Download pdf - Em1 Stem Vtor Parcijalen

Op{ta teorija na ma{inite na naizmeni~na struja ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Prof. d-r Milan ûndev

57

6. MOTORI NA EDNONASO^NA STRUJA

6.1. VIDOVI MOTORI NA EDNONASO^NA STRUJA SPORED NAÎNOT NA VOZBUDUVAWE

Kako generatorite, taka i motorite, spored na~inot na vozbuduvawe se delat na dve osnovni grupi: 10 motori so nezavisna vozbuda - motori so nezavisni vozbudni elektromagneti - motori so permanentni magneti 20 motori so zavisna vozbuda - motori so paralelna vozbuda - motori so seriska vozbuda - motori so me{ana vozbuda

Sl. 6.1. Motor so nezavisna vozbuda Sl. 6.2. Motor so paralelna vozbuda

Sl. 6.3. Motor so seriska vozbuda Sl. 6.4. Motor so me{ana vozbuda

LRM e otpornik koj sluì za pu{tawe vo rabota koj ja ograni~uva udarnata struja na pu{tawe na vrednosti koi se bezopasni za motorite. Trgnuvame od naponskata ravenka za motoren reìm:

aaa IRUE G

aaa IREU M

Od ravenkata za motoren reìm na rabota ja izrazuvame strujata:

a

aa R

EUI

Pri nominalen reìm na rabota, padot na naponot vo koloto vo induktot Ra Ia iznesuva (1 2)% U, {to zna~i deka induciraniot napon vo nominalen reìm na


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


58

rabota ima vrednost bliska do naponot pri nominalna vrednost na strujata. Vo momentot koga motorot se vklu~uva vo rabota, brzinata n = 0, taka {to induciraniot napon e:

0 nkE Ea

a

ap R

UI - po~etna struja koja ima mnogu golema vrednost

da

ap RR

UI

' Rd - dodatna otpornost (RLM )

6.2. REVERZIBILNOST NA MA[INITE NA EDNONASO^NA STRUJA

aaa IRUE aaa IREU

Sl. 6.5. Generator za ednonaso~na struja 6.6. Motor na ednonaso~na struja Kako i site ma{ini taka i ma{inite na ednonaso~na struja se reverzibilni, a toa zna~i deka ista ma{ina moè da raboti vo reìm na motor i vo reìm na generator. Posmatrame generator na ednonaso~na struja so paralelna vozbuda priklu~en na kruta mreà ~ij napon e konstanten nezavisno od reìmot na rabota na generatorot. Generatorot se vrti so brzina n so pogonski motor od koj dobiva moment M1 i pritoa generatorot dava na mreà struja I. Od naponskata ravenka za generatorski reìm:

aaa IRUE

proizleguva deka generatorot sozdava struja

a

aa R

UEI

kade {to:

va iII

I - struja {to se oddava kon mreàta iv - vozbudna struja

Ako se namali brzinata n, ili ako se namali iv toga{ od izrazot za induciran napon: nkE Ea

proizleguva deka }e se namali induciraniot napon Ea.


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


59

Ova namaluvawe na Ea moè da bide do tolku da induciraniot napon se izedna~i so U pri {to strujata }e bide Ia = 0. Ako vozbudnata struja ili brzinata se namalat u{te malku toa zna~i }e se namali induciraniot napon Ea, odnosno Ea }e bide pomalo od U i strujata Ia }e po~ne da raste no vo sprotivna nasoka i pri toa naponot vo krutata mreà }e bide pogolem od induciraniot napon pa ma{inata }e po~ne da zema energija od mreàta, odnosno }e premine vo reìm na rabota kako motor. Zna~i vo motoren reìm na rabota strujata vo induktot Ia i strujata od mreàta I ja promenile svojata nasoka, a vozbudnata struja iv ostanuva ista. Strujata niz induktot Ia pri nepromenet polaritet na ma{inata }e sozdade elektromagneten moment

em M aM k I

koj }e deluva vo sprotivna nasoka od nasokata na elektromagnetniot moment Mem vo generatorski reìm na rabota. Vo motoren reìm na rabota momentot Mem se javuva kako motoren moment koj }e teì da go vrti motorot vo istata nasoka kako i vo generatorski reìm i pri toa }e drì ramnoteà so momentot na optovaruvawe na osovinata na motorot Mt.

6.3. ENERGETSKI BILANS I ENERGETSKI DIJAGRAM NA MOTORITE NA EDNONASO^NA STRUJA

Da go analizirame energetskiot bilans na motor na ednonaso~na struja so paralelna vozbuda.

Sl. 6.7. Motor na ednonaso~na struja

Motorot e priklu~en na mreà na ednonaso~na struja od koja zema struja I = Ia + iv, odnosno od mreàta zema elektri~na mo}nost:

vava iUIUiIUIUP 1

pri {to:

vv iUP

e mo}nosta potrebna za vozbuduvawe na motorot. Poradi protekuvawe na Ia niz koloto na induktot doa|a do pojava na elektri~ni zagubi:

22aaacaHacCua IRIURIpp

Razlikata pome|u dovedenata mo}nost P1 i zagubite na mo}nost ja definira elektromagnetnata mo}nost:

1em v Cua cP P P p p

Ovaa elektromagnetna mo}nost kako vnatre{na mo}nost na motorot e definira so vnatre{nite golemini na motorot, a toa se: induciran napon Ea i strujata na induktot Ia.

em a aP E I

2aavvaaa IRiUiUIUIE

aaa IRUE

aaa IREU


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


60

Ova pretstavuva naponska ravenka za motoren reìm na rabota ili ravenka za ramnoteà na naponot, induciraniot napon i padot na naponot vo motorot.

Poleznata mehani~ka mo}nost na osovinata na motorot P2 e pomala od elektromagnetnata mo}nost za mehani~ki zagubi i zagubite vo magnetnoto kolo.

2 em meh FeP P p p

Odnosot na oddadenata polezna mehani~ka mo}nost P2 kon dovedenata elektri~na mo}nost P1 go definira koeficientot na polezno dejstvo na motorot:

1

1

1

2

P

PP

P

P

mehFecCuav ppppPP

Vrz osnova na ovoj izveden energetski bilans moè da se konstruira energetskiot dijagram na motor na ednonaso~na struja:

Sl. 6.8. Energetski dijagram

Razvieniot elektromagneten moment Mem voglavno vo sekoj moment na vreme drì ramnoteà so stati~kiot i dinami~kiot moment na optovaruvawe.

em st jM M M

em n aM k I

Mj e dinami~ki moment koj postoi samo koga motorot trgnuva vo rabota ili vo tekot na rabotata dojde do promena na brzinata

dt

dJM j

Mst stati~kiot moment e:

2MMM ost

i e konstanten dokolku e konstanten momentot na optovaruvawe M2 na osovinata na motorot. Mo e momentot na prazen od i e proporcionalen na mo}nosta na prazen od:

oo

PM

Femehvo ppPP

6.4. KARAKTERISTIKI NA MOTORITE NA EDNONASO^NA STRUJA Vo motorite na ednonaso~na struja se sre}avame so ~etiri vida na karakteristiki:

