s P 6.1. Silniki asynchroniczne pierścieniowe Możemy łatwo wykazać, że: Po sprowadzeniu do obwodu stojana: Maszyny indukcyjne Napęd elektryczny 6.

Transkrypt

1 azyny inducyjne 6.. Silnii aynchroniczne pierścieniowe ożemy łatwo wyazać, że: P cu m I P ω o m ω o I Po prowadzeniu do obwodu tojana: m ω ' o I ' Napęd eletryczny 6. -

2 azyny inducyjne Ponieważ I ' ' U f ( ) ' Wynia to np. ze chematu zatępczego ilnia lub Napęd eletryczny 6. -

3 azyny inducyjne Napęd eletryczny oment rozwijany przez ilni możemy opiać zależnością: ( ) ( ) ( ) U m U m f o f o ' ' ' ' ' ' ω ω Badając przebieg zmienności funcji otrzymamy: ( ) ' ' ± oraz ( ) ( ) ± ± ± U m U m f o f o ' ' ω ω ( ) p m m n λ Wg normy λ m,65 w pratyce 3 i więcej.

4 azyny inducyjne Jeżeli: wirnia U f U fn f f n to mamy do czynienia z charaterytyą naturalną Charaterytyi ztuczne Charaterytyi mechaniczne przy różnym napięciu zailającym tojan ilnia Charaterytyi mechaniczne przy różnych rezytancjach wtrąconych w obwód wirnia Napęd eletryczny 6.4 -

5 azyny inducyjne Charaterytyi mechaniczne przy różnych czętotliwościach napięcia zailającego tojan Charaterytyi mechaniczne przy zachowaniu U/fcont. Wzór Kloa Jeśli podzielimy tronami równania: oraz i oznaczymy m ω m ω o o ' ( ) ( ) U ' ± U f f ' ' ( ) Napęd eletryczny 6.5 -

6 azyny inducyjne ε ( α) ( ) ' otrzymamy zależność nazywaną wzorem Kloa: ( ± ε ) ± ε Jeśli pracujemy w zareie małych poślizgów (do poślizgu znamionowego) to ' ε 0, gdyż ( ), możemy też przyjąć ε lub ε 5 n. Załadając, że ε 0 wzór Kloa przyjmie znaną potać: Dane atalogowe a możliwość orzytania ze wzoru Kloa Dane z tabliczi znamionowej ilnia P n moc na wale ilnia, U n znamionowe napięcie tojana (przewodowy, międzyfazowy), I n znamionowy prąd tojana (przewodowy), f n znamionowa czętotliwość napięcia tojana, n n znamionowa prędość obrotowa. Dane z atalogu: λ mn znamionowa przeciążalność momentem Ponadto w obliczeniach zwyle załadamy, że 0( ) 0 P n P n0 n ω0 ω n0 ω0 n P n n n n n ωn n n, czyli Napęd eletryczny 6.6 -

7 azyny inducyjne n n lub n n n n n n n n n n ( λmn mn ) λ n n ównanie charaterytyi naturalnej poiada potać: n n n Charaterytyi ztuczne: - regulacja napięcia zailającego tojan (f n cont.) n n U U n Napęd eletryczny 6.7 -

8 azyny inducyjne Napęd eletryczny n n - regulacja czętotliwości napięcia zailającego tojan (U n cont.) f f f f n n n n

9 azyny inducyjne - jednoczena regulacja czętotliwości i napięcia zailającego tojan f n n f U n U n f f n - wtrącenie rezytancji w obwód wirnia (U n cont., f n cont.) Przy w d powinniśmy wyliczyć zt. n zt ± ± ± ( ) ' ' ( ) ' w ' ' ( ) w ( ) d ' Po podzieleniu dwóch otatnich zależności tronami otrzymamy: zt n w w d Napęd eletryczny 6.9 -

10 azyny inducyjne Ale ąd wziąć w? Zależności do ozacowania rezytancji wirnia ilnia pierścieniowego: Pierwza zależność: U n 3 I w n, n gdzie: U n znamionowe napięcie między pierścieniami ilnia (przy tojącym ilniu i rozwartym obwodzie wirnia), I n znamionowy prąd wirnia. Obie wielości odczytujemy z tabliczi znamionowej ilnia lub z atalogu. Druga zależność: w I n 3 n P n ( ) n. n zt zt Napęd eletryczny 6.0 -

