Srednja strukovna kola TomislavgradTomislavgrad

Struka: ElektrotehniarZanimanje: Tehniar za elektroenergetiku

MATURALNA RADNJANaziv teme: Jednofazni asinkorni motor perilice rublja

Mentor: Vinko Banovi Uenik: Mate Curi

Tomislavgrad, svibanj, 2015SADRAJUVOD.31. JEDNOFAZNI ASINKRONI MOTOR.42. POGONSKI ELEKTROMOTOR PERILICE RUBLJA.103. ZATITA JEDNOFAZNOGA ELEKTROMOTORA PERILICE RUBLJA124. KONDENZATORI ZA POKRETANJE JEDNOFAZNIH ELEKTROMOTORA13ZAKLJUAK...15POPIS PRILOGA.16POPIS LITERATURE..17

UVODOvaj rad e nam dati sliku o radu perilice rublja uz pomo jednofaznoga asinkornoga motora. U prvom poglavlju ovoga rada emo opisati rad jednofaznoga asinkornoga motora koji pokree perilicu rublja. Sljedee poglavlje je posveeno pogonskom elektromotoru perilice rublja i njegovom nainu rada i funkcioniranja. Trei dio rada govoriti e nam o tome kako treba zatititi jednofazni elektromotor perilice rublja. Posljednje poglavlje rada smo posvetili kondenzatorima za pokretanje jednofaznih asinkornih elektromotora.

1. JEDNOFAZNI ASINKRONI MOTORJednofazni asinkroni motor je konstrukcijski i fizikalno vrlo slian kaveznom asinkronom trofaznom motoru i premda je vei, skuplji i loijih karakteristika od trofaznog iste snage ipak je vrlo cesto zastupljen kao pogonski stroj u kuanstvu, poljoprivredi i zanatskim radionicama. To je prije svega zbog preteno jednofazne elektrine instalacije u takvim objektima. Proizvode se kao jedinice manjih snaga, do 2,5 kW i s razliitim brojem polova od 2 do 16 to znaci uz uobiajeno klizanje brzine vrtnje od 360 do 2900 o/min. Postoje izvedbe i s dvije brzine, odnosno dva namota s razliitim brojem polova (perilica rublja) Izvedba kuita moe biti standardna, odnosno ope namjene ili specifino namijenjena radnom mehanizmu (perilice rublja, ventilatori, pumpe, kompresori i sl.).Slika 1. Unutranjost jednofaznoga ASM

Slika 2. Jednofazni ASM

Statorski namot je usipni, izraen je od lakom izolirane bakrene ice presjeka odgovarajueg nazivnoj struji i smjeten je u utore statorskog paketa sastavljenog od dinamo limova i uvrenog za unutranjost kuita. Rotorski namot je kavezni, to znaci da se sastoji od bakrenih, aluminijskih ili siluminskih tapova uloenih ili ubrizganih u rotorski paket koji je takoer izraen od dinamo limova i navuen na osovinu motora. tapovi namota su s obje strane meusobno spojeni kratko spojnim prstenima. Da bi se stvorilo okretno magnetsko polje moraju kroz prostorno pomaknute namote tei vremenski pomaknute struje. Kod trofaznog asinkronog motora postoje tri fazna namota koji su u statoru simetrino rasporeeni tako da su meusobno pomaknuti za 120O el. i kroz njih teku struje trofaznog sustava koje su meusobno vremenski pomaknute za 1/3 periode (120O). Jednofazni motor ima samo jedan namot kroz koji tee jedna izmjenina sinusna struja pa se stvara pulsirajue magnetsko polje. Njega moemo prikazati kao sumu dva okretna polja istih amplituda koji rotiraju u suprotnim smjerovima direktnog i inverznog.