10 Karakteristiki na vpu{tawe vo rabota - karakteristika na strujata na vpu{tawe Ip odnosno Ip / In

- karakteristika na momentot na vpu{tawe vo rabota Mp ; Mp / Mn

- vremetraewe na vpu{taweto vo rabota

20 Rabotni karakteristiki na motorot - karakteristika na brzinata n = f ( P2 )


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


61

- karakteristika na momentot M = f ( P2 ) - karakteristika na strujata I = f ( P2 ) - karakteristika na koeficientot na polezno dejstvo = f ( P2 )

30 Regulacioni karakteristiki - podra~je na regulacija na brzinata nmin / nmax

- doverlivost na uredot za regulacija vo predvidenoto podra~je za regulacija

Regulacijata na brzinata na motor na ednonaso~na struja moè da se izvede na pove}e na~ini. Najstar na~in no i eden od najdoverlivite e so pomo{ na motor-generatorska grupa, edinstven nedostatok na ovoj na~in e {to e mnogu skap i za regulacijata na brzinata na eden motor potrebni se ~etiri ma{ini.

Sl. 6.9. Regulacija na brzinata so pomo{ na motor-generatorska grupa

Za da se definira na~inot na regulacija na brzinata trgnuvame od naponskata ravenka:

aaa IRUE

nkE Ea

E

aa

k

IRUn

E

ada

k

IRRUn'

Od izrazot za brzinata n’ proizleguva deka brzinata na motorot moè da se regulira i od statorska i od rotorska strana. Od statorska strana se regulira so promena na dovedeniot napon Uv odnosno so promena na vozbudnata struja iv odnosno fluksot v. Od rotorska strana brzinata se regulira so promena na otporot vo koloto na induktot, odnosno so dodavawe na dopolnitelen otpor rd kon otporot Ra so {to se menuva dovedeniot napon U na motorot i strujata vo induktot Ia. Posovremen na~in na regulacija i poeftin na~in od prethodniot e regulacija na brzinata na motor na ednonaso~na struja so pomo{ na poluprovodni~ki ispravuva~i.


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


62

Sl. 6. 10. Poluprovodni~ka regulacija na brzinata na motor na ednonaso~na struja 6.5. KARAKTERISTIKI NA MOTORITE NA EDNONASO^NA STRUJA

SO PARALELNA VOZBUDA 6.5.1. Karakteristiki na vpu{tawe vo rabota Vpu{taweto vo rabota na motor na ednonaso~na struja so paralelna vozbuda moè da se izvr{i na tri na~ina:

10 Direktno vpu{tawe vo rabota, pri {to namotkata na induktot direktno se priklu~uva na nominalen mreèn napon. 20 Reostatsko vpu{tawe vo rabota, pri {to so pomo{ na reostat se predizvikuva dopolnitelen pad na napon taka {to namotkata na induktot se priklu~uva na ponizok napon od nominalniot napon. 30 Vpu{tawe so kontinuirana promena na naponot pri {to naponot na namotkata na induktot se regulira od vrednost nula do nominalen napon.

a) Direktno vpu{tawe

Pri direktno vpu{tawe vo rabota namotkata na induktot direktno se priklu~uva kon nominalen napon, bidej}i padot na naponot vo koloto Ra Ia e 2% od Un. Strujata na pu{tawe Ip e nekolku (do 10) pati pogolema od nominalnata struja. Poradi vaka golemata struja, vo momentot na vpu{tawe doa|a do silno iskrewe pome|u ~etkicite i kolektorot i pri toa nastanuvaat silni mehani~ki udari na


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


63

poedini delovi od motorot.Poradi ova se koristat motori so mal moment na inercija kaj koi udarnata struja na vpu{tawe iznesuva 4 5 pati od In.

Sl. 6.11. Direktno pu{tawe na MES

Od momentot na vpu{tawe vo rabota do vospostavuvawe na stacionaren raboten reìm, motorot e vo preoden reìm na rabota, pri {to se menuvaat brzinata na vrtewe i strujata vo induktot. Preodniot proces na promenata na brzinata i strujata se definira i se opredeluva od momentot na optovaruvawe Mt i od vremenskata konstanta na motorot TM. Za opredeluvawe na izrazite za promena na brzinata i strujata trgnuvame od naponskata ravenka na motorot vo dinami~ki reìm.

dt

diLiReu a

aaaa ( 1 )

Ako go zanemarime induktivniot otpor na namotkata na induktot analizata zna~itelno se uprostuva. Ja koristime ravenkata za ramnoteà na momentite:

em st jM M M ( 2 )

Pri {to vo ravenkite (1) i (2) :

nke Ea ( 3 )

em M aM k i ( 4 )

Dinami~kiot moment e:

dt

dnJ

dt

dJM j

60

2 ( 5 )

n60

2

So smena na (3), (4) i (5) vo (1) i (2):

aaE iRnku ( 6 )

dt

dnJMik naM

60

2 ( 7 )

od (7) = >

M

n

Ma k

M

dt

dn

k

Ji

60

2 ( 8 )

So smena na (8) vo (6):

M

an

M

aE k

RM

dt

dn

k

RJnku

60

2 ( 9 )

Delej}i ja ravenkata so kE }e se dobie:

2260

2

ME

an

ME

a

E kk

RM

dt

dn

kk

RJn

k

u ( 10 )

Ako pretpostavime deka vo reìm na prazen od induciraniot napon e pribli`no ednakov na nominalniot napon, pri {to motorot se vrti so brzina na prazen od no, }e vaì:


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


64

oEoo nkEU

E

o k

Un

ndt

dnTnn Mo ( 11 )

kade {to: 260

2

EM

aM kk

RJT

pretstavuva elektromehani~ka vremenska konstanta na motorot koja ja opredeluva brzinata so koja se odviva preodniot proces na rabota. Brzinata no :

E

o k

Un - se narekuva brzina na idealen prazen od.

E

an

ME

an

k

RI

kk

RMn

2

pretstavuva namaluvawe na brzinata na vrtewe na motorot od reìm na prazen od do reìm na optovaruvawe so nominalen tovar na motorot. Zna~i:

nnn on

M

n

MM

o

T

n

dt

dn

T

n

T

n

M

n

M

no

M T

n

T

nn

dt

dn

T

n

Re{enie na ravenkata e:

MT

t

n eAnn

( 12 )

Vo momentot na pu{tawe vo rabota : t = 0, n = 0

nnA

MT

t

n enn 1 ( 13 )

Ravenkata (13) go definira dinami~kiot proces na promenata na brzinata od momentot na pu{tawe vo rabota do momentot na postignuvawe nominalna brzina na motorot.

Sl. 6.12. Dinami~ka promena na brzinata na MES


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


65

Naj~esto standardnite izvedbi na motor na ednonaso~na struja so paralelna vozbuda ja postignuvaat svojata stacionarna, nominalna brzina za vreme od 4 5 vremenski konstanti TM. Dinami~kiot proces na promenata na strujata na induktot za vreme na pu{tawe vo rabota na motorot se opredeluva od ravenkata (8).

