a podle rotorového vinutí a) nakrátko b) kroužkový.

Transkript

1 ASYNCHRONNÍ (INDUKČNÍ) STROJE (MOTORY) Idukčí (asychroí) stroj je točivý elektrický stroj, jehož magetický obvod je malou mezerou rozděle a dvě části: stator a rotor. Obě části jsou opatřey viutím. Jedo viutí (obvykle statorové) je připojeo a zdroj střídavého proudu a druhé (obvykle rotorové) je spojeo akrátko a proud v ěm vziká elektromagetickou idukcí, podobě jako u trasformátoru. Odtud ázev idukčí stroj. Nejčastějším druhem idukčího stroje je trojfázový idukčí motor, který využívá silového působeí statorového proudu (ze sítě) a rotorového proudu (idukovaého ve viutí spojeém akrátko). Trojfázový idukčí motor je jedoduchý, v provozu spolehlivý a evyžaduje žádou zvláští obsluhu a údržbu. Vyrábí se v širokém rozsahu výkoů: od ěkolika wattů až do 0 MW s velmi širokým rozsahem otáček od desítek otáček za miutu až po ot/mi Asychroí motor akrátko je díky své kostrukčí jedoduchosti ejužívaějším motorem. Ve srováí se stejosměrými stroji vyiká jedoduchá kostrukce a prakticky bezúdržbový provoz asychroích strojů. Jejich rozšířeí je spojeo s rozvojem střídavých distribučích a apájecích sítí. Především v eregulovaých pohoech se využívá možost jedoduchého spouštěí přímým připutím a síť, i když problémy může čiit vziklý proudový áraz (pěti až sedmiásobek jmeovitého proudu) a velký odběr jalového výkou. Saha o omezeí záběrového (spouštěcího) proudu a splěí požadavků a regulaci vedla ke kostrukci speciálích strojů buď s viutým (kroužkovým) rotorem, čímž však zaikla hlaví výhoda jedoduchých asychroích strojů s klecovým rotorem, případě strojů vícerychlostích, umožňujících za ceu větší složitosti statorového viutí stupňovou regulaci otáčivé rychlosti. Teprve ové pozatky v oblasti výkoové elektroiky a regulace zcela vyřešily problémy s kmitočtovým řízeím rychlosti asychroích strojů, které tak des získaly domiatí postaveí i v oblasti regulovaých pohoů všeobecého použití. Idukčí motor může být podle statorového viutí a) trojfázový, b) jedofázový (pro malé výkoy), a podle rotorového viutí a) akrátko b) kroužkový. Motor akrátko má rotorové viutí spojeo trvale akrátko. Viutí je zhotoveo z masivích tyčí, spojeých po obou straách vodivými kruhy. Kroužkový motor má a rotoru trojfázové viutí. Začátky viutí jsou vyvedey a tři kroužky umístěé a hřídeli. Na kroužky dosedají uhlíkové sběrací kartáče, jejichž pomocí můžeme do rotorového viutí zařadit vhodý odpor a tím zmešit záběrý proud motoru ebo jeho otáčky a zvětšit záběrý momet. Pricip čiosti motoru Vzik točivého magetického pole Tažá síla idukčího motoru vziká vzájemým působeím točivého magetického pole, které je výsledkem vzájemého působeí dvou ebo ěkolika střídavých magetických polí vzájemě prostorově i časově posuutých, a magetického pole rotoru. Točivé magetické pole můžeme vytvořit apř. třemi stejými válcovými cívkami, pootočeými avzájem o 10, jestliže jsou apájey trojfázovým proudem (obr. 1.). 1