Slika 3. Shematski prikaz motora i vektorski dijagram protjecanja (magnetskog polja)

Svako od polja stvara svoj zakretni moment, a rezultanta koja djeluje na rotor je njihova razlika. U toki kratkog spoja (trenutku pokretanja, kad je s=1) ta rezultanta je jednaka nuli pa nema poteznog momenta i rotor se ne moe pokrenuti. Ako bismo ga nekako pokrenuli (npr. vanjskom mehanikom silom) rotor bi se nastavio vrtjeti zbog vlastitog momenta motora jer rezultanta inverznog i direktnog momenta vie ne bi bila jednaka nuli.Slika 4. Momentna karakteristika jednofaznog motora

U praksi se samostalni zalet motora omoguuje ugradnjom jo jednog, pomonog namota pri emu glavni namot (glavna faza) zauzima 2/3 utora a pomoni namot (pomocna faza) 1/3 utora tako da su prostorno pomaknuti za 90O el. Da bi se postigao fazni pomak izmeu struja, pomonom namotu se u seriju spaja kondenzator o ijem kapacitetu ovisi koliki ce on biti.Slika 5. Shematski prikaz i vektorski dijagram struja motora s pomonom fazom i kondenzatorom

Pri tome su mogue tri varijante: Motor s pomonom fazom i kondenzatorom za zalet koji se iskljuuju nakon zaleta Kondenzatorski motor pomona faza i kondenzator su trajno ukljueni Motori s poveanim poteznim momentom pomona faza i kondenzator su trajno ukljueni, a tijekom zaleta ukljuen je jo jedan (start) kondenzatorPogonski motor perilice rublja, takoer jednofazni asinkroni, konstrukcijski je potpuno prilagoen upravo za tu namjenu. To je dvobrzinski motor koji se tijekom programa pranja vrti sporije ( oko 480 o/min) i pri tome mijenja smjer vrtnje, a tijekom programa centrifugiranja vrti se bre (oko 2800 o/min) i ne mijenja smjer. Motor je kondenzatorski, dakle pomona faza i kondenzator su trajno ukljueni. Za svaku brzinu ugraen je zaseban namot s radnom i pomonom fazom. Za sporu brzinu vrtnje namoti radne i pomone faze su isti, a za veu brzinu razliiti ( otpor radne faze je otprilike dvostruko manji od otpora pomone faze). Krajevi namota izvedeni su na poseban konektor, a kuite je prilagoeno ugradnji motora u perilicu.Slika 6. Pogonski motor perilice rublja

Motorom u smislu preklapanja sa jedne u drugu brzinu, promjene smjera u tijeku pranja te ukljuivanja i iskljuivanja motora upravlja programator prema vremenskom programu.Slika 7. Shematski prikaz pogonskog motora perilice rublja