MT

t

M

n

M

n eT

n

T

nn

dt

dn

M

nT

t

MM

noa k

Me

Tk

Jnni M

60

2 ( 14 )

Ako vo ovaa ravenka se zemat vo predvid izrazite za no, nn i TM se dobiva:

MM

MT

t

pT

t

aaM

EMT

t

E

eIeR

U

RJk

kkeJ

k

U

260

602 2

M

MT

t

naM

EMT

t

E

nn eIRJk

kkeJ

k

nI

260

602 2

Re{enieto na poslednite dve ravenki e:

1IeIIi MT

t

npa

( 15 )

pri {to : a

p R

UI ; n

M

n Ik

M

Spored ravenkata (15) se dobiva dijagramot:

Sl. 6.1. Karakteristika na strujata na pi{tawe

b) Reostatsko pu{tawe vo rabota Za da se izbegnat po~etnite udarni strui pri pu{tawe vo rabota kaj motorite so paralelna vozbuda se primenuva reostatsko pu{tawe pri {to se sozdava dopolnitelen pad na napon vo koloto na induktot odnosno se namaluva dovedeniot napon na namotkata na induktot so {to se namaluva i udarnata struja na pu{tawe.


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


66

Sl. 6.14. Reostatsko pu{tawe vo rabota na motor na ednonaso~na struja

Sl. 6.15. Promena na strujata na pu{tawe

So pomo{ na reostatskoto pu{tawe vo rabota, po~etnata udarna struja na motorot se namaluva vo dozvoleni granici koi iznesuvaat Ip1 = (1,5 2)In. Pri reostatskoto pu{tawe vo koloto na induktot se vklu~uvaat pove}e dopolnitelni otpori Rd koi go formiraat reostatot za pu{tawe i imaat tri pozicii: O, M, L. Vo momentot na pu{tawe vo rabota, rabotnata ra~ka se postavuva vo pozicija O i so zatvarawe na P se doveduva napon na motorot i pri toa protekuva struja samo vo vozbudnata namotka. Pritoa otporot Rvr se postavuva taka da niz motorot prote~e maksimalna vozbudna struja odnosno da se sozdade maksimalen vozbuden fluks. Vo toj moment vo namotkata na induktot ne protekuva struja pa od izrazot:

em M aM k I sleduva deka momentot e nula.

Koga rabotnata ra~ka se postavi na pozicija pet od reostatot vo namotkata na induktot }e prote~e struja:


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


67

n

iia

p

RR

UI

1

1

Vo ovoj moment se vklu~eni site otpori na reostatot, a strujata Ip1 }e sozdade moment:

1111 ' ppMpMp IIkIkM

Ovoj moment Mp1 dokolku e pogolem od Mst }e go zadviì rotorot i brzinata }e po~ne da raste. So rasteweto na brzinata }e po~ne da se inducira napon:

nkE Ea1

poradi {to strujata }e opadne na vrednost:

n

iia

ap

RR

EUI

1

12

Ako vo toj moment preklopkata se prefrli na pozicija 4 }e se namali otporot na reostatot na ¾ od sumata od Ri, poradi {to strujata povtorno }e porasne no na pomala vrednost od strujata Ip1. Brzinata se nagolemuva so {to raste induciraniot napon pa strujata Ip povtorno po~nuva da opa|a. Ovoj proces se povtoruva se dodeka ne se isklu~at site otpori od reostatot i na krajot ra~kata L ostanuva trajno vklu~ena vo pozicijata 1. Vo ovoj slu~aj site Ri se isklu~eni i motorot raboti vo nominalen reìm na rabota. Ako ra~kata se ostavi trajno vklu~ena na nekoja druga pozicija pri {to Rd 0 toga{ karakteristikata na strujata }e se odviva po nekoja od isprekinatite linii. v) Pu{tawe so kontinuirana promena na naponot Za ovoj vid na pu{tawe vo rabota potrebno e naponot na napojuvawe na motorot kontinuirano da se menuva od vrednost nula do nominalna vrednost na naponot. Za vakov na~in na pu{tawe potrebno e motorot da ima sopstven izvor na napojuvawe, a toa moè da bide izvedeno so motor-generatorska grupa. I.6.5.2. Rabotni karakteristiki Pri snimaweto i opredeluvaweto na rabotnite karakteristiki na motor so paralelna vozbuda naponot U na motorot se drì konstanten i e ednakov na nominalniot napon. Regulacioniot otpornik vo koloto na induktot e na vrednost nula. Regulacioniot rvr vo vozbudnoto kolo e na pozicija koja ovozmoùva da pri nominalno optovaruvawe na motorot, rotorot da se vrti so nominalna brzina. Vo ovie uslovi vo vozbudntoto kolo protekuva struja:

constrr

Ui

vrv

nvn

Vo ovie uslovi se snimaat rabotni karakteristiki na motorot koi pretstavuvaat: a) zavisnost na brzinata n = f ( P2 ) b) zavisnost na momentot na osovinata na motorot M2 = f (P2) v) zavisnost na elektromagnetniot moment Mem=f(P2)


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


68

g) karakteristikata na strujata vo induktot Ia=f(P2) Od ovie snimeni vrednosti na karakteristikite analiti~ki se opredeluva: d) karakteristikata na koeficientot na polezno dejstvo =f(P2)

Sl. 6.16. Rabotni karakteristiki na motor na ednonaso~na struja

Karakteristikata na brzinata na vrtewe n = f(P2) moè da se izvede so izrazot:

E

aa

k

IRUn

Pri {to se gleda deka pri U=Un=const, brzinata zavisi od strujata vo induktot Ia i od magnetniot fluks . Ako vozbudnata struja iv = const toga{ i = const, a strujata Ia zavisi od optovaruvaweto na motorot pa zna~i brzinata }e se menuva pravoproporcionalno so strujata Ia. So porastot na optovaruvaweto raste strujata Ia, a opa|a brzinata n. Ovaa konstatacija vaì ako se zanemari indukcijata vo induktot i vo toj slu~aj promenata }e se odviva po krivata (1). Dokolku promenata na reakcijata na induktot e poizrazena od promenata na brzinata so porastot na optovaruvaweto na motorot, toga{ promenata na brzinata na motorot }e bide po krivata (2). Promenata na brzinata }e bide:

%100

n

no

n

nnn

Kaj motor so paralelna vozbuda promenata na brzinata iznesuva od (2 5)% od nominalnata brzina, {to zna~i imame mnogu mal pad na brzinata na vrtewe so porast na optovaruvaweto na motorot. Zatoa velime deka i motorite so paralelna vozbuda imaat mnogu tvrda brzinska karakteristika.