11 azyny inducyjne 6.. SILNIK KLATKOWY y.6.9. Charaterytyi mechaniczne ilnia latowego. Porównanie danych atalogowych ilnia pierścieniowego i latowego Typ ilnia Pn [W] Nn [obr/min] n [Nm] ηn [%] n I n [A] coφ I [A] U [V] r n Ir I n J [gm ] SUg00L4B, , 3,6 4,5 0,89 55, ,4 Sg80L-4, ,0,8 40,8 0,9 - -,7 7,3 0,55 Napęd eletryczny 6. -

12 azyny inducyjne 6.3. OZUCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH ozruch ilnia pierścieniowego ozruchem mazyny nazywamy tan pracy od chwili włączenia napięcia do oiągnięcia przez mazynę utalonej prędości, oreślonej parametrami zailania (napięciem i czętotliwością) i parametrami obciążenia. Silni pierścieniowy jet z reguły ta ontruowany, że jego charaterytya naturalna jet troma w części tabilnej (od 0 do m ), a wartość początowego momentu rozruchowego (przy 0) jet dość mała, znacznie mniejza od wartości znamionowej. Jednocześnie początowy prąd rozruchowy jet 5 do 8 razy więzy od prądu znamionowego. Stwarza to zczególnie niedogodne waruni rozruchu, gdy ilni zotanie bezpośrednio włączony do ieci. Jeżeli w obwód wirnia włączy ię dodatową rezytancję, to charaterytya ulega zmianie w ten poób, że poślizg rytyczny m rośnie przy zachowaniu tałej wartości momentu maymalnego, zwięza ię tym amym początowy moment rozruchowy, a jednocześnie maleje prąd wirnia (ry. 6.0) i prąd rozruchowy ilnia. y Przebieg momentu i przebieg prądu wirnia ilnia inducyjnego pierścieniowego w zależności od rezytancji wtrąconej do obwodu wirnia W chwili uruchomienia ilnia włącza ię w obwód wirnia maymalną rezytancję urządzenia rozruchowego, zwanego rozruzniiem. Ja wynia z ry. 6.0, w oreie rozruchu charaterytya ma przebieg bardzo zbliżony do linii protej; przy ta obliczonej rezytancji rozruznia otrzymuje ię żądany moment rozruchowy przy niezbyt wielim prądzie rozruchowym. Napęd eletryczny 6. -

13 azyny inducyjne Zaada pracy ymetrycznego rozruznia rezytorowego y.6.. Charaterytyi mechaniczne na pozczególnych topniach rozruchowych I 0,85 II >, b (w całym zareie rozruchu) y.6.. Schemat obwodu wirnia rozruznia ymetrycznego,, 3 rezytancje na pozczególnych topniach rozruchowych, r, r, r 3 rezytancje ecyjne y.6.3. Przebiegi momentu i prądu tojana podcza rozruchu ilnia pierścieniowego z ymetrycznym rozruzniiem rezytancyjnym Napęd eletryczny 6.3 -

14 azyny inducyjne Projet rozruznia trójtopniowego ymetrycznego poślizg na charaterytyce, poślizg na charaterytyce. ( λ mn mn ) n n λ λmn n x x x (6.05) n (6.06) I I II II (6.07) Oznaczmy: a I I a II II (6.08) czyli a a. (6.09) Podobnie a a (6.0) (6.) 3 a 3 a 3 n n n, gdzie ab (6.) a a b b b Napęd eletryczny 6.4 -

15 azyny inducyjne Na pierwzym topniu rozruchowym: a a a λ (6.3) a a Na drugim topniu rozruchowym: a a a a (6.4) λ a, więc λ a. (6.5) Ponadto Podobnie na trzecim topniu rozruchowym: λ 3 3 a. (6.6) Na dowolnym m topniu rozruchowym: m λ m a. (6.7) Liczba topni rozruchowych może więc być policzona z zależności: m m n λ m ( n ) ( ) log log λ a a. (6.8) Ponieważ zachodzi również związe: n nb b n, (6.9) a a liczbę topni rozruchowych rozruznia ymetrycznego można również oreślić na podtawie zależności: m log a log n (6.0) ( λ a) Napęd eletryczny 6.5 -

