Politechnika Wrocławska Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych. Materiał ilustracyjny do przedmiotu. Maszyny elektryczne P OL

Transkrypt

1 Politechika Wrocławska stytut aszy, Napędów i Pomiarów Elektryczych D A S Z YN EL EK ateriał ilustracyjy do przedmiotu TR C Y A KŁ ELEKTROTECHNKA A Z N Y C Z H Prowadzący: * (Cz. 4) * aszyy elektrycze N i P E * Wrocław 005/6 P OL.WR. Dr iż. Piotr Zieliński (-9, A10 p.408, tel )

2 Siliki idukcyje Źrodło: ABB motors

3 Budowa silika idukcyjego Źrodło: ABB motors

4 Rodzaje budowy wirików silików idukcyjych Wirik pierścieiowy Wirik klatkowy

5 Obwód magetyczy silika idukcyjego µ Fe µ δ = µ 0 µ 0 Strumień mag. cewki z prądem w ośrodku o µ=µ 0. Strumień mag. cewki z prądem w rdzeiu stojaa silika o µ Fe >>µ 0.

6 Powstawaie strumieia wirującego i i a i b i c t 1 t ω t t 1 t t 3 t 4 = f p (obroty a sekudę) t 3 t 4 gdzie: f częstotliwość p liczba par bieguów.

7 Zasada działaia silika idukcyjego s prędkość obr. wirującego strumieia mag. ω φ F s = f p F Poślizg - s = s s gdzie: prędkość obrotowa wirika

8 omet obrotowy maszy idukcyjych U 1 1 R 1 Fe R Fe X r1 E 0 X r m X m R /s 8,6 R U ' 1 ' s s ( R1 + R / s) + ( X1 + momet obrotowy (N.m) X ' ) s sychroicza prędkość obr. (obr/mi) U=cost poślizg (s)

9 Rodzaje pracy maszyy idukcyjej max r S =0 s=1 s k s s=0 Praca hamulcowa Praca silikowa Praca pradicowa

10 Podstawowe zależości między parametrami maszy idukcyjych ' 1 ' 1 1 ' ) ( ) / ( 8,6 X X s R R U s R s = ' 1 1 max 14,3 X X U s + = ' 1 ' X X R s k + = max r s s=0 s=1 S =0 s k k k k s s s s + = Wzór Klossa

11 Zakresy pracy stabilej i iestabilej Praca iestabila Praca stabila max r A omet apędowy B omet oporowy A pukt pracy iestabilej B pukt pracy stabilej =0 s k s Day pukt jest puktem pracy stabilej jeśli w jego sąsiedztwie jest spełioy waruek: d( d o ) < 0

12 Rozruch bezpośredi U 3f r = 5 8, Ι r Ι r = 0,8 1,5 Μ r Ι 0 Μ

13 Rozruch z przełączikiem gwiazda/trójkąt Przelaczik gwiazda / trójkat U 3f Y = 1 3, Ι Y = 1 3 ry ry 0 Y Y

14 Rozruch silika pierścieiowego R r1 R r R r3 R r4 R r5 R r =0 max stoja wirik obc U 3f rozruszik =0 S=1 R r3 R r4 R r5 R r =0 s S=0 R r R r1 =0 S=1 S=0

15 Siliki dwuklatkowe F r r R r π f L r R > r R g F g g R g π f L g L r < L g W pierwszej chwili rozruchu: f =50Hz Z r << Z g >> r g = r + g Po rozruchu: f =1-3 Hz r g Z r >> Z g << r g r = 3 r = 3 5 0

16 Wiriki głębokożłobkowe Zjawisko wypieraia prądu ze żłobka Wysokosc preta Gestosc pradu

17 Charakterystyki robocze silika id. 1,0 η / s 0,5 / cosf U = U f = f 0 0,5 1,0 P /P

18 Regulacja prędkości obrotowej silika pierścieiowego... stoja wirik... przez zmiaę rezystacji w obwodzie wirika. U 3f Regulator predkosci max mi R r1 R r R r3 R r4 R r5 R r =0 obc =0 mi max

19 Regulacja prędkości obrotowej......przez zmiaę wartości apięcia zasilającego. max U 3f U U1 obc U U U 3 =0 k

20 Regulacja prędkości obrotowej......przez zmiaę liczby par bieguów. p =1 p =1 p =

21 Regulacja prędkości silika przez zmiaę częstotliwości apięcia zasilającego. U s, f s f s U var, f var U = f cost r1 f f 3 4 f f f 1 obc r

22 Siliki jedofazowe = Φ=Φ 1 +Φ 0 Φ Φ 1 rozr =0 ω ω Strumień pulsujący jest superpozycją dwóch jedakowych strumiei wirujących w przeciwych kierukach.