Druga rabotna karakteristika e karakteristikata na polezniot moment M2 koja se dobiva od izrazot:

Nmn

Pn

PPM 222

2 55.9

60

2

pri {to n = const = > M2 P2 Od karakteristikata na M2 moè da se dobie i karakteristikata na elektromagnetniot moment Mem, pri {to:

2 0emM M M

constppPP

M mehFevoo


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


69

Edna od najva`nite karakteristiki e karakteristikata na koeficientot na polezno dejstvo kako odnos na oddadenata mo}nost P2 sprema dovedenata elektri~na mo}nost P1:

1

2

P

P

ili:

1

1

P

PP

;

IIUP 1

cCuamehFev ppppPP

constiUP vv 22 IIRp aaCua

constpFe IIUp acc

constnpmeh

Od karakteristikata na moè da se opredeli i karakteristikata na strujata:

IUP 1

IUPP 12

U

PI

2

6.5.3. Mehani~ki karakteristiki Mehani~kata karakteristika ja dava zavisnosta na brzinata na vrtewe na motorot n vo funkcija od M, odnosno n = f (M), pri U=Un=const, iv=const i pri Ra+R=const . Opredeluvaweto na mehani~kata karakteristika se vr{i preku izrazot:

aE

ra

E

n

E

aran Ik

RR

k

U

k

IRRUn

Ako zememe deka: em M aM M k I

ema

M

MI

k

2

n a rem

E M E

U R Rn M

k k k

nnn o

E

no k

Un - brzina na idealen prazen od

2

a rem

E M

R Rn M

k k

- promena na brzinata


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


70

Sl. 6.17. Mehani~ka karakteristika na MES

Pri Rr = 0 se dobiva t.n. prirodna mehani~ka karakteristika na motor so paralelna vozbuda. Drugite karakteristiki koga Rr > 0 se ve{ta~ki karakteristiki. 6.5.4. Regulacioni karakteristiki Od izrazot za brzinata

2

n a rem o

E M E

U R Rn M n n

k k k

proizleguva deka brzinata n kaj motorite so paralelna vozbuda moè da se regulira na tri na~ina: a) so promena na naponot na napojuvaweto U

b) so promena na naponot na kraevite na namotkata na induktot odnosno so promena na otporot vo koloto na induktot Rr

v) so promena na magnetniot fluks odnosno so promena na vozbudnata struja iv Site tri na~ina za regulacija na brzinata imaat prakti~na primena, a razlikata e samo vo ekonomi~nosta pri reguliraweto na brzinata. Najskap na~in na regulacija e pod a) zatoa {to e potrebno motor-generatorska grupa ili poluprovodni~ki reguliran ispravuva~. Najgolemi zagubi na energija ima so na~inot b) poradi zgolemenite regulacioni zagubi vo otporot Rr. So ogled na toa deka kaj motorite so paralelna vozbuda iv ima mnogu mala vrednost i predizvikuva mnogu mali Xulovi zagubi, najekonomi~en e pod v) so promena na magneten fluks .

a) nema da ja razgleduvame zatoa {to e ista so motor-generatorskata grupa

b) regulirawe na brzinata so promena na otporot vo koloto na induktot

Sl. 6.18. Regulirawe na brzinata so promena na otporot na induktot

Neka motorot e povrzan kon mreà so U = Un = const i vozbudna struja iv = const i neka motorot e optovaren so moment:

constMMM os 2


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


71

i pri toa momentot na optovaruvawe M2 da ne se menuva vo procesot na regulacija. Toga{ vo stacionaren reìm motorot se vrti so brzina n1, a niz induktot protekuva struja Ia1 :

a

En

a

ana R

nkU

R

EUI

1

1

Na ovaa struja Ia1 i odgovara elektromagneten moment koj e :

1 1em M aM k I

Ako vo koloto na induktot dodademe nadvore{en dopolnitelen otpornik R1 toga{ reìmot na motorot }e se promeni i toa vo prviot moment na vreme t poradi inercija na masite na rotorot, brzinata }e ostane nepromeneta n = n1 dodeka strujata vo induktot }e se promeni na Ia2 :

1

12 RR

nkUI

a

Ena

< Ia1

Na ovaa nova vrednost na strujata }e odgovara moment Mem2 :

2 2em M aM k I < Mem1

Poradi toa {to momentot na optovaruvawe Ms e stati~ki t.e. Ms = const, a Mem2 < Mem1 }e se pojavi negativen dinami~ki moment :

2 1j em emM M M < 0

Ovoj negativen dinami~ki moment }e teì da ja namali brzinata na motorot n. So namaluvawe na brzinata n }e se namali induciraniot napon Ea, a so toa }e po~ne da raste strujata Ia i ovoj proces }e trae se dotoga{ dodeka ne se izgubi dinami~kiot moment Mj pri {to brzinata }e opadne na n2, a strujata Ia2 }e porasne do vrednost ednakva na Ia1, Ia1 = Ia2. Zna~i procesot na regulacija zavr{uva koga strujata Ia1 = Ia2. Za vreme na regulacijata na brzinata se odviva sledniot energetski proces : pred zapo~nuvaweto na regulacijata motorot zemal od mreàta mo}nost :

111 aIUP

a po zavr{uvaweto na regulacijata motorot zemal mo}nost od mreàta:

212 aIUP

bidej}i strujata Ia2 = Ia1 => P11 = P12 . Pred i po regulacijata, motorot zema ista mo}nost. Pred zapo~nuvawe na procesot na regulacija motorot oddaval korisna mo}nost 21 1 12 emP n M

a po zavr{uvawe na procesot na regulacija dava mo}nost :

22 2 22 emP n M

bidej}i Ia1 = Ia2 toga{ Mem1 = Mem2, a bidej}i n2 < n1 sleduva poleznata mo}nost }e bide P22 < P21. Po zavr{uvawe na procesot na regulacija se javuva negativna mo}nost vo energetskiot bilans

2122 PPP


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


72

koja se gubi vo vid na Xulovi zagubi vo dopolnitelniot otpor vo koloto na induktot R1. Od ovoj energetski bilans proizleguva deka motorot po zavr{uvaweto na procesot na regulacija raboti so polo{ koeficient na polezno dejstvo.

11

211 P

P

12

222 P

P 12

Poradi vlo{uvawe na ovoj na~in na regulacija se izbegnuva dokolku postoi mo`nost na poekonomi~en na~in na regulacija na brzinata.

v) regulirawe na brzinata so promena na otporot vo vozbudnoto kolo na motorot

Sl. 6.19. Regulirawe na brzinata so promena na otporot vo vozbudnoto kolo

Pri ovoj na~in na regulacija vo vozbudnoto kolo na motorot se vklu~uva regulacionen otpornik Rvr. Regulacijata se vr{i pri konstanten napon na mreàta, U = Un = const, pri konstanten otpor na koloto na induktot Ra = const i pri konstanten moment na optovaruvawe na motorot

constMMM os 2

Ako vo nadvore{noto kolo se vklu~i otpor Rvr vozbudnata struja }e se namali od iv1 na iv2, a soodvetno na toa }e se namali i soodvetniot magneten fluks od v1 na v2. Za mnogu mal vremenski period t brzinata n1 so koja se vrti motorot seu{te nema da se promeni no poradi promenata na iv }e se promeni strujata vo induktot od Ia1 na Ia2. Pred dodavaweto na dopolnitelniot otpor vo vozbudnoto kolo strujata vo induktot bila:

a

vEna R

nkUI 11

1

Po dodavaweto na dopolnitelniot otpor Rvr vo vozbudnoto kolo, koga Iv1 se promenila na Iv2, a v1 na v2 vo intervalot t koga brzinata e seu{te nepromeneta, strujata vo induktot :

a

vEna R

nkUI 21

2

odnosot na ovie strui e :