16 azyny inducyjne To projetowania rozruznia:. Załadamy: I oraz II lub m oraz I ( II ). Obliczamy: a, a oraz λ a, m 3. Przyjmujemy m całowite 4. Korygujemy a, tzn. II lub a tzn. I Sprawdzamy II ( I ) 5. Obliczamy rezytancje na pozczególnych topniach rozruchowych oraz rezytancje ecyjne r. Przy pracy ilniowej: ' ( ) w d zt a a a a λ a λa 3 λa LLLLL w ( ) ' λ a (6.) (6.) (6.3) mλ a (6.4) Napęd eletryczny 6.6 -

17 azyny inducyjne Dyponując rezytancją w możemy obliczyć rezytancje na pozczególnych topniach rozruchowych m w λ a m w λ a LLLLLL L (6.5) w λ m a W celu otatecznego obliczenia rozruznia należy wyznaczyć rezytancje ecyjne r r r r 3 3 rw 3 przy czym w rw (6.6) Napęd eletryczny 6.7 -

18 azyny inducyjne ozruch ilnia latowego Silnii inducyjne latowe małej i średniej mocy włącza ię zwyle bezpośrednio na pełne napięcie ieci. Trzeba ię jedna liczyć z tym, że ilni pobiera przy rozruchu znaczny prąd (zwyle 4 do 7 razy więzy od znamionowego), wute czego mogą wytąpić w ieci zailającej padi napięcia utrudniające rozruch ilnia i zodliwe dla innych odbiorniów zailanych z tej amej ieci. Dlatego maymalna moc ilniów, jaie można włączać bezpośrednio do ieci, jet ograniczona przez odpowiednie przepiy. Jeżeli moc ilnia jet mniejza niż 5,5 W i nie ma innych przeciwwazań to należy toować bezpośredni rozruch ze względu na prototę obługi. Jeśli moc ilnia jet więza i gdy onieczne jet zmniejzenie prądu rozruchowego, touje ię obniżenie napięcia zailania ilnia przy rozruchu. W tym przypadu ilni mui pracować bez obciążenia. Tai rozruch można to przeprowadzić w natępujący poób: - przez zatoowanie przełącznia gwiazda-trójąt, - przez zailanie ilnia z energoeletronicznego regulatora napięcia, - przez zailanie ilnia z tranformatora obniżającego napięcie, - przez włączenie rezytancji (lub dławiów) w zereg z uzwojeniem tojana. y Uład połączeń ilnia inducyjnego latowego z przełączniiem gwiazdatrójąt ozruch za pomocą tzw. przełącznia gwiazda-trójąt (ry. 6.7) jet bardzo protym i częto toowanym poobem uruchamiania ilniów latowych. Napęd eletryczny 6.8 -

19 azyny inducyjne Jeżeli ilni w normalnych warunach pracy jet połączony w trójąt, to przełączając go na cza rozruchu w gwiazdę, obniżamy napięcie fazowe 3 razy. Tym amym moment ilnia zmniejza ię 3-rotnie (jet proporcjonalny do wadratu napięcia fazowego). ównież prąd fazowy zmniejza ię 3 razy (ry. 6.8). Ponieważ w uładzie gwiazda prąd fazowy jet jednocześnie prądem przewodowym, a w uładzie trójąt prąd przewodowy jet 3 razy więzy od prądu fazowego, więc w uładzie gwiazda prąd pobierany z ieci (przewodowy) jet 3-rotnie mniejzy od prądu pobieranego w uładzie trójąt. Z powodu zmian naycenia tali zarówno prąd przewodowy ja moment maleją nieco więcej niż 3-rotnie. y oment i prąd ilnia inducyjnego przy rozruchu za pomocą przełącznia gwiazda-trójąt Należy podreślić, że rozruch przy użyciu przełącznia gwiazda-trójąt może być toowany tylo do ilniów, tórych napięcie zailania jet równe napięciu znamionowemu przy przełączeniu w trójąt. Jeśli np. napięcie znamionowe ilnia wynoi 400/30V, to ilni może w warunach znamionowych pracować albo połączony w gwiazdę przy zailaniu z ieci o napięciu międzyprzewodowym 400V, albo połączony w trójąt przy zailaniu z ieci o napięciu międzyprzewodowym 30V. ozruch przełączniiem gwiazda-trójąt może być tu zatoowany tylo przy zailaniu z ieci o napięciu 0V. Jeżeli chce ię doonać rozruchu tą metodą przy zailaniu z ieci o napięciu międzyprzewodowym 400V to jet potrzebny ilni, tórego napięcie znamionowe wynoi 400V w uładzie połączeń w trójąt. Nieiedy toowany jet rozruch za pomocą przełącznia gwiazda-trójąt z włączaniem dodatowych rezytancji w położeniu pośrednim pomiędzy połączeniem w gwiazdę i połączeniem w trójąt dla zmniejzenia prądów, jaie wytępują w chwili przełączania uładu. ozruch przy napięciu obniżonym przez łączenie ilnia w gwiazdę jet ja wynia z wyreu na ry. 6.8 możliwy tylo wówcza, gdy odbywa ię bez obciążenia. Jeżeli rozruchu ilnia latowego doonuje ię przy obciążeniu i onieczny jet duży moment rozruchowy, to należy zailać ilni z przeztałtnia czętotliwości, ale w tym przypadu ilni mui mieć chłodzenie obce. Napęd eletryczny 6.9 -