2 Výsledek: velikost výsledého magetického pole vybuzeé třemi cívkami pootočeými o 10, apájeými trojfázovým proudem, se s časem eměí, ale jeho fázor se otáčí ve směru postupu fází stálým úhlovým kmitočtem ω s, který závisí a kmitočtu apájecího proudu. Kocový bod fázoru výsledého magetického toku opisuje kružici a proto se azývá točivé kruhové magetické pole. Otáčky točivého magetického pole se azývají sychroí otáčky, eboť přímo (sychroě) závisejí a kmitočtu apájecího proudu. Výsledá amplituda prví harmoické magetomotorického apětí (mm) je v každém okamžiku dáa vektorovým součtem okamžitých hodot mm všech tří fází, jak je azačeo a obr.. pro tři okamžiky, časově avzájem vzdáleé o 10. Vziká tedy ve vzduchové mezeře elektromagetické pole, které je charakterizováo průběhem magetické idukce, mající v ideálím případě tvar siusové vly, postupující po obvodě vzduchové mezery. Změu směru otáčeí tohoto pole, a tedy asychroího motoru, docílíme přehozeím libovolých dvou fází. Při apájeí z polovodičového měiče (střídače) dosáheme stejý efekt způsobem řízeí. Obr. 1. Uspořádáí cívek pro vzik točivého pole a) schematické uspořádáí tří válcových cívek, b) fázorový diagram apájecího proudu, c) zásadí uspořádáí tří kotoučových cívek, d) skutečé uspořádáí tří cívek a obvodu statoru Obr.. Vzik točivého pole

3 Vzik tažé síly Nejjedodušší rotor idukčího motoru je tvoře jedím závitem spojeým akrátko, který je vlože do točivého magetického pole. Velikost magetického toku procházejícího plochou stojícího závitu se během otáčeí točivého magetického pole měí. Změou magetického toku se v závitu idukuje apětí, které jím protlačuje začý proud. Teto proud vybudí své magetické pole, které spolu s točivým polem statoru vytvoří točivý momet. Idukčí motor se takto sám roztočí, což je jeho velkou výhodou. Budeme-li uvažovat ideálí idukčí motor bez jakýchkoli mechaických ztrát, roztočí se jeho rotor po rozběhu a sychroí otáčky a bude se otáčet souhlasě s točivým magetickým polem. Jeho vodiče eprotíají žádé idukčí čáry a eidukuje se v ich proud. Točivý momet by byl ulový a rotor by se dál otáčel je setrvačostí. Jestliže se však rotor mechaicky zatíží, musí se zpomalit, takže idukčí čáry protíají vodiče, ve kterých se idukuje proud potřebý pro vzik tažé síly. Čím více se motor zatíží, tím větší musí být rotorový proud, a tedy tím pomaleji se musí rotor otáčet. S rostoucím zatížeím se otáčky idukčího motoru zmešují. Poměrý pokles otáček rotoru vzhledem k otáčkám točivého magetického pole 0 se azývá skluz a udává se obvykle v procetech s = ( 0 - ) / 0 s = ( 0 - ) / [%] Skluz bývá podle odporu rotorového viutí v rozmezí 1 až 10 %, průměrě asi 5 %. Malé motory mají skluz větší ež velké motory. Protože se rotor idukčího motoru eotáčí sychroími otáčkami, azývá se také asychroí motor. Provedeí asychroích strojů Rozšířeí asychroích strojů apomohla jejich kostrukce, vhodá pro sériovou výrobu. Vzhledem ke střídavému magetováí je celý magetický obvod slože z plechů. V ejčastějším provedeí je a rotoru klecové viutí (obr. 3.), vyrobeé jako hliíkový odlitek, umístěý v eizolovaých drážkách. Součástí odlitku bývají i rotorové vetilačí lopatky. Obr. 3. Klec akrátko 3