21

11

2

1

vEn

vEn

a

a

nkU

nkU

I

I


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


73

Od ovoj izraz proizleguva deka i pri mala promena na vozbudnata struja odnosno vozbudniot fluks nastanuva promena na strujata Ia. Ottuka proizleguva deka odnosot na elektromagnetnite momenti:

2 2 2

1 1 1

em a v

em a v

M I

M I

> 0

Vo ovoj slu~aj vo motorot }e se pojavi pozitiven dinami~ki moment :

2 1 0j em emM M M

Dokolku momentot Ms e nepromenet, pozitivniot dinami~ki moment }e predizvika zabrzuvawe na motorot, odnosno brzinata }e po~ne da se zgolemuva od n1 kon n2 poradi {to }e po~ne da se zgolemuva induciraniot napon so {to }e po~ne da se namaluva strujata vo induktot Ia2 so {to }e se namaluva i momentot Mem2. Ovoj proces }e trae se dotoga{ dodeka strujata Ia2 ne se izedna~i so Ia1, pri {to momentot Mem2 }e se izedna~i so Mem1 i pri toa }e se izgubi dinami~kiot moment Mj. Pri toa brzinata }e se stabilizira na :

2

22

vE

aan

k

IRUn

i nastapuva stacionaren reìm na rabota. Ovoj na~in na regulacija e mnogu ekonomi~en poradi malata vrednost na iv, (12) % od In, taka {to moè da se smeta za nepromenet, a ovoj na~in na regulacija ima naj{iroka primena. Druga pozitivna osobina na ovoj na~in na regulacija e {to ovozmoùva mnogu {irok dijapazon na regulirawe na brzinata nad nominalnata brzina na vrtewe na motorot. So soodvetno regulirawe na dopolnitelniot otpor vo koloto moè da se postigne brzina i do 4 pati pogolema od nominalnata. 6.6. MOTORI SO SERISKA VOZBUDA 6.6.1. Vpu{tawe vo rabota i rabotni karakteristiki

Vpu{taweto vo rabota na motor na ednonaso~na struja so seriska vozbuda se vr{i na sli~en na~in kako i kaj motorite so paralelna vozbuda. Za namaluvawe na udarnata struja na pu{tawe vo dozvolenite granici, vo serija so namotkata na induktot se vklu~uva dopolnitelen reostat za pu{tawe vo rabota. Reostatot ima pove}e stepeni, a na slikata e prikaàn reostat so 4 polo`bi na pu{tawe. Bidej}i kaj seriskite motori strujata I = Ia = iv ne smee da se pu{ti vo rabota bez prethodno motorot da bide optovaren. Ova proizleguva od izrazot za brzinata :

vE

aan

k

IRUn

od kade se gleda deka dokolku motorot prethodno ne e optovaren odnosno dokolku momentot na optovaruvawe e nula toga{ strujata I = 0 pa bidej}i I = iv toga{ i iv = 0. Ako e iv = 0 i fluksot v = 0 od izrazot sleduva deka brzinata }e bide beskone~na.

Dokolku seriski motor se priklu~i na nominalen napon neoptovaren, motorot }e se razleta, a da ne dojde do toa, pri pu{taweto vo rabota na seriskite motori, moraat da bidat optovareni.


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


74

Sl. 6.20. Vpu{tawe vo rabota na motor so seriska vozbuda

Sl. 6.21. Rabotni karakteristiki na motor so seriska vozbuda

So zgolemuvawe na optovaruvaweto na osovinata na motorot raste strujata vo

induktot, raste i vozbudnata struja poradi {to raste i fluksot, a pri toa se namaluva brzinata n. Ottuka proizleguva zaklu~okot deka kaj seriskite motori i pri mala promena na optovaruvaweto nastanuva golema promena na brzinata. Pri mali i sredni optovaruvawa na motorot koga postoi proporcionalnost pome|u strujata na induktot i magnetniot fluks odnosno koga motorot raboti vo nezasiteniot del od karakteristikata na magnetizirawe :

av Ii ; av I '' E

a

aE

n

k

R

Ik

Un

Za pogolemi vrednosti na optovaruvaweto se gubi proporcionalnosta pome|u fluksot i strujata odnosno motorot raboti na zasiteniot del od karakteristikata na magnetizirawe. Za izrazot za elektromagnetniot moment se dobiva deka e :

em M aM k I

Ako motorot raboti vo nezasiteniot del :


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


75

2'em M aM k I

Dokolku magnetnoto kolo e zasiteno :

''em M aM k I

Karakteristikata na momentot preminuva vo prava linija {to e prikaàno na dijagramot so isprekinata linija. 6.6.2. Mehani~ki karakteristiki na seriskite motori Mehani~kata karakteristika ja dava zavisnosta na brzinata vo funkcija od momentot na osovinata na motorot:

n = f ( M2 ) n = f ( M )

pri U = Un = const i pri konstantna vozbudna struja vo induktorot iv = const. Koga motorot raboti na nezasiteniot del od karakteristikite na magnetizirawe:

2'em M a M aM k I k I

a emI M

Ako zamenime vo izrazot za brzinata :

''kMk

U

k

IRRUn

E

n

E

ara

Karakteristikata na brzinata odnosno mehani~kata karakteristika e :

M

Mfn1

Sl. 6.22. Mehani~ki karakteristiki na motor so seriska vozbuda

Koga Rr=0 se dobiva prirodnata mehani~ka karakteristika. Za razlika od motorite so paralelna vozbuda kade mehani~kata karakteristika e tvrda, motorite na ednonaso~na struja so seriska vozbuda imaat izrazito meka mehani~ka karakteristika. 6.6.3. Regulirawe na brzinata na motorite so seriska vozbuda Reguliraweto na brzinata kaj motorite na ednonaso~nata struja so seriska vozbuda se vr{i na sli~en na~in kako i kaj motorite so paralelna vozbuda. Postojat slednive metodi za regulacija na brzinata :


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


76

10 So promena na naponot na mreàta, (mnogu retko upotrebuvan i skap na~in na regulacija na brzinata)

20 So promena na naponot vo koloto na induktot, odnosno so sozdavawe na dopolnitelen pad na napon vo koloto na induktot

30 So promena na vozbudnata struja iv pri {to razlikuvame dva na~ina : a) so {antirawe na vozbudnata namotka b) so {antirawe na namotkata na induktot. Vtoriot i tretiot na~in se podednakvo ekonomi~ni so ogled na toa {to istata struja protekuva niz namotkata na induktot i niz namotkata na induktorot. 20 Regulacija na brzinata so promena na naponot na namotkata na induktot