Slika 8. Spojevi za pojedine reime rada motora a) manja brzina b) vea brzina

2. POGONSKI ELEKTROMOTOR PERILICE RUBLJA

Pogonski elektromotor stroja za pranje rublja slui za pokretanje bubnja tijekom pranja (reverziranja) odnosno centrifugiranja. U strojeve za pranje rublja ugrauju se jednofazni asinkroni elektromotori s trajno ukljuenom pomonom fazom i kondenzatorom za pokretanje. Ti su motori specijalne konstrukcije, a specifinost izvedbe rezultat je potrebe za dvjema razliitim brzinama vrtnje i promjenom smjera vrtnje pri "mijeanju" rublja (reverziranju bubnja). Razliite brzine vrtnje (za pranje i centrifugiranje) postignute su promjenom broja polova, i to tako da su u utore statorskog paketa postavljena dva relativno zasebna elektrina namota. Za manju brzinu vrtnje (pranje - reverziranie) obino se korist i 10, 12, 16 ili 18-polni namot, to omoguuje sinkrone brzine vrtnje od 600, 500 , 375 ili 333 okretaja u minuti. za centrifugiranje se primjenjuje iskljuivo 2-polni namot , to omoguuje sinkronu brzinu od 3 000 okretaja u minuti. Prema formuli za sinkronu brzinu (n=60flp) moe se izraunati broj okretaja za odreeni namot. Pritom je : n - brzina. f - frekvencija elektrine mree (u nas 50 Hz), p -broi parova polova. Stvarna e brzina vrtnje asinkronog elektromotora biti manja od sinkrone brzine okretnog magnetskog polja za iznos -klizanja (5-8%). Iz dosadanjeg opisa tih elektromotora moe se zakljuiti da su to, elektriki gledano, dva elektromotora u zajednikom kuitu. Svaki motor ima relativno zaseban elektriki namot koji se sastoji od glavne i pomone faze, jer je rije o jednofaznom elektromotoru. U seriju s pomonom fazom spojen je kondenzator za pokretanje. Pomona faza omoguuje okretno magnetsko polje, a serijski prikljuen kondenzator uvjetuje vremenski pomak struje izmeu glavne i pomone faze namota. Svaka faza dijela motora za centrifugiranje izvedena je sa po jednim svitkom (svitak glavne i svitak pomone faze). Ovisno o proizvoau i konstrukciji elektromotora, namet dijela motora za pranje moe biti izveden i od tri svitka meusobno spojena u "zvijezdu". Specifinost tog dijela namota rezultat je zahtjeva za promjenom smjera okretanja tijekom rada, U tom su sluaju glavna i pomona faza potpuno jednake jer se uloge svake laze tog namota meusobno izmjenjuju (ovisno o trenutnom smjeru vrtnje). Vidljiva je razlika u odnosu prema namotu dijela motora za centrifugiranje, pri kojemu je smjer okretanja unaprijed definiran. To znai da su glavna i pomona faza unaprijed definirane i optimalno (razliito) koncipirane u odnosu prema eljenoj funkciji. Elektrini namot dijela motora za pranje i namot motora za centrifugiranje neovisni su jedan o drugome, a katkad su elektriki potpuno odvojeni. Zbog te osobine u sluaj u nekih neispravnosti jednog od namota drugi se dio elektromotora moe nesmetano koristiti. Na primjer, ako nastane prekid u elektrinom narnotu dijela motora za centrifugiranje, dio motora za pranje moe nesmetano raditi. Elektrina povezanost namota moe se vidjeti i pogledom na prikljune izvode elektromotora. Ako su narnot dijela elektromotora za pranje i dijela za centrifugiranje potpuno elektriki odvojeni, na kuite je izvedeno est prikljunih izvoda (po tri izvoda za svaki namot, od kojih je jedan zajedniki izvod, a dva su slobodni krajevi svake faze). Neki elektromotori imaju osam prikljunih izvoda, to znai da su krajevi svih etiriju svitaka (faze) obaju namota izvedeni na kuite. Osim toga, ima elektromotora sa deset prikljunih izvoda, od kojih osam njih ini krajeve svih etiriju faza, a ostala dva potjeu od temperaturnog osiguraa. U tom je sluaju mogue realizirati razliiti elektrini poloaj osiguraa (ovisno o nainu spajanja s ostalim prikljunim izvodima). U mnogim strojevima za pranje rublja ugraeni su elektromotori sa pet prikljunih izvoda. U tom su sluaju oba namota (dio za pranje i dio za centrifugiranje) s pripadajuim svicima povezana u jednoj toki (unutar elektromotora) iz koje izlazi zajedniki prikljuni izvod.Osim podataka o nazivnoj brzini vrtnje. vano je poznavati i nazivnu snagu pogonskog elektromotora. Dio motora za pranje ima snagu od 250 do 300 W, a dio za centrifugu - od 650 do 800 W. U novije strojeve za pranje rublja ugrauju se elektromotori vee snage, posebno dijela predvienog za centrifugiranje (do 1 000 W). Na taj se nain, uz odgovarajui prijenosni mehanizam (promjere remenica), postie eljeni broj okretaja bubnja pri pranju (50-60 okretaja u minuti) te velik broj okretaja pri centrifugiranju (npr. 800 okretaja u minuti).Vei broj okretaja centrifuge bitna je novost jer se znatno smanjuje vlanost rublja. Pri centrifugiranju od 400 okretaja u minuti u 1 kg suhog rublja ostaje jo 1,5 kg vode. pri 700 okretaja samo 0,7 kg. a pri 1 000 okretaja u minuti u rublju ostane jedva 0,6 kg vode na 1 kg suhog rublja. Ako se rublje nakon centrifugiranja velikim brojem okretaja bubnja sui u stroju za suenje, osim utede u vremenu, ostvarit e se i do 50%-tna uteda elektrine energije. Zbog tog zahtjeva, elektromotor velike brzine centrifugiranja ima veu nazivnu snagu, osobito dijela za centrifugu. vei promjer pogonske remenice, a time i vei broj parova polova dijela namota za pranje (do 24) u odnosu prema uobiajenoj izvedbi. U strojeve za pranje s jo veim brojem okretaja bubnja pri centrifugiranju (do 1 200 okretaja u minuti) ugrauju se tzv. kolektorski elektromotori s drukijim nainom regulacije brzine u usporedbi sa standardnim izvedbama.