4 Popis trojfázového idukčího motoru s kotvou akrátko Řez moderím motorem s povrchovým chlazeím je a obr. 4. Hlaví části motoru s kotvou akrátko jsou: statorový svazek, statorové viutí, kostra, rotor s klecí, ložiska, ložiskové štíty, vetilátor a statorová svorkovice. Statorový svazek 1 tvoři mezikruží, složeé z dyamových plechů tloušťky 0,5 mm. Jeho vitří obvod má drážky, ve kterých je uložeo trojfázové statorové viutí, které po připojeí a trojfázovou síť vybudí tzv. točivé magetické pole. Toto pole vytváří točivý momet motoru. Statorový svazek je zalisová v litiové kostře 3, která dává motoru vější tvar a umožňuje jeho připevěí k základu. Popisovaý motor má ejčastěji vodorový patkový tvar. Kromě patek může mít motor i přírubu, která umožňuje jeho přímé spojeí s poháěým strojem. Rotor 4 tvoří válec, složeý také z dyamových plechů. Ty jsou u meších motorů alisováy přímo a hřídel, u větších strojů jsou upevěy a rotorové osé hvězdě. Rotor má a vějším obvodu drážky vyplěé vodivými tyčemi 5. Tyče jsou po obou straách spojey vodivými kruhy 6 a tvoří dohromady tzv. rotorovou klec. Tyče i kruhy jsou ejčastěji z hliíku, který se astříká do drážek a do zvláštích přiložeých forem, ve kterých se vytvoří kruhy. Rotor je od statoru odděle malou vzduchovou mezerou a otáčí se působeím točivého magetického pole. Točivý momet se a poháěý stroj přeáší pomocí hřídele, který vyčívá ze zadího ložiskového štítu. Hřídel je uprave tak, že se a ěj může asadit řemeice ebo jede kotouč spojky. Zadí štít motoru se azývá te štít, ze kterého vyčívá hřídel. Tato straa se azývá straa pohou motoru. Předí ložiskový štít je a opačé straě pohou. Hřídel je ulože ve dvou obvykle valivých ložiskách, která jsou upevěa v ložiskových štítech. Ložiskové štíty jsou svým tvarem přizpůsobey tvaru statorové kostry a tvoří s í jedotý celek. Přívod proudu k viutí umožňuje statorová svorkovice 10, zakrytá lisovaým plechovým krytem. Chlazeí obstarává vetilátor 9, který je u zavřeých motorů asaze zveku a uprave tak, že ofukuje proudem vzduchu její žebrovaý povrch. Obr. 4. Řez trojfázovým zavřeým motorem s povrchovým chlazeím, 1 statorový svazek, statorové viutí, 3 žebrovaá kostra, 4 rotor s klecí, 5 tyče klece, 6 kruhy klece, 7 předí ložiskový štít, 8 zadí ložiskový štít, 9 vější vetilátor, 10 statorová svorkovice 4

5 Obr. 5. Řez asychroím strojem Obr. 6. Řez moderím asychroím strojem (uzavřeý stroj s vějším vetilátorem) 5

6 Obr. 7. Patkový trojfázový zavřeý asychroí motor s povrchovým chlazeím, Obr. 8. Složeí trojfázového asychroího motoru s vlastím chlazeím, Stroje s viutým (kroužkovým) rotorem ztrácejí hlaví výhodu, spočívající v kostrukčí jedoduchosti strojů akrátko. Uplatňují se des již převážě v rekostruovaých zařízeích, kde byly často původě avržey pro použití s rotorovým odporovým spouštěčem. 6