Pri ovoj na~in na regulacija vo

koloto na induktot se priklu~uva dopolnitelen otpor Rr, za sozdavawe na dopolnitelen pad na naponot so {to na namotkata na induktot se doveduva snièn napon vo odnos na nominalniot. Regulacija na brzinata se vr{i ako naponot U = Un = const i momentot na optovaruvawe odnosno stati~kiot moment e ednakov na konstanta Ms = const, poradi toa {to : I = Ia = iv , magnetniot fluks iv Ia I Ako regulacioniot otpornik e isklu~en odnosno e na pozicija Rr = 0, toga{ naponskata ravenka na motorot }e bide :

aavEaaan RInkIREU 111

11' aaEn IRInkU Sl. 6.23. Regulirawe na naponot na motorot

Ottuka se dobiva deka pred po~etokot na regulacija na brzinata, strujata vo induktot bila :

aE

na Rnk

UI

'1

Ako se vklu~i dopolnitelniot otpor, odnosno Rr 0 toga{ naponskata ravenka }e glasi :

222 aravEaraan IRRnkIRREU

22' araaEn IRRInkU

raEa RRnk

nI

'2

raE

aE

a

a

RRnk

Rnk

I

I

'

'

1

2

Ako znaeme deka kaj seriskite motori kE’ n << Ra toga{ :

ra

a

a

a

RR

R

I

I

1

2


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


77

Zna~i so vklu~uvawe na Rr se namaluva strujata Ia2 poradi {to }e se namali Mem2 t.e. Mem2 << Mem1, na osovinata na motorot }e se pojavi negativen dinami~ki moment :

2 1 0j em emM M M

Poradi {to brzinata n }e po~ne da opa|a, a so namaluvaweto na brzinata }e po~ne da opa|a i induciraniot napon, kako posledica na {to po~nuva da raste strujata vo induktot Ia1, a so toa se zgolemuva ili po~nuva da raste Mem2, se dodeka Mem1 ne se izedna~i so Mem2 t.e. Mj = 0 i vo toj slu~aj :

1

112

aa

ara

IRU

IRRUnn

Sl. 6.24. Regulirawe na brzinata so promena na naponot na induktot

30 Regulacija na brzinata so promena na vozbudnata struja iv Pri ovoj metod na regulacija razlikuvame dva na~ina : a) so {antirawe na vozbudnata namotka b) so {antirawe na namotkata na induktot

a) Metod na regulacija na brzinata so {antirawe na vozbudnata namotka

Sl.6.25. [antirawe na vozbudata

Pretpostavuvame deka motorot e priklu~en na mreà so konstanten napon ednakov na nominalniot i pri toa motorot e optovaren so nominalen moment na optovaruvawe ednakov na stati~kiot moment. Na namotkata na induktorot preku preklopkata P e priklu~en {ant, i pri toa namotkata na induktorot ima induktivitet Lv mnogu pogolem od induktivitetot na namotkata na induktot La. Vo nominalen reìm na rabota preklopkata P e otvorena i motorot se vrti so brzina n = n1 i pri toa zema struja I1 = Ia1 = iv1.

Strujata iv sozdava magneten fluks :

11 vv i ; 11 av Ii

koja sozdava elektromagneten moment :

1 1 1em M a v stM k I M


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


78

Ako preklopkata P se zatvori zapo~nuva preoden proces, a poradi toa {to Lv >> La za mnogu kus vremenski period t vozbudnata struja }e ostane nepromeneta iv = iv1, odnosno v = v1, a strujata niz induktot Ia i momentot Mem }e se promenat. Poradi protekuvawe na del od strujata }e bide :

sasva IIIiI 112

So promena na strujata Ia2 }e se promeni momentot Mem2, pa }e vaì:

2 2 2 1em M a v aM k I M ; 12 aa II

Vo ovoj slu~aj }e se pojavuva pozitiven dinami~ki moment :

2 1 0j em emM M M

Ovoj pozitiven dinami~ki moment }e predizvika zgolemuvawe na brzinata od n1 na n2, a poradi toa {to naponot na mreàta e konstanten, i induciraniot napon }e bide konstanten, a za da toj ostane nepromenet so porastot na brzinata mora da se namali vozbudniot magneten fluks. So namaluvawe na vozbudniot magneten fluks se namaluva i vozbudnata struja. Ovoj preoden proces na zgolemuvawe na brzinata na motorot, i namaluvawe na vozbudnata struja, odnosno namaluvawe na strujata Ia }e trae se dodeka ne se vospostavi dinami~ka ramnoteà odnosno se dodeka Mj = 0.

22 vEa nkE 2 1em emM M

12 aa II 21 nn

1122 vaMvaM IkIk

Promenata na brzinata se opredeluva taka {to naponot na mreàta da bide konstanten, odnosno zanemaruvaj}i go padot na naponot i induciraniot napon }e bide konstanten.

21 aa EE 2211 vEvE nknk

2

11

2

112

v

v

v

v

i

innn

Sl. 6.26. Regulirawe na brzinata so {antirawe na vozbudnata namotka

Ovoj na~in na regulacija nao|a mnogu {iroka primena poradi svojata ekonomi~nost, a i poradi toa {to ne se menuva koeficientot na polezno dejstvo na motorot, {to proizleguva od energetskiot bilans na motorot. Mo}nosta {to motorot ja zema od mreàta, pred po~etokot na regulacijata e :

111 aIUP

a mo}nosta {to ja zema od mreàta po zavr{etokot na regulacijata e :


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


79

212 aIUP

111212 PPII aa

Mo}nosta {to motorot ja oddava na po~etokot na regulacijata e :

21 1 12 emP n M

a mo}nosta {to ja oddava na krajot od regulacijata e :

22 2 22 emP n M

2 1em em stM M M ; 12 nn ; 2122 PP

12

22

11

21

P

P

P

P

b) Regulacija na brzinata so {antirawe na namotkata na induktot

Sl. 6.27. [antirawe na namotkata na induktot Sl. 6.28. Regulacija so {antirawe na induktot

Pretpostavuvame deka motorot e priklu~en na mreà so konstanten napon i e optovaren so konstanten moment na optovaruvawe :

stn MMM

Koga motorot raboti vo nominalen reìm so otvorena preklopka P toj se vrti so brzina n = n1, I = Ia1 = iv1. Strujata iv1 sozdava fluks v1, a pri toa strujata Ia1 sozdava moment

1 1 1em E a vM k I

a toa e ednakvo na Mst. Ako preklopkata P se zatvori i ako znaeme deka induktivitetot Lv >> La toga{ za vremenskiot interval t vozbudnata struja iv = iv1 i v = v1, a strujata Ia = Ia2 {to Ia2 = Ia1 + I{ . Momentot }e se promeni poradi promena na Ia2 odnosno :

2 2 1 1em M a v M a s v emM k I k I I M

Poradi ova }e se pojavi negativen dinami~ki moment :

2 1 0j em emM M M


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


80

{to }e predizvika namaluvawe na brzinata n2 < n1. Pri namaluvawe na brzinata }e dojde do namaluvawe na induciraniot napon, a so toa do zgolemuvawe na strujata koj preoden proces }e trae se dodeka :

2 1em emM M t.e. 0jM

pri {to :

1122 vaMvaM IkIk

12

112 a

v

vaa III

Pri ovoj na~in na regulacija na brzinata za izvesen procent se namaluva koeficientot na polezno dejstvo poradi toa {to P22 > P11 a toa e poradi zgolemuvawe na Xulovite zagubi vo {antot. 6.7. MOTORI SO ME[ANA VOZBUDA Motorite so me{ana vozbuda imaat i paralelna i seriska namotka, poradi toa tie vo sebe gi sodràt karakteristikite na paralelnite i na seriskite motori. Vo zavisnost od toa koja od namotkite e podominantna, }e zavisi koja karakteristika }e vlijae na motorot.