20 azyny inducyjne 6.4. EGULACJA PĘDKOŚCI SILNIKÓW INDUKCYJNYCH Prędość obrotowa ilnia inducyjnego zależy od: - czętotliwości napięcia zailania, - liczby par biegunów, - poślizgu. Na wartość poślizgu można wpływać przez zmianę napięcia zailającego tojan lub włączanie w obwód wirnia odpowiednich elementów rezytancyjnych egulacja prędości przez zmianą napięcia zailającego tojan Przy obniżonym napięciu a tałym momencie moc oddawana (na wale) pratycznie nie zmienia ię, a więc moc pobierana zmienia ię również niewiele. W efecie prąd pobierany z ieci zailającej rośnie, zwięzają ię też traty w miedzi tojana, a izolacja ilnia jet narażona na palenie: Jednocześnie zmniejzają ię traty w rdzeniu i maleje przeciążalność ilnia. y.6.9. egulacja prędości przez zmianę napięcia zailającego tojan egulacja prędości przez zmianę czętotliwości Czętotliwość zailania wpływa na prędość wirowania pola magnetycznego, a zatem na prędość ynchroniczną ilnia. Zmianie ulega taże poślizg rytyczny m. y egulacja prędości przez zmianę czętotliwości napięcia zailającego tojan Napęd eletryczny 6.0 -

21 azyny inducyjne egulacja prędości przez zmianę liczby par biegunów egulację prędości przez zmianę liczby par biegunów touje ię tylo w ilniach latowych, gdyż wytarczy zmienić liczbę biegunów uzwojenia tojana, a lata wirnia dotouje ię liczbą biegunów do pola wirującego. Zmianę liczby par biegunów uzyuje ię poprzez odpowiednie wyonanie uzwojenia tojana. Silnii mogą być dwubiegowe lub trójbiegowe. Jeżeli ilni pracuje przy prędości obrotowej odpowiadającej mniejzej liczbie par biegunów, to w momencie przełączenia na więzą liczbę par biegunów, czyli mniejzą prędość obrotową, przechodzi ię na zare pracy prądnicowej nowej charaterytyi mechanicznej (ry. 6.3). Powoduje to bardzo ilne hamowanie momentem obciążenia i momentem eletromagnetycznym ilnia, zwłazcza, że moment maymalny przy pracy prądnicowej jet więzy niż przy pracy ilniowej. y egulacja prędości przez zmianę liczby par biegunów. Charaterytyi mechaniczne ilnia inducyjnego przy przechodzeniu z więzej na mniejzą prędość egulacja prędości przez zmianę rezytancji w obwodzie wirnia Włączenie rezytancji w obwód wirnia ilnia pierścieniowego powoduje zmianę charaterytyi mechanicznej. oment rytyczny m ( ) nie ulega zmianie, zmienia ię natomiat poślizg rytyczny m ( ). y egulacja prędości przez zmianę rezytancji w obwodzie wirnia Napęd eletryczny 6. -