7 MECHANICKÁ CHARAKTERISTIKA ASYNCHRONNÍHO MOTORU Normálí průběh mometové charakteristiky motoru s kotvou akrátko je a obr. 9a. V motorické oblasti je v rozsahu s = (0 až 1), což odpovídá rozsahu otáček = ( 0 až 0). Zvlášť se vyzačí jmeovitý momet M, odpovídající jmeovitým otáčkám, a momet maximálí azývaý také tzv. mometu zvratu M max. Obr. 9. Normálí průběh mometové charakteristiky, typické průběhy mometových charakteristik v závislosti a druhu klece (rotoru) U motorů kroužkových lze zařazeím vějšího odporíku a kroužky rotoru zvětšovat skluz zvratu a tedy posuovat mechaickou charakteristiku dle obr. 10. Obr. 10. a) Mometové charakteristiky pro růzý odpor rotoru, b) změa otáček při změě zatížeí Pro praktické použití se dá charakteristika vypočítat pomocí tzv. zjedodušeého Klosova vztahu: M max M = kde skluz s sk + s s k a sychroí otáčky (tj. aprázdo) kde f 1 je apájecí kmitočet a p počet polpárů s 0 = 0 60 f = p 1 0 = 0 f f 1 1 7

8 momet zvratu a jemu odpovídající skluz získáme položeím dm/ds = 0. Výzam parametrů v Klosově vztahu M max (maximálí momet) a s k (skluz zvratu) plyou z grafického vyjádřeí a obr. 11. a dají se vypočítat ze šťítkových údajů. Pro praktické výpočty používáme ásledující vztahy platé pro jmeovité hodoty apájecího apětí a kmitočtu: Maximálí momet M = M q max Skluz zvratu určíme z Klosova vztahu: kde jmeovitý skluz 0 s = 0 M s k = s q M + q 1 Maximálí momet a skluz zvratu pro aktuálí hodotu apětí a kmitočtu určíme z rovic M max = M U f 1 1 max 1 U 1 f k k 1 f1 s M = s f Z rovice vyplývá, že momet asychroího motoru je úměrý čtverci apětí, takže asychroí motor je citlivý a kolísáí sítového apětí. Na obr. 11 je graficky je vyese Klosův vztah, tak jak je vyáše ve většiě případech, tj. a vodorovou osu je vyese momet a a osu kolmou otáčky. Navíc graf obsahuje i brzdé kvadraty. Na dalším obrázku 1. je pro dokresleí situace vyese průběh proudů statoru a rotoru a otáčkách, resp. skluzu. 8

9 Obr. 11. Mech. charakteristika AM Obr. 1. Průběhy I 1, I = f(s) Z rovice mechaické charakteristiky vyplývají možosti řízeí rychlosti asychroího motoru: Napájecím kmitočtem f 1 měíme sychroí rychlost, čímž dostaeme síť charakteristik posuutých vzhledem k rychlosti. Tato možost je ejideálější, protože spojeá s ejmešími ztrátami. Doedáva teto způsob ale arážel a abseci dostupých měičů kmitočtu. To se ovšem s rozvojem výkoové a řídicí elektroiky v posledích letech změilo a des jsou běžě a trhu poměrě levé trazistorové měiče kmitočtu (viz kap. měiče). Ostatí způsoby regulace otáček u as. motorů akrátko, které se pro své výhody des převážě používají, prakticky epřipadají v úvahu (teoretická možost regulace otáček pouze velikostí apájecího apětí je použitelá pouze ve velmi úzkém rozsahu otáček. Jiá je situace u motorů kroužkových, kde můžeme měit sklo (tvrdost) mechaické charakteristiky zařazeým vějším rotorovým odporíkem, což je zase ovšem ztrátové. Vlastosti pohoů s frekvečím řízeím asychroích motorů Frekvečím řízeím střídavých motorů lze v současé době docílit téměř vlastostí stejosměrých regulačích pohoů a lze očekávat ještě další rozmach v tomto směru s ohledem a výhody střídavých motorů vůči stejosměrým, které spočívají především v tom, že tyto stroje emají komutátor. U motorů akrátko (a bezkroužkových sychroích motorů) odpadají i sběrací kroužky. Mechaická robustost a jedoduchost kostrukce ve srováí se stejosměrými motory klade meší požadavky a údržbu, (což je a příklad základí požadavek pro pohoy v jaderé eergetice), umožňuje vyšší mezí výkoy, vyšší otáčky, použitelost pro prostory s ebezpečím výbuchu v horictví a v chemii a vyzačuje se malým mometem setrvačosti. Zatímco stejosměré motory dovolují maximálí obvodovou rychlost rotoru 110 m/s, sychroí motory s hladkou kotvou 130 m/s, asychroí motory 00 m/s a homopolárí stroje s masivím rotorem až 400 m/s. Relativě malé setrvačé rotující hmoty umožňují realizovat i dyamicky áročé pohoy. Střídavé motory ve spojeí s 9