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


81

7. SPECIJALNI MA[INI NA EDNONASO^NA STRUJA 7.1. MA[INI SO POPRE^NO POLE 7.1.1. Princip na rabota Site ma{ini na ednonaso~na struja gi delime na dve osnovni grupi:

10 Klasi~ni ma{ini na ednonaso~na struja pri {to na eden ~ift na polovi ima samo eden ~ift na ~etkici pri toa polovite se smesteni vo podol`nata oska d, a ~etkicite se smesteni vo popre~nata oska q.

20 Vtorata grupa na ma{ini na ednonaso~na struja ja so~inuvaat onie ma{ini pri koi {to na eden ~ift na polovi postojat dva ~ifta na ~etkici. Pri toa polovite se smesteni vo podol`nata oska d, eden ~ift na ~etkici Aq i Bq se smesteni vo popre~nata oska q, a eden ~ift na ~etkici Ad i Bd se smesteni vo podol`nata oska d.

Sl. 7.1. Klasi~na ma{ina Sl. 7.2. Ma{ina so popre~no pole

Ako na vozbudnata namotka se dovede vozbuden napon Uv, protekuva vozbudna struja iv koja go vozbuduva osnovniot magneten fluks v. Ako rotorot se vrti so brzina n pome|u ~etkicite Aq i Bq }e se inducira napon:

vEaq nkE

Ako pome|u ~etkicite Aq i Bq se priklu~i potro{uva~ ili ako tie se kuso vrzat }e prote~e struja iaq koja }e sozdade fluks aq. Fluksot aq poradi postoeweto na ~etkicite Ad i Bd }e sozdade induciran napon Ead defaziran za /2 vo odnos na fluksot aq. Ako na kraevite na ~etkicite Ad i Bd se priklu~i potro{uva~, induciraniot napon na Ead }e predizvika protekuvawe na struja Iad. Ovie specijalni ma{ini nao|aat primena kako elektro ma{inski zasiluva~i pri koi {to vleznite impulsi Uv, iv, Pv se zasiluvaat vo izlezni golemini: Ead , Iad , Pad . 7.1.2. Metadin transformator

Metadin transformator e ma{ina za ednonaso~na struja koja sluì za transformirawe na ednonaso~en napon i ednonaso~na struja povtorno vo ednonaso~en napon i ednonaso~na struja.

10 20


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


82

Sl. 7.3. Metadin transformator so dve ma{ini

Metadin transformator ne pretstavuva nitu motor nitu generator na ednonaso~na struja. A pogonskata ma{ina {to go vrti rotorot istovremeno sluì samo za pokrivawe na zagubite vo ma{inite. Ako rotorot se vrti so brzina n, a na ~etkicite Aq i Bq se dovede napon Uaq niz koloto }e prote~e struja Iaq koja }e sozdade magneten fluks aq poradi koj }e se inducira napon Eaq pome|u ~etkicite Aq i Bq. Ako koloto e zatvoreno so potro{uva~ Rt }e prote~e struja Iad koja }e sozdade svoj magneten fluks ad koj pak od svoja strana }e inducira napon Ead.

Sl. 7.4. Metadin transformator

Na izlezot od namotkata }e se dobie napon Uad. Ovoj izlezen napon Uad e pomal od induciraniot napon Ead za padot na naponot Ra Iad, a vlezniot napon Uaq e pogolem od induciraniot napon Eaq za padot na naponot Ra Iaq. Naponskite ravenki vo ovoj slu~aj }e glasat:

aqaaqaq IREU ( 1 )

adaadad IREU ( 2 )

Ako pretpostavime deka magnetnoto kolo e nezasiteno odnosno postoi proporcionalnost pome|u strujata i nejziniot fluks, toga{ induciraniot napon e:

aqiaqEad InknkE ( 3 )

adiadEaq InknkE ( 4 )

adtad IRU ( 5 )

So re{avawe na ravenkite (1), (2), (3), (4) i (5) se dobiva:


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


83

taai

taaqaq

RRRnk

RRUI

222 ( 6 )

taai

iaqad

RRRnk

nkUI

222 ( 7 )

taai

tiaqad

RRRnk

RnkUU

222 ( 8 )

Znaej}i deka aktivniot otpor Ra e Ra << Rt =>

aq

i

taq U

nk

RI

22 ( 9 )

aqi

ad Unk

I

1

( 10 )

aqi

tad U

nk

RU

( 11 )

7.1.3. Metadin generator ili Rozenbergov generator

Sl. 7.5. Rozenbergov generator

Rozenbergoviot generator e generator za ednonaso~na struja koj na eden ~ift na polovi ima dva ~ifta na ~etkici i toa Aq i Bq vo q – oskata i Ad i Bd vo d – oskata. Rozenbergoviot generator e generator koj dava konstanten napon i konstantna struja koi ne zavisat od brzinata na dvièwe na rotorot na generatorot. Vo po~etniot moment vozbudniot napon se dobiva od akumulatorskite baterii i ovoj vozbuden napon predizvikuva protekuva-we na iv, koj go sozdava magnetniot fluks v koj predizvikuva inducirawe na napon Eaq, pri toa :

vEaq nkE

So ogled na toa da ~etkicite Aq i Bq se kuso vrzani, naponot Uaq koj {to }e bide ednakov na:


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


84

0 aqaaqaq IREU

Zna~i niz namotkata }e prote~e struja na kusa vrska Iaq :

a

aqaq R

EI

Iaq sozdava mnogu golem magneten fluks aq koj }e inducira napon Ead , defaziran za /2 vo odnos na aq.

aqEad nkE

Ead }e predizvika protekuvawe na struja Iad, koj istovremeno gi polni bateriite i gi zadovoluva potrebite na potro{uva~ite. Naponot na potro{uva~ite }e bide:

adaadad IREU

Diodata koja e prikaàna na {emata sluì za ograni~uvawe na protokot na strujata Iad vo obratna nasoka odnosno od bateriite kon generatorot i spre~uva da generatorot premine vo motoren reìm na rabota. 7.1.4. Amplidin generator Amplidin generatorot pretstavuva elektroma{inski zasiluva~ koj vr{i zasiluvawe na razli~ni signali kako {to se napon, struja, mo}nost. Site generatori na ednonaso~na struja moàt da se koristat kako elektroma{inski zasiluva~i.

Sl. 7.6. Ednostepen elektroma{inski zasiluva~

Kaj Amplidin generatorot se definiraat slednive golemini: - koeficient za zasiluvawe na naponot :

v

au U

Uk

- koeficient za zasiluvawe na strujata :

v

ai i

Ik

- koeficient za zasiluvawe na mo}nosta :

iuvv

aa

v

ap kk

iu

IU

P

Pk

Vo ovoj slu~aj imame ednostepeno zasiluvawe na signalite. Ako se upotrebat dva ili pove}e generatori imame dvostepeno ili pove}estepeno zasiluvawe na signalot.