22 azyny inducyjne 6.5. HAOWANIE ELEKTYCZNE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH Hamowanie eletryczne ilniów natępuje wówcza, gdy moment eletromagnetyczny ilnia działa w ierunu przeciwnym do ierunu prędości obrotowej. Przy trójfazowym zailaniu ilnia inducyjnego hamowanie wytępuje w dwóch zareach prędości: - przy prędości więzej niż ynchroniczna (hamowanie prądnicówe), - przy prędości przeciwnej do ierunu wirowania pola magnetycznego (hamowanie przeciwprądem). Prócz tego ma zatoowanie hamowanie ilniów przy zailaniu uzwojenia tojana prądem tałym (tzw. hamowanie dynamiczne). ozpatrując pracę hamulcową ilnia, trzeba zwrócić uwagę na zarey prędości obrotowych, przy tórych wytępuje hamowanie oraz na nachylenie charaterytyi hamulcowej ilnia i urządzenia. hamowanego. Ooliczności te wpływają na tabilność proceu hamowania, a przede wzytim na jego eonomiczność, gdyż energia mechaniczna hamowania, jaą pobiera ilni, może być jao energia eletryczna oddawana do ieci lub tracona w ilniu Hamowanie prądnicowe (nadynchroniczne) Jeżeli wirni ilnia inducyjnego jet napędzany zgodnie z ieruniem wirowania pola magnetycznego, to oiągnie on prędość więzą od ynchronicznej. oment obrotowy ilnia napędzanego jet wówcza przeciwny do ierunu prędości, jet to więc moment hamujący. Hamowanie prądnicowe może zachodzić np. przy opuzczaniu ciężaru lub gdy napędzana mazyna eletryczna pracuje jao ilni (np. w uładzie Leonarda) i powoduje wzrot prędości powyżej prędości ynchronicznej. Ja wynia z charaterytyi mechanicznej mazyny inducyjnej (ry. 6.33), regulacja prędości obrotowej, np. przez włączenie rezytancji w obwód wirnia, powoduje nachylenie charaterytyi mechanicznej i wzrot prędości, przy tórej natępuje hamowanie danym momentem h. y Charaterytyi mechaniczne ilnia inducyjnego przy hamowaniu prądnicowym Hamowanie prądnicowe jet możliwe tylo przy prędościach więzych od prędości ynchronicznej, zmniejzenie prędości hamowania mogłoby być uzyane tylo przy zmniejzeniu czętotliwości zailania co we wpółczenych uładach napędowych ma miejce. Zazwyczaj d 0. Napęd eletryczny 6. -

23 azyny inducyjne Hamowanie przeciwprądem (przez przeciwwłączenie) Hamowanie przeciwprądem (zwane też hamowaniem przez przeciwwłączenie lub hamowaniem prądem ieci) natępuje wówcza, gdy wirni obraca ię w ierunu przeciwnym do ierunu wirowania pola magnetycznego. Stan tai może zaitnieć np. wtedy, gdy początowy moment rozruchowy ilnia p przy podnozeniu ciężaru (ry. 6.34) jet mniejzy od momentu obciążenia F na ute włączenia dużej rezytancji w obwód wirnia. y Hamowanie przeciwprądem przy opuzczaniu ciężaru Prędość ilnia utali ię wówcza, gdy moment ilnia i moment obciążenia będą obie równe, co natępuje przy ujemnej prędości, czyli gdy wirni obraca ię w ierunu przeciwnym do ierunu prędości pola i ciężar opada. Przez zmianę rezytancji d można zmieniać prędość opuzczania ciężaru w zeroim zareie prędości n a, n b, n c, utrzymywać ciężar nieruchorno (n 0) lub podnoić (n > 0); tan utalony wytępuje tam, gdzie odpowiednia charaterytya mechaniczna przecina protą momentu F w tabilnym puncie pracy. Napęd eletryczny 6.3 -

24 azyny inducyjne Innym typowym przyładem pracy hamulcowej z przeciwwłączeniem jet hamowanie mechanizmu jazdy uwnicy. Silni pracuje np. w warunach znamionowych na charaterytyce naturalnej i trzeba zahamować mechanizm jazdy. Jeżeli przełączymy dwie fazy i przez to zmienimy ierune wirowania pola, to punt pracy mazyny przejdzie na drugą charaterytyę naturalną, o zmienionej co do znau wartości prędości ynchronicznej (ry. 6.35). W tym tanie jedna moment hamujący h jet tounowo mały (gdyż poślizg, wynoi niemal ), a prąd jet bardzo duży, więzy niż prąd zwarcia; jet to poza tym nietabilny tan pracy. y Charaterytyi mechaniczne przy hamowaniu przeciwprądem mechanizmu jazdy uwnicy Włączając w obwód wirnia dużą rezytancję regulacyjną d zmniejzamy prąd, a zwięzamy moment hamujący do żądanej wartości h. Obliczenie rezytancji można przeprowadzić przy zatoowaniu wzoru (6.0). Pod wpływem momentu hamującego prędość zmniejza ię, jednocześnie nieco zmniejza ię moment ilnia. Jeżeli hamowanie ma być zybie, to po pewnym zmniejzeniu prędości, momentu, a więc i prądu, można zmniejzyć rezytancję d i przez to zwięzyć moment hamujący do poprzedniej wartości h. Gdy mechanizm zatrzymuje ię, nadal wytępuje moment ilnia o, tóry działa w ierunu ujemnym do ierunu uprzedniej prędości. W tym tanie pracy ilni powinien być odłączony od ieci. Napęd eletryczny 6.4 -