10 trazistorovými střídači umožňují des realizovat otáčky do ot/mi a pro malé výkoy s trazistorovými střídači o frekvecí 4 khz a rychlosti ot/mi. Vysokootáčkové stroje se vyžadují ve zkušebách spalovacích motorů, u obráběcích strojů, brusek, pro odstředivky, atd. Malá měrá hmotost a jedotku výkou a malé rozměry zvyšují v současé době přitažlivost střídavých motorů i pro trakci. Kostatí sychroí otáčky umožňují split požadavky a sychroí chod mohamotorových pohoů v textilím průmyslu. Hlaví dosud uváděá evýhoda, tj. obtížá regulace rychlosti, je při současém stavu moderí výkoové elektroiky a výpočetí mikroelektroiky ve světě téměř odstraěa. S vyjimkou vetilových kaskád byly zatím všechy probraé způsoby řízeí rychlosti asychroích motorů spojey se začými ztrátami. Nejperspektivější způsob řízeí rychlosti je současé řízeí frekvece a apětí ebo proudu, které se s rozvojem trazistorových střídačů rychle rozšiřuje. Řízeím frekvece f se měí sychroí rychlost motoru ω 0 = πf/p p. Idukovaé apětí statoru je úměré frekveci a toku. U i1 = 4.44 N 1 Φ m. f = kost. Φ m. f V prvém přiblížeí zaedbáme úbytky apětí a statorové impedaci. Zmešeí frekvece f vede při kostatím apětí U 1 k vzrůstu toku Φ m, k asyceí stroje a zvětšeí magetizačího proudu I µ, tedy ke zhoršeí eergetických ukazatelů, příp. k adměrému otepleí. Zvětšeí frekvece f při kostatím apětí U, vede ke zmešeí magetického toku a při stálém mometu a hřídeli motoru M=K Φ m I cosϕ způsobí vzrůst rotorového proudu, adměré otepleí viutí a edostatečé využití magetického obvodu. Síží se rověž maximálí momet M max. Z uvedeého rozboru vyplývá utost současé regulace frekvece a apětí ebo proudu v závislosti a zatížeí. Rozsah řízeí bývá 1 : 15 až 1 : 0 pod základí rychlost ω 0 a 1 ; až 1:4 ad ω 0. U speciálě kostruovaých strojů se horí hraice rychlosti může mohoásobě zvýšit proti uvedeým údajům, spodí hraici můžeme sížit automatickou regulací rychlosti. Frekvečí a apěťové řízeí M U 1 1 max = M max = U1 f1 f M max Φ Φ m Z výše uvedeé rovice vyplývá, že momet asychroího motoru je úměrý čtverci apětí, takže asychroí motor je citlivý a kolísáí síťového apětí viz obr. 13. Obr. 13. Mechaická charakteristika AM při změě apětí 10

