ASYNCHRONNÍ STROJE (AC INDUCTION MACHINES) B1M15PPE

Transkript

1 ASYNCHONNÍ STOJE (AC INDUCTION MACHINES) BM5PPE

2 OBSAH PŘEDNÁŠKY ) Vznik točivého magnetického pole ) Náhradní chéma aynchronního troje 3) Fázorový a kruhový diagram 4) Pracovní charakteritiky 5) Momentová charakteritika 6) ozběh, brzdění a řízení otáček 7) Aynchronní generátor 8) Jednofázový aynchronní motor Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc.

3 VÝHODY ASYNCHONNÍCH STOJŮ NEJBĚŽNĚJŠÍ TOFÁZOVÉ TOČIVÉ STOJE JEDNODUCHÁ KONSTUKCE SNADNÁ ÚDŽBA ŠIOKÝ OZSAH POUŽITÍ NÍZKÁ CENA POUŽITÍ POLOVODIČOVÝCH MĚNIČŮ UMOŽŇUJE PODOBNĚ SNADNÉ ŘÍZENÍ JAKO U STEJNOSMĚNÝCH STOJŮ Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 3

4 VZNIK TOČIVÉHO POLE VYTVOŘENO POMOCÍ: trojfázový proud procházející trojfázovým vinutím cívky fází trojfázového vinutí jou umítěny po 0 po obvodu tatoru JE TO ZÁKLADNÍ VLASTNOST TOFÁZOVÝCH STŘÍDAVÝCH STOJŮ: ynchronních motorů aynchronních motorů Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 4

5 VÝSLEDNÉ POLE TŘÍ FÁZÍ v okamžiku ωt : Φ a Φ b Φ c Φ max 0,5 Φ 0,5 Φ max max Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 5

6 VÝSLEDNÉ POLE V ŮZNÝCH OKAMŽICÍCH ωt : ωt 3 : Φ c 0,867 Φ Φ KONSTANTNÍ AMPLITUDA SE OTÁČÍ ZMĚNA POSLOUPNOSTI U ZMĚNA SMĚU OTÁČENÍ Φ b Φ a 0 0,867 Φ max max Φ c Φ a Φ b Φ max 0,5 Φ 0,5 Φ max max Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 6

7 ŮZNÉ POČTY PÓLŮ p p 4 ( ω t; ωt) 30 ( ωt; ωt) 5 ωe ω π f ω p π p e ω m f ω SYNCHONNÍ YCHLOST Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 7

8 ASYNCHONNÍ EŽIM Točivé magnetické pole vytvořené tatorem Motor e nemůže otáčet tejnou rychlotí jako točivé pole (ynchronně): ozdíl rychlotí kluz Magnetické pole vytvořené proudem indukovaným v rotoru E Ui F BIl Blv ω f lip ω 00 ω r f ω ω lip ω ( ) ω ω f p ( ω 60 ω) πn 30 Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 8

9 ZÁKLADNÍ KONSTUKCE STATO (YD) vinutí tejné pro oba typy A B C VINUTÝ OTO (Y) kroužky kartáče zkratovač KLECOVÝ OTO (trvale zkratovaný) vorky ložika ventilátor hřídel Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 9

10 ZÁKLADNÍ NÁHADNÍ SCHÉMA PODMÍNKY: Symetrické fáze (jednofázová reprezentace) Harmonická napětí a proudy (inu) Kontantní parametry otorové parametry přepočtené na tator A B C (definice pro n 0 f f a ve tatoru i rotoru je tejný počet fází): U i U i U i E ku I I i k Ui K wn Ui 4, 44Φmax fnk k w k Ui K wn Ui 4, 44Φ max fnk w X σ X Změna kmitočtu v rotoru pro n 0 je reprezentována kluzem. σ k Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 0

11 σ σ σ σ σ π π X X L f L f X f f + + ) ( X X Z σ σ ) ( + + X σ ZÁKLADNÍ NÁHADNÍ SCHÉMA Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc.

12 FÁZOOVÝ DIAGAM U I + jx I σ + U i U U i I jx σ I ( 0) I 0 I I I m + I Fe Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc.

13 KUHOVÝ (POUDOVÝ) DIAGAM Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 3

14 ENEGETICKÁ BILANCE (rozdělení výkonů) ELEKTOMAGNETICKÝ VÝKON (ve vzduchové mezeře δ) STATO OTO Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 4

15 ZJEDNODUŠENÉ NÁHADNÍ SCHÉMA P mui coϕ (m počet fází) P δ ΔP P ΔP j ΔP Fe U i Fe FeIFe Fe 0 P δ I Δ P j P P ΔPj ) P δ Pδ Pδ ( δ Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 5

16 ZJEDNODUŠENÉ NÁHADNÍ SCHÉMA X m Fe (, X,, X ) σ σ X c X + X σ σ c + Δ U I 0 P out P ΔPFe ΔPd ΔP m Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 6