25 azyny inducyjne Hamowanie dynamiczne Hamowanie dynamiczne polega na tym, że uzwojenie tojana wyłącza ię pod napięcia, a natępnie zaila ię je z ieci prądu tałego, wute czego powtaje tały trumień magnetyczny; w wirniu, wirującym w tym polu, induują ię napięcia i płyną prądy, tóre wytwarzają moment ierowany przeciwnie do ierunu prędości. Wartość momentu zależy od wytworzonego pola, czyli od wartości prądu tałego, od prędości obrotowej i cd impedancji wirnia. ożna więc regulować moment obciążenia, zmieniając wartość prądu tałego, zailającego tojan lub włączając w obwód wirnia odpowiednią rezytancję d. y Charaterytyi mechaniczne przy hamowaniu dynamicznym prądem tałym Przez hamowanie dynamiczne nie można doprowadzić urządzenia do całowitego zatrzymania, gdyż przy zmniejzeniu prędości napięcie induowane w wirniu maleje i moment zmniejza ię. ożna przyjąć, że przy rezytancji dodatowej, ilarotnie więzej od rezytancji wirnia, moment zależy liniowo od prędości obrotowej. Energia mechaniczna hamowania dynamicznego zamienia ię całowicie na ciepło w wirniu i połączonej z nim zeregowo rezytancji. Zailanie prądem tałym mui ię odbywać ta, aby przepływy zailanych uzwojeń dodawały ię do iebie, wytwarzając odpowiednio ilny trumień. Źródłem prądu tałego jet z reguły odpowiedni uład protowniczy, zailany przez tranformator obniżający napięcie ieci lub zailacz energoeletroniczny (falowni). Przy doborze napięcia zailającego należy ierować ię wartością znamionową prądu, a nie napięcia, gdyż przy przepływie prądu tałego itotna jet tylo wartość napięcia zailania i rezytancji obwodu. Napięcie zailające wynoi tylo ila procent napięcia znamionowego ilnia.. oc pobierana przez ilni przy hamowaniu dynamicznym jet znacznie mniejza niż przy hamowaniu przeciwprądem. Napęd eletryczny 6.5 -

26 azyny inducyjne y ożliwe połączenia uzwojeń tojana przy hamowaniu dynamicznym Podcza hamowania dynamicznego, przy zailaniu uzwojeń tojana prądem tałym, traty w uzwojeniach nie mogą przeroczyć trat znamionowych ΔP Cun (przy zailaniu prądem przemiennym). Na tej podtawie możemy oreślić, dla danego ojarzenia (np. z ry. 6.37) maymalna wartość prądu tałego, jaim możemy zailić uzwojenie przy hamowaniu dynamicznym: I 3 I t max fn (6.7) gdzie: Ifn znamionowy fazowy prąd tojana ilnia, wpółczynni zależny od ojarzenia uzwojeń tojana przy hamowaniu. Napęd eletryczny 6.6 -