11 Při stálém mometu a hřídeli M = kost je uté udržet kostatí magetický tok Φ m, což vede k současému řízeí apětí U a frekvece f tak, aby platilo U / f = kost. Při jmeovité frekveci je frekvečí poměr ν = f 1 / f 1 = 1, v áhradím schématu a obr. 14. platí, že magetizačí reaktace X µ» R 1 + jx 1σ a také j X µ I µ > R 1 + jx 1σ I 1, takže úbytek apětí a viutí statoru lze zaedbat. Při podstatě sížeé frekveci f (ν < 0,1) se však zmešuje νx µ. a zače se uplatňovat úbytek apětí a odporu statorového viutí R 1. Poměr R 1 /(π f 1 L µ ) bude arůstat, takže je uto řídit statorové apětí dle vztahu: U U = f. K = 1 1 f ν 1 f1. K f kde korekčí faktor K f = f1 R1 + f1 R + j 1 j( X ) 1 µ + X1 σ λ + = ν ( X + X ) λ + 1 µ 1σ λ = X µ + X R 1 1σ U1 I 1ν I I ν µν Obr. 14. Náhradí schéma AM Obr. 15. Závislost K f = f (ν) při frekvečím řízeí Závislost korekčího faktoru K f a frekvečím poměru ν = f 1 / f 1 pro růzá λ je vyesea a obr. 15. V áhradím schématu asychroího motoru se tedy při frekvečím řízeí všechy reaktace ásobí ν. Mechaické charakteristiky jsou zázorěy a obr. 16.a) za předpokladu, že apětí je řízeo dle výše uvedeého vztahu U U = f. K = 1 1 f ν 1 f1. K f 11

12 V případě, že řídíme apětí U 1, úměré frekveci f 1 i pro ízké rychlosti, je vyzačeá mechaická charakteristika čárkovaě. Při řízeí rychlosti ad základí rychlost (ν>1 ) by při řízeí apětí dle výše uvedeého vztahu rostl s apětím také typový výko a proto se častěji v této oblasti užívá zeslabeí magetického pole podobě jako u stejosměrého motoru. Toto zeslabeí však emá vliv a rychlost aprázdo (jako u ss motoru) ýbrž pouze a průběh mometu. Zpravidla se při rychlostech ad ω 0 udržuje kostatí jmeovité apětí U 1 = U 1. V tom případě momet motoru klesá dle vztahu M=M /ν. Tomuto řízeí v obou rozsazích odpovídají mechaická charakteristiky zázorěé a obr. 16.b). Obr. 16. Mechaické charakteristiky AM při frekvečím řízeí 1

13 Brzděí asychroích motorů Stejě jako u stejosměrých cize buzeých motorů existují tři základí způsoby brzděí: geerátorické (rekuperačí), protiproudé a stejosměré (dyamické). Geerátorické brzděí AM Při zvýšeí rychlosti ad ω 0 (obr. 1.7) se dostává motor do oblasti geerátorického, tj. rekuperačího brzděí, ve které je skluz s < 0. Jiá možost jak dosáhout tohoto režimu je sížeí rychlosti ω 0 =60f/p p, ( p p je počet pólpárů), což lze dosáhout sížeím frekvece apájecího apětí f (tohoto způsobu se používá právě u des by se dalo říci již hromadě používaých - měičů kmitočtu) aebo přeputím viutí a vyšší počet pólpárů p p (výtahové motory). Pracoví bod se při tom pohybuje z bodu P 1 do P aebo při brzdém spouštěí břemee do P 3 (obr. 17.). Pro mechaickou charakteristiku platí Klosův vztah. Obr. 17. Mechaické charakteristiky AM při geerátorickém brzděí Brzděí protiproudem Obráceím sledu fází apájecího apětí (obr. 18) dojde ke změě smyslu točivého pole, takže rotor se otáčí proti smyslu pole, (křivka a a obr. 18., skluz s >1. Idukovaé apěti su 0 i rotorová frekvece f = s f 1 vzrostou v okamžiku přeputí téměř a dvojásobek (s=). Proto u kroužkového motoru je zapotřebí zařadit do každé fáze rotoru odpor dvojásobé hodoty ežli je odpor pro spouštěí (křivka b a obr. 18.). K zabráěí rozběhu v protisměru je uto motor při dosažei ulové rychlosti odpojit od sítě, apř. odstředivým vypíačem. Při brzdém spouštěí břemee je pracoví bod P ve IV. kvadratu. U motorů akrátko je při přeputí áraz statorového proudu asi o 0 % větší ež při přímém připojeí a síť, avíc 13

