoru odpovídá kmitočtu točivého elektromagnetického pole indukované napětí vyvolá průtok elektrického proudu klecovým rotorem

3 Asynchronní motory jsou indukční motory => proud v rotoru je vyvolán indukcí. podle Lenzova pravidla způsobí magnetické pole indukované proudem v rotoru točivý moment, který otočí rotorem ve směru otáčení točivého pole statoru pokud by dosáhly otáčky rotoru otáček točivého pole statoru (synchronní stav), nedocházelo by k indukci a klesl by točivý moment na nulu

4 točivý moment je úměrný rozdílu otáček rotoru a pole statoru, který nazýváme skluzové otáčky asynchronního motoru skluz otáček asynchronních motorů bývá běžně 3 až 8 % jmenovitých otáček Asynchronní motor potřebuje skluz otáček k indukci proudu v rotoru. Skluz asynchronního motoru skluz otáček je závislý na zátěži motoru Δn skluz otáček n otáčky rotoru n s otáčky točivého pole s relativní skluz otáčky točivého pole

5 skluzovým otáčkám odpovídá skluzový kmitočet proudu rotoru f 2 jestliže indukční stroj mechanicky zatížíme, musí vytvořit větší moment větší moment vytvoří jen tehdy, jestliže vzroste proud v rotoru vzrůst rotorového proudu je vázán na hodnotu indukovaného napětí, které stoupá pouze při zvětšování kmitočtu f 2 kmitočet může stoupat jen současným zvětšováním skluzu => indukční motor reaguje na zvýšení zatížení poklesem otáček podle hodnoty skluzu lze snadno rozdělit oblasti práce asynchronního stroje: s ϵ (-,0) generátor s ϵ (0,1) motor s ϵ (1, ) brzda Příklad: Čtyřpólový trojfázový motor má při napájení 50 Hz otáčky 1 440/min. Jaký je jeho skluz?

6 Příklad: Pro indukční motor se skluzem 0% 5% 20% 100%, připojený na síť s kmitočtem 50 Hz určete kmitočet střídavého proudu v rotorovém vinutí. Skluz otáček asynchronního motoru je závislý na zátěži motoru. kotva nakrátko je tvořena vodiči kruhového průřezu nebo vodiči jiných průřezů odpovídajících tvaru hlubokých drážek svazku motorových plechů Děje při zapnutí motoru nehybný rotor se chová převážně jako indukčnost

7 činný odpor vodivé klece je malý rozběhový proud může dosáhnout až desetinásobku jmenovité hodnoty (jako zkratový proud u transformátorů) pro jeho velký fázový posun za magnetickým tokem je však točivý moment malý Rotory s kruhovými vodiči mají přes velké rozběhové proudy jen malý rozběhový moment. s rostoucími otáčkami klesá indukované napětí i proud v rotoru protože klesá induktivní reaktance rotoru, zmenšuje se současně fázový posun mezi napětím a proudem v rotoru Momentová charakteristika motoru zobrazuje průběh momentu v závislosti na otáčkách

8 v momentu zvratu M K začne pokles rychlosti změn indukčního toku ve smyčkách rotoru převažovat nad vlivy zvětšujícími moment při jmenovitých otáčkách působí jmenovitý moment M N (jmenovité zatížení) v nezatíženém stavu dosahuje motor téměř synchronních otáček n s sedlový moment M s odpovídá nejmenšímu momentu mezi rozběhem a maximální hodnotou momentu M K v okolí jmenovitého momentu M N jsou změny skluzu úměrné změnám zatížení ΔM charakteristika je téměř lineární při nárůstu (kolísání) zatížení klesají (kolísají) otáčky málo Sedlový moment M S nejmenší moment mezi rozběhem a maximální hodnotou momentu M K stoupající momentovou charakteristiku dosáhneme rozdílným potem drážek v rotoru a statoru a šikmým nebo stupňovitým uspořádáním tyčových vodičů

9 zvětšení rozběhového momentu při současném zmenšení rozběhového proudu můžeme dosáhnout použitím materiálů s větším elektrickým odporem na tyčky klece rotoru (např. hliníkových slitin Tvary drážek v rotorech nakrátko a) drážky pro kruhové tyče b) drážky pro dvojitou klec c) tvary hlubokých drážek Hlubokodrážkové rotory s dvojitou klecí pro zmenšení ztrát ve vodičích rotoru při provozu využívají efekt vytlačování proudu do vnějších vodičů s větším odporem při rozběhu vnější tyčky mají menší průřez a větší odpor indukovaný proud vytváří kolem tyček magnetické pole