Neke novije izvedbe stroja za pranje rublja imaju mogunost izbora broja okretaja centrifuge (ovisno o vrsti rublja, npr. 1 200/900; 1 000/500 ;800/400 okretaja uminuli). Regulacija broja okretaja postie se specijalnim elektronskim modulom u strujnom krugu namota dijela motora za centrifugiranje i zasniva se na regulaciji napona. Radi odravanja konstantne udaljenosti meu rememcama, pogonski je elektromotor privren na odgovarajue nosae praonika stroja i fiksiran posebnim vijcima. Na privrsnim su mjestima postavljeni razliiti gumeni ili plastini ublaivai vibracija. To se obavlja sputanjem odnosno podizanjem elektromotora s obzirom na remenicu (osovinu) bubnja.3. ZATITA JEDNOFAZNOG ELEKTROMOTORA PERILICE RUBLJAPod tim se nazivom razumijeva elektrina zatita elektromotora u sluaju oteanih uvjeta rada, npr. pri snienju prikljunog napona ispod doputene granice, pri preoptereenju elektromotora i sl. Za zatitu pogonskih elektromotora u strojevima za pranje rublja primjenjuju se dvije vrste zatite: nadstrujna (elektrina) i temperaturna (bimetalna).U praksi se sve ee primjenjuje temperaturna zatita , a nadstrujna se moe sresti u starijim izvedbama stroja za pranje. Nadstrujna je zatita samostalni element (izvan kuita elektromotora) i serijski je najee spojena sa zajedniki m izvodom obaju dijelova motora ili s dijetom motora za centrifugiranje. To je bimetalna sklopka podeena (u zatvorenom poloaju) na nazivnu st ruju elektromotora. Ako zbog bilo kojeg razloga kroz nadstrujnu zatitu, a to znai kroz odgovarajui namot, protjee jaa struja od nazivne, bimetalna se ploica zagrije i prekine strujni krug. Nakon hlaenja bimetalnog elementa strujni se krug ponovo zatvara i ukljuuje se elektromotor. Ako se primijeti takva pojava, treba iskljuili stroj i nastojati pronai uzrok toj pojavi. Ako je prikljuni napon u doputenim granicama, ako je stroj normalno optereen, a rotor i bubanj nisu mehaniki blokirani, greka je vjerojatno u namotu elektromotora pa ga treba zamijeniti novim odnosno popraviti. S obzirom na to da je ta zatita postavljena izvan kuita elektromotora kao samostalni element, u sluaju potrebe moe se zamijenili novom.

Temperaturna je zatita smjetena u samom svitku i mjeri temperaturu okoline o kojoj najvie ovisi trajnost izolacije namota elektromotora. Prednost te zatite je reagiranje ( iskljuivanje motora) i u sluaju poveanja temperature okoline, to ne mora biti vezano za neispravnost samog elektromotora ili stroja u cjelini. Ta zatita moe biti razliito spojena u odnosu prema pojedinim dijelovima namota (u seriji sa zajednikim izvodom namota centrifugiranja ili sa zajednikim izvodom obaju dijelova namota). U nekim izvedbama elektromotora prikljuni izvodi temperaturne zatite dovedeni su na zajedniku prikljunicu na kuitu (konektar), to omoguuje izbor elektrinog poloaja zatite u odnosu prema pojedinom namolu. Razlika izmeu temperature iskljuivanja i ponovnog ukljuivanja moe iznosili 10-30 C. U svakom sluaju, ako se uoi nekoliko uzastopnih djelovanja temperaturne zatite, stroj treba iskljuiti j pokuati pronai uzrok toj pojavi.4. KONDENZATORI ZA POKRETANJE JEDNOFAZNIH ELEKTROMOTORAKondenzator(i) su funkcionalno gledano, sastavni elementi jednofaznih elektromotora, ali se u stroju za pranje rublja zbog vie razloga tretiraju kao samostalni elementi. Spojeni su u seriju s pomonom lazom pojedinog dijela namota i zajedno s njom omoguuju pokretanje jednofaznih elektromotora. U strojeve za pranje rublja mogu biti ugraeni jedan ili dva kondenzatora. U novijim izvedbama redovito se ugrauje zajedniki kondenzator za pokretanje obaju dijelova motora iji je kapacitet usklaen sa zahtjevima namota obaju polariteta. Pri izvedbi stroja (elektromotora) sa dva kondenzatora odmah se moe uoiti koji kondenzator slui za pokretanje dijela elektromotora za pranje, a koji za pokretanje motora centrifuge. Kondenzator za pokretanje motora pranja uoljivo je manji i veliinom i nazivnimkapacitetom, a kondenzator za pokretanje motora centrifuge je vei. Kapacitet kondenzatora motora pranja najee iznosi 10 do 12,5 .uF(mikrofarada), a kondenzatora centrifuge od 14 do 16 pF. Zajedniki kondenzator za pokretanje obaju dijelova elektromotora spojen je na kontakte programatora, gdje se obavlja prespajanje na pojedini dio namota, ovisno o impulsu programatora. Kapacitet tog kondenzatora obino iznosi 16 do 20 IIF . a u nekim izvedbama elektromotora i do 30 ItF. Osim nazivnog kapaciteta, za kondenzator je vano poznavati i nazivni napon. Za tu vrstu kondenzatora nazivni napon ob ino iznosi 450 V, Kondenzatori su izraeni od metalizirane polipropilenske folije.