14 všecho teplo se vyvíjí v rotoru. Tyto skutečosti omezují rozsah výkoů, kde lze použít protisměrého brzděí u motorů akrátko. Pro mechaickou charakteristiku platí Klosův vztah. Obr. 18. Schéma zapojeí a mechaické charakteristiky protiproudého brzděí AM Stejosměré brzděí Při stejosměrém brzděí se odpojí stator od střídavé sítě a připojí se a zdroj stejosměrého apětí. Nejčastější zapojeí statoru jsou zázorěy a obr. 19. včetě celkového odporu R c a čiitele magetizačího proudu K µ = I µ / I ss. Při dyamickém bržděí se stroj chová jako střídavý geerátor. Eergie se maří ve formě tepla v rotorových odporech. Stejosměrý proud statoru I ss vytvoří stojící magetické pole, v ěmž se otáčí kotva motoru. Tvar mechaických charakteristik je a obr. 0., kde vystupuje poměrá rychlost ν. Na vlastí charakteristice je ν velmi malé, což vede k malému brzdému mometu při vyšších rychlostech. Proto u větších motorů se zařazuje do rotoru přídavý odpor R p, který se může postupě vyřazovat pouze u kroužkových motorů. V kombiaci s řízeím budícího proudu I ss lze split libovolé požadavky a tvar charakteristik (obr. 0). Obr. 19. Zapojeí statoru u stejosměrého brzděí AM 14

15 Obr. 0. Mechaické charakteristiky stejosměrého brzděí AM Rozběh asychroího motoru akrátko, softstart Rozběh ečií problémy u motorů malého výkou do ěkolika kw, ty se připojují přímo k síti a velké záběré proudy obvykle eohrožují síť a k í připojeé další spotřebiče. Přímé připojeí k síti motorů větších výkoů eí přípusté a proto se velké záběré proudy při rozběhu zmeší tím, že se při spouštěí zmeší a motor přiložeé apětí. Používají se tyto způsoby: Přepíáí viutí velmi užívaý je způsob přepíáí Y/D. Mezi síť a motor se zařadí předřadá impedace, ejčastěji reaktor. Napětí sítě se síží pomocí trasformátoru (autotrasformátoru) teto způsob se používá vyjímečě, je ákladý. Napětí sítě se síží polovodičovým měičem střídavého apětí, tzv. softstart (ěkdy se používá českého ázvu měkké startováí). Polovodičový měič apětí umožňuje spojitě řídit velikost apětí a motoru. Teto způsob je předmětem dalšího výkladu. Výhodou softstartu je možost astaveí libovolého rozběhového proudu a možost jeho řízeí během rozběhu. Jeho astaveí je kompromisem mezi mometem motoru (te klesá s kvadrátem apětí) a velikostí rozběhového proudu, (který klesá lieárě s apětím). Obr. 1 Proud a momet motoru jako fukce otáček při růzých druzích spouštěí 15

16 Softstartery přispívají k ekoomičtějšímu průběhu výrobího procesu odstraěím mechaických a elektrických rázů a zařízeí. Plyulé zvyšováí a sižováí rychlosti redukuje zatížeí a hřídeli motoru a zabraňuje rázům u poháěého stroje. V případě čerpadel elimiují softstartery tlakové rázy v potrubí a a vetilech při zastavováí čerpadel. Pozvolý árůst apájecího proudu motoru také zamezuje ežádoucím proudovým špičkám, echtěému odeputí zařízeí a přehříváí motoru. Tato opatřeí omezují opotřebeí stroje a prodlužují životost zařízeí. Typické průběhy proudu a točivého mometu motoru jsou zobrazey v grafech a obr. 1, a kterých je vidět srováí provozu asychroího motoru se softstarterem bez proudového omezeí, s přímým startem a síť, startem s autotrasformátorem a startem pomocí přepíače hvězda trojúhelík. Obr. Schéma softstartu Obr. 3 Pracoví diagram pro L zátěž Obr. 4 Časový průběh sdružeého apětí a proudu při softstartu Řízeí rozběhu Všechy způsoby omezeí rozběhového proudu svým způsobem sižují apětí a svorkách motoru. U zařízeí měkkého startováí se užívají dva druhy řízeí: a) Programové zvyšováí apětí. Nejjedodušší způsob je a obr. 5. Nastaví se počátečí apětí U o a doba rozběhu T r. Napětí U o se volí z požadavku a záběrý proud (je přímo úměrý apětí). Rozběh je popsá pohybovou rovicí: dω M M P = J (1) dt 16