27 azyny inducyjne 6.6. SILNIKI INDUKCYJNE JEDNOFAZOWE Silni inducyjny jednofazowy ma wirni o uzwojeniu latowym i tojan o uzwojeniu jednofazowym. Prąd przemienny, przepływający przez uzwojenie tojana wytwarza pole pulujące. Z reguły załadamy, że zmienia ię ono inuoidalnie w czaie. Przepływ uzwojenia jednofazowego można rozłożyć na dwa przepływy wirujące w przeciwne trony, o amplitudach tałych, równych połowie amplitudy przepływu pulującego. y omenty ładowe i moment, wypadowy ilnia inducyjnego jednofazowego Wirni znajduje ię pod działaniem dwóch pól, z tórych ażde wytwarza włany moment obrotowy. Przy prędości n pole wpółbieżne daje moment ilniowy, a pole przeciwbieżne moment hamujący. Jeżeli zatoujemy zaadę uperpozycji momentów, to możemy otrzymać moment wypadowy jao umę momentów od pola wpółbieżnego i przeciwbieżnego (ry. 6.38). Przy n 0 pola wirują względem wirnia z jednaową prędością i wytwarzają momenty równe lecz działające w przeciwnych ierunach; moment wypadowy jet zatem równy zeru. Przy wirowaniu z prędością n przyjętą za dodatnią, pole wpółbieżne daje moment, a pole przeciwbieżne moment, przy czym oba momenty oiągają wartości równe zeru przy prędościach odpowiadających prędościom ynchronicznym tych pól. omenty i mają przebieg podobny ja w ilniach inducyjnych trójfazowych. Z przebiegu momentu wypadowego wynia, że początowy moment rozruchowy jet równy zeru, ilni więc nie doona rozruchu nawet w tanie jałowym. Gdy jedna nada ię ilniowi pewną początową prędość w dowolnym ierunu, to oiągnie on prędość podynchroniczną, jeżeli tylo przy tej początowej prędości moment ilnia jet więzy od momentu obciążenia. Przy prędości bliiej ynchronicznej pole przeciwbieżne wiruje względem wirnia z prędością n n ( ), a zatem induuje napięcie i prądy o czętotliwości prawie dwurotnie więzej od czętotliwości napięcia zailającego. Wute tego powtają znaczne traty w uzwojeniach i w rdzeniu wirnia, ilni ma więc małą prawność. Bra początowego momentu rozruchowego jet podtawową wadą ilnia jednofazowego. Dla wytworzenia taiego momentu trzeba, aby przy rozruchu pole nie było pulujące, lecz wirujące; może ono mieć ładową pulującą i ładową wirującą, co można też interpretować jao dwa pola wirujące, ale o niejednaowych amplitudach. Wytworzone wówcza momenty początowe nie ą obie równe i ilni amodzielnie doonuje rozruchu. Napęd eletryczny 6.7 -

28 azyny inducyjne y Uład połączeń, wyre wazowy prądów i wyre momentów przy rozruchu ilnia inducyjnego jednofazowego z uzwojeniem rozruchowym rezytancyjnym Pole ołowe lub eliptyczne można wytworzyć przez odpowiednie zailanie prądem uzwojenia rozruchowego, umiezczonego w tojanie, ale przeuniętego względem głównego uzwojenia o ąt eletryczny π/ (ry. 6.39). Uzwojenie to (zwane również fazą rozruchową) jet zailane z tej amej ieci jednofazowej, lecz prąd uzwojenia głównego I g i prąd uzwojenia rozruchowego (pomocniczego) I p muzą być przeunięte w fazie o pewien ąt b. Najczęściej to przeunięcie fazowe uzyuje ię w ten poób, że uzwojenie rozruchowe jet wyonane z cieńzego drutu, dzięi czemu ma więzą rezytancję niż uzwojenie główne, wobec czego ąt przeunięcia fazowego między napięciem i prądem jet dla uzwojenia głównego więzy niż dla rozruchowego. Po doonaniu rozruchu należy uzwojenie rozruchowe rozewrzeć, gdyż z reguły jet ono obliczone na rótotrwałe obciążenie. Zwyle doonuje ię tego za pomocą oadzonego na wale ilnia wyłącznia odśrodowego, tórego tyi rozwierają ię przy prędości wynozącej o. 0,7 prędości znamionowej. Po przerwaniu obwodu uzwojenia rozruchowego ilni przechodzi na charaterytyę mechaniczną, odpowiadającą zailaniu jednofazowemu. Dla uzyania więzej wartości momentu obrotowego można w obwód uzwojenia rozruchowego włączyć ondenator (ry. 6.40). Otrzymuje ię wówcza znacznie więze przeunięcie fazowe między prądami obu uzwojeń. Przy odpowiednim doborze uzwojeń i pojemności ondenatora można uzyać przeunięcie faz(owe o ąt π/ i równość przepływów, a zatem pełnić warune pola ołowego. y Uład połączeń, wyre wazowy prądów i wyre momentów przy rozruchu ilnia inducyjnego jednofazowego z ondenatorową fazą rozruchową Przy eploatacji ilniów z ondenatorem połączonym zeregowo z uzwojeniem rozruchowym należy liczyć ię z tym, że przy włączaniu ilnia pojawia ię na ondenatorze napięcie, tórego wartość chwilowa może znacznie przeroczyć napięcie znamionowe. Ze względu na ozt ondenatora w urządzeniach powzechnego użytu rzado touje ię tego rodzaju uład, mimo dogodnych właności rozruchowych ilnia, widocznych z przebiegu charaterytyi na ry Napęd eletryczny 6.8 -