23 Hamowaie przeciwwłączeiowe h obc s=1 S= =0

24 Hamowaie jedofazowe stoja wirik R reg =0 R max R max R reg =0 h 0 h

25 Hamowaie z odzyskiem eergii (1) Zmiejszaie prędkości od 1 do w apędzie z silikiem dwubiegowym. p= p=1 obc 0 1

26 Hamowaie z odzyskiem eergii () Opuszczaie ciężaru ze stałą prędkością: h1 - silik połączoy dla p=1 h - silik połączoy dla p= G h p= h r p=1 0 h h1 G G G = G r

27 Hamowaie dyamicze stoja wirik U 3f Tr s R h =0 R h max Charakterystyka aturala Charakterystyka aturala 0 ham. 0 ham. R h =cost s =cost s1 > s > s3 R h =0 > R h1 > R h > R h3

28 EL ZYN EK S A Y Z TR C ŁAD aszyy NYC K A H Z sychroicze * * P OL i P E N *.WR.

29 aszyy sychroicze U V Φ W U V W stoja W V wirik U + -

30 Rodzaje pracy maszyy sychroiczej Uproszczoy jedofazowy schemat zastępczy maszyy sychroiczej. Praca silikowa Bieg jałowy Praca prądicowa E X X U s U s jx E U s =0 E E jx U s δ U s = E + jx δ max -π Praca prądicowa Praca silikowa Praca stabila π δ ω ω ω Praca iestabila

31 aszyy prądu stałego Φ U ω

32 Komutacja ω ω ω 0,5 a 0,5 a 0,5 a 0,5 a 0,5 a a a a a a a 0,5 a 0,5 a 0,5 a 0,5 a 0,5 a W okresie komutacji (w czasie przejścia szczotki z jedej działki komutatora a drugą) prąd w cewce komutowaej zmieia kieruek a przeciwy. Zmiey w czasie prąd cewki idukuje w iej sem samoidukcji, co powoduje przepływ prądu w zwartej przez szczotkę cewce i iskrzeie między działkami komutatora a szczotkami. Celem skompesowaia sem samoidukcji stosuje się bieguy komutacyje wytwarzające strumień idukujący w komutującej cewce przeciwie skierowaą sem rotacji.

33 aszyy prądu stałego. Zależości podstawowe. Siła elektromotorycza wzbudzaa w tworiku f a ω a E = Bl Gdzie: v E = cφω c = F strumień magetyczy jedego biegua N π a N liczba prętów uzwojeia tworika a liczba gałęzi rówoległych uzwojeia tworika f omet obrotowy = F r Φ = B a l r = cφ a

34 Rodzaje połączeń maszy prądu stałego Sposób połączeia uzwojeia wzbudzeia względem uzwojeia tworika decyduje o właściwościach maszyy prądu stałego. obcowzbuda boczikowa szeregowa szeregowo-boczikowa A1 F A A1 E1 A A1 D1 A A1 D1 A - + F1 E D D E1 E

35 Charakterystyka mechaicza silika boczikowego f Φ Ogólie momet obrotowy: = cφ a a E U ΣR a a ΣR a gdzie: a U E = ; E = c Φω ΣR Wprzypadku maszyy boczikowej: a Φ f ω Po przekształceiach: ω 0 U=cost ω = U c ΣR ( c a f f ) f =cost 0 ω = ω 0 k

36 Charakterystyka mechaicza silika szeregowego a f = a E Φ U ΣR a a ΣR a Ogólie momet obrotowy: gdzie: a = cφ a U E = ; E = cφω ΣR Wprzypadku maszyy szeregowej: f = a ; a zatem: Φ a ω U=cost Po przekształceiach: ω = U c ΣR c a 0 ω = k 1 k

37 Charakterystyki silików boczikowego, szeregowego i szeregowo-boczikowego - + ω U=cost A1 D1 A 1 - bocz. - szer.- bocz. 3 - szereg. D E1 ω 1 E 3 0

38 Rozruch silików prądu stałego f Φ a = U E ΣR a ; E = cφω ΣR a a rozr = E a = U a ΣR a a a R r U ΣR + R r R r W pierwszej chwili rozruchu, gdy ω = 0, siła elektromotorycza E = 0. Prąd tworika włączoego bezpośredio a apięcie zamioowe byłby bardzo duży (0-30 razy większy od zamioowego!!!), co prowadziło by do ziszczeia silika. Celem jego ograiczeia, w obwód tworika jest włączay, a czas rozruchu, rezystor R r zway rozruszikiem. ym sposobem zmiejszaia prądu rozruchowego jest załączaie tworika a obiżoe apięcie.

39 Regulacja prędkości silików prądu stałego (1) a f Φ ΣR a a ΣR E a a R reg U Rreg Z przekształceia zależości: a ( ΣRa Rreg E = U + E = cφω Φ c 1 f ) otrzymujemy zależość a prędkość silika: ω = U a ( ΣR + c a f R reg )... z której wyika, że prędkość silika moża regulować zmieiając: prąd wzbudzeia, apięcie zasilaia tworika, rezystację obwodu tworika.

40 Regulacja prędkości silików prądu stałego () ω f4 f3 ω = U a ( ΣR + c a f R reg ) f P=cost f1 ω 0 f U U=U ω U=U ; f = f U 1 ω 0 R reg =0 R reg1 U f = f U 3 =cost R reg R reg3 0 U 4 0 U >U 1 >U >U 3 >U 4 R reg1 < R reg < R reg3 f > f1 > f > f3 > f4

41 Silik skokowy (1) A Układ sterujący A C B B C i A t B C B t C t A

42 Silik skokowy () A Układ sterujący A C B B C i A t B C B t C t A

43 Silik skokowy (3) A Układ sterujący A C B B C i A t B C B t C t A