10 obě rozptylová pole indukují zpětně napětí, která se snaží podle Lenzova pravidla zmenšit původní střídavé proudy v tyčkách magnetický tok kolem spodních tyček (blíže k ose rotoru) je silnější, protože se může převážně uzavírat v železe zeslabující účinek na proud je proto silnější než ve vnějších tyčkách rotorové klece proud je tedy vytlačován do vnějších tyček na povrchu klece skinefekt při velkých rozběhových proudech je proud vytlačen do vnějších vodičů (do rozběhové klece) s menším průřezem a větším odporem => rozběhový proud je menší, má větší činnou složku a tím menší fázové zpoždění za průběhem magnetického toku statoru a tedy větší silové účinky momentová charakteristika je při rozběhu příznivější než u jednoduché rotorové klece s tyčkami kruhového průřezu

11 stejný efekt dosáhneme i při jiném tvaru hlubokých drážek a tomu odpovídajících vysokých vodičů Rotor s hlubokými drážkami má velký rozběhový moment a malý rozběhový proud.

12 Reluktanční motor svazek rotorových plechů klecového rotoru má na obvodu tolik vybrání, kolik má stator motor se rozbíhá jako motor s kotvou nakrátko a po rozběhu pracuje jako synchronní motor Reluktanční motory mají synchronní otáčky. tyto motory mají větší odběr proudu (pro menší induktivní odpor), menší účiník a menší účinnost

13 použití: pohon zařízení vyžadující konstantní otáčky pohon tkalcovských stavů Použití motorů s kotvou nakrátko mají jednoduchou a levnou konstrukci, nenáročnou údržbu a proto mají širokou oblast využití vzhledem k obtížnějšímu způsobu řízení otáček se používá jen v pohonech bez nutnosti častých změn otáček v současné době je možné zásluhou frekvenčních měničů jednoduše a účinně regulovat otáčky a výkon motoru používají se především pro: pohony obráběcích strojů pohony jeřábů pohony ventilátorů pohony čerpadel pohony s těžkým rozběhem

14 statorový plech rotorový plech klecový rotor (bez rotorových plechů)

15 Momentová charakteristika asynchronního motoru s kotvou nakrátko zobrazuje závislost mechanického momentu na otáčkách popisuje mechanické vlastnosti motoru porovnáním s momentovou charakteristikou pohonu určuje vhodnost použití motoru pro tento pohon v klidu (s=100%, n=0 min-1) má motor záběrný moment M Z při rozběhu je klec v klidu a chová se tak jako indukčnost I Z = 5 10 x I N jeho charakter je převážně jalový -> nevytváří moment činný proud je malý -> malý záběrný moment zvyšováním otáček se moment nejprve začne mírně snižovat až na úroveň sedlového momentu M S

16 momentová charakteristika pohonu nesmí ležet nad tímto bodem -> motor nepřekoná M S a nedosáhne jmenovitých otáček konstrukcí klece můžeme tento sedlový moment do jisté míry eliminovat a docílit tak charakteristiky bez sedla dalším zvyšováním otáček se zvyšuje i moment, dosáhne svého maxima M MAX, pak klesá na hodnotu jmenovitého momentu M N v okolí jmenovitého momentu kolísají otáčky, v závislosti na změně momentu, jen velmi málo motor má tak stálé otáčky i při velkých změnách zatížení pokud není k motoru připojena zátěž, motor dosáhne téměř synchronních otáček n S Zapojení svorkovnice asynchronního motoru a) do hvězdy 400 V

17 b) do trojúhelníka 230 V

18 Příklad: Popište, z jakého důvodu používáme u asynchronních motorů větších výkonů pro rozběh zapojení Y/D. Řešení: Motor, který je při trvalém provozu zapojen do trojúhelníku, rozbíháme v zapojení do hvězdy z důvodu menšího proudového nárazu do rozvodné sítě. Jednotlivé cívky vinutí motoru jsou v zapojení do hvězdy připojeny na napětí fázové 230 V, v zapojení do trojúhelníku na napětí sdružené 400 V. Proto proud motoru v zapojení do hvězdy má hodnotu 1/3 proudu v zapojení do trojúhelníku. Při rozběhu však nesmí být motor zatěžován proto, že i výkon v zapojení do hvězdy je třetinový. Motorovou svorkovnici v zapojení do hvězdy: Motorovou svorkovnici v zapojení do trojúhelníku:

19 Příklad štítkového údaje motoru, který nám umožní rozběh v kombinaci Y/D: určující je velikost štítkového napětí: starší motory D/Y 380 / 660V, nebo D 380 V novější motory D/Y 400 / 690 V, nebo D 400 V Řez třífázovým asynchronním motorem v patkovém provedení