17 PACOVNÍ (zatěžovací) CHAAKTEISTIKY U U n kont. Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 7

18 3 3 ) ( ) 3( 3 I P P P M j Δ ω ω ω ω δ max X c + ± ) ( 3 max X c U M + ± ω ) ( 3 X U M c + ω MOMENTOVÁ CHAAKTEISTIKA (MCH) Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 8

19 EÁLNÁ MCH M M max max + max realita teorie BZDA MOTO GENEÁTO Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 9

20 OVLIVNĚNÍ MCH M 3 ω I M 3 ω X c + U ( ) M max ω ( ± 3U + X c ) max ± + X c tabilní pracovní bod: M MOTO M LOAD dm dn MOTO dm dn LOAD πf ω p Snižováním f : nížení L m, podtatné zvýšení I m (naycení železa) držet Φ max kont. Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 0

21 OZBĚH I STAT při U n (3-7)I n Přímé připojení na íť jen pro malé výkony. POBLÉM: jak nížit proud a zachovat moment: M MOTO > M ZÁTĚŽ Snížení tatorového napětí Přepínání YD (6 vorek, troj navržen pro pojení D) Impedance v érii e tatorovým vinutím (odpory, tlumivky) Autotranformátor Proměnný rotorový odpor Kontrukce (dvojitá kotva, hluboké drážky) U motorů vinutým rotorem přídavný odpor v rotoru Soft tart Polovodičový měnič napětí Soft tart proměnným napájecím kmitočtem (viz řízení otáček) Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc.

22 ŘÍZENÍ YCHLOSTI ZMĚNOU KMITOČTU ω S f M 3 ω X c + U ( ) U Ui Bmax f U udržet Bmax kont. kont. f M max ω ( 3U ± + X c ) U f regulační rozah U U U ΔU n významný 0 : poškození M kleá Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc.

23 EVEZACE A BZDĚNÍ EVEZACE měru otáčení pouze změnou měru otáčení magnetického pole záměna přívodů dvou fází příklad: abc acb (! proudový ráz v přívodu) BZDĚNÍ Protiproud využití brzdné oblati MCH Změna měru otáčení přepojením fází Odpojení při doažení n0 Dynamické Odpojení tatoru od zdroje (ítě) Připojení DC zdroje na dvě vorky tatické magnetické pole tatoru indukuje proud v rotoru brzdná íla ekuperační využití generátorické oblati MCH Zátěž pohání motor např. po nížení kmitočtu Nelze použít pro brzdění do zatavení Brzdění změnou kmitočtu Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 3

24 ASYNCHONNÍ GENEÁTO NA SÍTI PODMÍNKY: POHÁNĚN EXTENÍM POHONEM PŘI ω > ω S PO P n má být ω ω S +(ω S - ω n ) VLASTNOSTI: vhodné pro menší výkony, polehlivý, nenáročný na údržbu, na íti odolný proti kolíání otáček POUŽITÍ: malé automatizované elektrárny (větrné, vodní ), nejčatěji nízkootáčkové p 4 (problém chlazení) STATO NAPÁJEN JALOVÝM VÝKONEM (I m ) NENÍ-LI NA SÍTI muí být připojeny KONDENZÁTOY Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 4

25 OSTOVNÍ POVOZ ( není na íti) ZDOJ JALOVÉHO VÝKONU KONDENZÁTOY ZATĚŽOVACÍ CHAAKTEISTIKA měkčí než ynchronního generátoru OTÁČKY ovlivňují kmitočet Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 5

26 JEDNOFÁZOVÝ ASYNCHONNÍ MOTO JEDNA FÁZE NEMŮŽE VYTVOŘIT TOČIVÉ POLE STATO: jako u trojfázového OTO: klecový KDYŽ UŽ SE OTÁČÍ, PODUKUJE MOMENT Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 6

27 MOMENTOVÁ CHAAKTEISTIKA NÁHADA JEDNOHO PULZUJÍCÍHO POLE DVĚMA TOČIVÝMI 3 c3 cc3 c c cc cc T T T c -n 0 n n T cc Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 7

28 FUNKCE POMOCNÉ FÁZE ELIPTICKÉ POLE KONDENZÁTO: jen pro tart pro trvalý chod Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 8

29 STÍNĚNÝ PÓL PO MALÉ ZÁBĚNÉ MOMENTY f f n f f t Proud ve zkratovaném kroužku produkuje vlatní tok a tím způobí deformaci výledného magnetického pole. Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 9

30 PŘÍKLADY Čtyřpólový aynchronní motor je napájen napětím o kmitočtu f 50 Hz. Hřídel tohoto motoru e točí rychlotí n 000 min. Určete kluz troje. ( 0,33 nebo 33 %) Napájecí napětí šetipólového indukčního motoru má kmitočet f 50 Hz. Stroj pracuje jako brzda, rychlot jeho rotoru je n 700 min a moment na hřídeli je M 50 Nm. Určete příkon dodávaný ze ítě, když budete uvažovat pouze Jouleovy ztráty v rotoru. (P 536 W) Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. 30