17 kde M momet motoru, který má velikost ( t) U r M ( ω, t) = M ( ) m ω () U N kde M m (ω) je velikost mometu a přirozeé charakteristice při rychlosti ω (viz obr. 6). Například v bodě A je momet motoru U ra M = A M ma (3) U N Je to hodota mometu v okamžiku, kdy bylo dosažeo rychlosti ω A (momet motoru a přirozeé charakteristice M ma =M m (ω A )) v okamžiku t A při apětí U ra =U r (t A ). Momet M je tedy fukcí dvou proměých, rychlosti ω a času t. M p je momet poháěcího stroje a bývá ejčastěji fukcí rychlosti (ω). Průběh veliči při rozběhu lze zjistit řešeím soustavy rovic (1) a (), pro které je dá průběh U r (t) a přirozeá charakteristika ω(m). Tuto soustavu lze řešit a počítači ěkterým stadardím programem pro řešeí difereciálích rovic. Přitom průběhy apětí a přirozeé mometové charakteristiky mohou být dáy tabulkou ebo rovicí. Postačuje často i přibližé řešeí volbou hrubých časových úseků t a v ich odhad mometů M m a M p a středího apětí U r (chybý odhad mometů můžeme opravit) pro daý úsek t se určí přírůstek ω. Obr. 5 Volitelý průběh apětí při rozběhu Je třeba zjistit, zda se při rozběhu epřekročil přípustý proud. Pro teto účel se využije přirozeá charakteristika ω(i sm ), obr. 6. Každé rychlosti ω odpovídá sížeé apětí U r a proud I sm a přirozeé charakteristice. Pro libovolou rychlost můžeme určit proud I U ( t) r s ( ω, t) = I sm( ω) (4) U N Například v bodě A je proud motoru U ra I sa = I sma (5) U N Je to hodota proudu v okamžiku, kdy bylo dosažeo rychlosti ω A (proud motoru a přirozeé charakteristice I sma =I sm (ω A )) v okamžiku t A při apětí U ra =U r (t A ). Pro začátek rozběhu bývá třeba větší, tzv. momet a utržeí". Proto se ěkdy průběh apětí U r (t) upravuje podle obr. 5b). 17

18 Obr. 6 Přirozeé charakteristiky mometová M m (ω), proudová I sm (ω) a zatěžovací M p (ω) b) Při rozběhu se reguluje velikost rozběhového proudu. Rozběhový měič střídavého apětí je opatře čidlem proudu a programem řídicího počítače je realizová regulátor proudu. Jde tedy o zařízeí dokoalejší, rozsáhlejší a ákladější. Kromě tohoto základího použití omezeí velkých rozběhových proudů mohou mít softstartéry ještě další možá využití, apř. měkký doběh motoru. Jde o poho, u kterého by došlo po odpojeí od sítě k příliš razatímu sižováí rychlosti. Odpojeí od sítě je ahrazeo časovým sižováím apětí pomocí měiče. Příliš silý účiek pasivích mometů se zmešuje motorickým mometem stroje. Doba sižováí apětí bývá astavitelá. 18