Od mehanikih i klimatskih utjecaja zatieni su cilindrinim aluminijskim kuitem (platem) i zaliveni epoksidnom masom. Metalizirana izvedba osigurava trajnost i. donekle, mogunost regeneracije nakon proboja. Prikljuci su na vrhu kondenzatora najee izvedeni u obliku standardnih prikljunih stopica AMP 6.3 x 0,8. Kondenzatori su smjeteni na razliitim mjestima u kuitu stroja, to ovisi o proizvoau i izvedbi stroja. Najee se nalaze u odgovarajuem nosau (drau) na dnu kuita ili su izravno privreni na kuite maticom i svornikom izvedenim na donjoj strani kondenzatora. U nekih izvedbi strojeva za pranje kondenzator(i) je smjeten(i) u gornjem dijelu ili na stranjoj strani kuita. Takav smjetaj ima prednost jer je izbjegnuta mogunost vlaenja zbog eventualnog kvara. to uzrokuje elektrini proboj i unitenje kondenzatora. Zato se u novije strojeve za pranje na izvode kondenzatora postavljaju posebno oblikovane plastine kape koje ih tite od vlage.

ZAKLJUAKNakon svega to smo napisali u ovom radu, ostaje nam jo da kaemo par reenica o jednofaznom asinkornom motoru koji se koristi i kod perilica rublja. Indukcioni motor moe da radi i samo sa jednom fazom (bez obrtnog magnetskog polja), ali u tom sluaju ne moe se sam pokrenuti (nema polazni moment), a smjer obrtanja zavisi od smjera spoljanjeg poetnog momenta. Uslov razvijanja vremenski nepromjenljivog polja za ovu mainu ne moe se zadovoljiti zbog pulsirajueg polja. Ovi problemi se rjeavaju dodavanjem polova sa kratko spojenim namotom ili pomonom fazom u kojoj se postie umjetni fazni pomak struje - obino serijskim spajanjem kondenzatora (koji se nakon zaleta motora moe i iskljuiti). Ovakvi motori iroko se koriste u kunim aparatima, kao to smo u radu i napisali, takoer i kod perilice rublja

POPIS PRILOGASlika 1. Unutranjost jednofaznoga ASMSlika 2. Jednofazni ASMSlika 3. Shematski prikaz motora i vektorski dijagram protjecanja (magnetskog polja)Slika 4. Momentna karakteristika jednofaznog motoraSlika 5. Shematski prikaz i vektorski dijagram struja motora s pomonom fazom i kondenzatoromSlika 6. Pogonski motor perilice rubljaSlika 7. Shematski prikaz pogonskog motora perilice rubljaSlika 8. Spojevi za pojedine reime rada motora

POPIS LITERATURE

Para, B., Kuanski aparati, kako rade i kako se popravljaju, Zagreb, 1998.Popovi, M., Osnove elektrotehnike, Beograd, 2006.Skupina autora, Jednofazni asinkorni motori, Zagreb, 1999.Gaparac, I., Elektromotorni pogoni s izmjeninim motorima, Split, 2003.

3