29 azyny inducyjne W nietórych ilniach uzwojenie główne i uzwojenie pomocnicze z włączonym zeregowo ondenatorem ą włączone zarówno przy rozruchu ja podcza pracy. Silni tai nazywa ię ilniiem inducyjnym z uzwojeniem pomocniczym i ondenatorem pracy. ożna ta dobrać ondenator, aby w warunach znamionowych pole było ołowe, dzięi czemu poprawia ię prawność i cichobieżność, ilnia. Jedna, jeżeli przy prędości znamionowej pole jet ołowe, to przy rozruchu jet eliptyczne i moment nie jet duży. Dla uzyania pola ołowego zarówno przy rozruchu, ja przy pracy znamionowej można połączyć równolegle dodatowy ondenator rozruchowy (ry. 6.4a). Po oiągnięciu przez ilni oreślonej prędości, obwód ondenatora rozruchowego zotaje, rozwarty i pozotaje włączony tylo ondenator roboczy. Kondenatory rozruchowe ą budowane jao eletrolityczne (o dużej pojemności) natomiat ondenatory pracy jao zwyłe z izolacją papierową (o małej pojemności). y Silni inducyjny jednofazowy z ondenatorową fazą rozruchową: a) z ondenatorem rozruchowym i roboczym, b) z autotranformatorem podwyżzającym napięcie na ondenatorze, c) z przełączalnym uzwojeniem autotranformatora podwyżzającego Kondenatory rozruchowe muzą mieć pojemność od iludzieięciu do iluet mirofaradów, a co za tym idzie, ą one dość duże i oztowne. ożna zmniejzyć pojemność, a więc ciężar i ozt ondenatora, jeżeli podwyżzy ię jego napięcie np. przy użyciu autotranformatora (ry. 6.4b). Pojemność ondenatora przeliczona na tronę uzwojenia pomocniczego jet proporcjonalna do wadratu przeładni autotranformatora, a zatem dla danego ilnia wytarczy ondenator o znacznie mniejzej pojemności, lecz o wyżzym napięciu. Zatoowanie autotranformatora z zaczepami umożliwia zmianę przeładni, a więc zmianę obliczeniowej pojemności ondenatora (ry. 6.4c), dzięi czemu jeden ondenator przy odpowiednim natawieniu przełącznia może dać żądany moment rozruchowy i pole ołowe przy prędości znamionowej. ozwiązanie taie potya ię jedna bardzo rzado. Napęd eletryczny 6.9 -

30 azyny inducyjne Zwyłe, ymetrycznie zbudowane ilnii trójfazowe można włączyć do pracy w ieci jednofazowej, lecz dla uzyania momentu rozruchowego trzeba toować odpowiednie ułady połączeń, zawierające dodatowe elementy, L lub C (ry. 6.4). oc ilnia trójfazowego jet przy zailaniu jednofazowym zawzę mniejza niż przy zailaniu trójfazowym i wynoi od 0,55 do 0,70 mocy znamionowej ilnia trójfazowego. y Przyłady uładów połączeń ilniów inducyjnych trójfazowych przy zailaniu jednofazowym Do częto toowanych jednofazowych ilniów inducyjnych należą ilnii ze zwartym uzwojeniem pomocniczym. Uzwojenie tojana jet umiezczone na wydatnych biegunach, wirni ma budowę latową. Silnii ze zwartym uzwojeniem pomocniczym mają tylo jeden, oreślony ontrucją ierune wirowania. Nietóre ilnii mają na ażdym nabiegunniu po dwa lub trzy pierścienie, tórych zadaniem jet poprawa właności rozruchowych, a taże pecjalne bocznii magnetyczne - dla zmniejzenia prądu magneującego. Sprawność tych ilniów jet rzędu 0 30%. Napęd eletryczny