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


85

Sl. 7.7. Dvostepen elektroma{inski zasiluva~

Koeficientot na zasiluvawe vo ovoj slu~aj e:

v

a

a

a

v

auuu U

U

U

U

U

Ukkk 2

1

2121

v

a

a

a

v

aiii i

I

I

I

i

Ikkk 2

1

2121

v

a

v

aiup i

I

U

Ukkk 22

Namesto da se koristat pove}e ma{ini na ednonaso~na struja, specijalno izvedenite Amplidin generatori se izveduvaat od edna ma{ina kaj koja {to na eden ~ift na polovi imame dva ~ifta na ~etkici. Vleznite impulsi Uv , iv , Pv se doveduvaat na nezavisnata vozbuda na generatorot.

Vleznite impulsi Uv i iv go sozdavaat osnovniot magneten fluks v koj poradi vrteweto na induktot }e inducira napon:

vEaq nkE 1

Bidej}i ~etkicite Aq, Bq se kuso vrzani, toga{ naponot:

01 aqaaqaq IREU

Pa strujata Iaq e struja na kusa vrska:

a

aqaq R

EI 1

Ovaa struja sozdava magneten fluks aq koj inducira napon Ead koj {to e ednakov na:

aqEad nkE

Sl. 7.8. Amplidin generator Ovoj induciran napon Ead preizvikuva protekuvawe na struja Iad, koja protekuva

niz namotkata na induktot sozdavaj}i magneten fluks ad, taka i niz kompenzacionata namotka sozdavaj}i magneten fluks q.

Sekoj od ovie magnetni fluksevi inducira svoj napon

adEaq nkE 2 ; kEaq nkE 3

Vkupniot induciran napon koj go dava izlezniot napon }e ima ogromna vrednost.

321 aqaqaqaq EEEE


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


86

7.2. ELEKTROMA[INSKI ZASILUVAÎ SO PODOL@NO POLE 7.2.1. Rototrol Rototrol pretstavuva generator na ednonaso~na struja so seriska vozbuda koj koga se upotrebuva kako zasiluva~ ima pove}e dopolnitelni nezavisni vozbudni namotki postaveni vo podol`nata oska.

Sl. 7.9. Rototrol

7.2.2. Reguleks Reguleks pretstavuva generator za ednonaso~na struja so paralelna vozbuda koj pokraj osnovnata vozbudna namotka ima pove}e dopolnitelni nezavisni namotki postaveni vo podol`nata oska.

Sl. 7.10. Reguleks


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


87

8. DINAMI^KA ANALIZA NA MA[INITE ZA EDNONASO^NA STRUJA Ma{inite na ednonaso~na struja pretstavuvaat mnogu vaèn element vo sistemite za avtomatsko upravuvawe, pa i nivnoto odnesuvawe pri uslovi na promena na vleznite i izleznite golemini ~esto pati e pova`no otkolku poznavaweto na karakteristikata vo stacionaren reìm na rabota. Analizata na ma{inite pri vremenski promenlivi golemini se narekuva dinami~ka analiza. Pri dinami~ka analiza zavisnosta pome|u promenlivite golemini vo ma{inata se prikaùva so blok dijagram.

8.1. DINAMI^NA ANALIZA NA GENERATOR ZA EDNONASO^NA STRUJA SO NEZAVISNA VOZBUDA

Sl. 8.1. Generator za ednonaso~na struja so nezavisna vozbuda

Na {emata na generator za ednonaso~na struja so nezavisna vozbuda vo dinami~ki reìm na rabota zadolìtelno treba da se zemat predvid i induktivitetite na site namotki poradi postoewe na vremenska promena na strujata di/dt. Kako vlezna golemina na generatorot se zema naponot na vozbudnata namotka Uv, a kako izlezna golemina od generatorot se zema strujata ia.

Sl. 8.2. Dinami~kiot reìm na generatorot za ednonaso~na struja e definiran kako ia = f ( Uv ).

Za prikaànata {ema moème da ja napi{eme naponskata ravenka za vozbudnoto kolo:

dt

diLiru v

vvvv

vvvvv ipLiru dt

dp ( 1 )

Ako so Tv ja ozna~ime vremenskata konstanta na vozbudnoto kolo:

v

vv r

LT ( 2 )

toga{

pTr

u

pLr

ui

vv

v

vv

vv

1

( 3 )


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


88

Ako pretpostavime deka generatorot raboti vo nezasiteniot del od karakteristikata na magnetizirawe toga{ induciraniot napon vo prazen od }e bide:

vvvoMvoEao ikknke ( 4 )

So smena na ravenkata (3) vo (4) se dobiva izrazot za induciran napon ednakov

pTr

kue

vv

vvao

1

1 ( 5 )

Pri bilo koja brzina na vrtewe pri nezasiteno magnetno kolo induciraniot napon e proporcionalen so brzinata na vrtewe:

o

aoa ee

( 6 )

Za da se opredeli induciraniot napon ea pri bilo koja brzina potrebno e da se znae o. Brzinata o se opredeluva od ravenkata za dinami~ka ramnoteà na momentite, koja glasi:

Ddt

dJMM a1 ( 7 )

dt

dJ

- moment na inercija ; D - moment na triewe ; D - koeficient na

triewe

DpJMM a1

pD

JD

MM a

1

1 ( 8 )

Ako induciraniot napon vo przaen od e:

voEao ke ( 9 )

vaMa ikM ( 10 )

moè da se opredeli izrazot na Ma = f(ia) pri {to zamenuvame: n 2 , ME kk 2

o

aoaa

eiM

( 11 )

Od izrazite (8) i (11) se re{ava ravenkata (6) so {to se dobiva induciran napon ea pri bilo koja brzina . Ako ja posmatrame elektri~nata {ema na generatorot do stranata na induktot i na potro{uva~ot moè da se napi{e naponskata ravenka:

tataaa LLprrie ( 12 )

tata

aa LLprr

ei

atta

aa Tprr

ei

1 ( 13 )

ta

taat rr

LLT

- vremenska konstanta od stranata na induktot


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


89

Re{enieto na ravenkata (13) e eksponencijalno re{enie:

atat T

t

aT

t

ta

aa eIe

rr

Ei 11 max kade {to

ta

aa rr

EI

max

Sl. 8.3. Karakteristika na strujata vo induktot

Prethodno definiranite matemati~ki izrazi ni davaat mo`nost za konstrukcija na blok dijagramot so koj se definira celiot dinami~ki reìm na rabota.

Sl. 8.4. Blok dijagram na dinami~kiot reìm na generator so nezavisna vozbuda

8.2. DINAMI^KA ANALIZA NA MOTOR NA EDNONASO^NA STRUJA SO NEZAVISNA VOZBUDA

Sl. 8.5. Moor na ednonaso~na struja so nezavisna vozbuda

Naponskata ravenka za koloto na induktot glasi:

aa

aaaa edt

diLiru


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


90

aaaaaa eipLiru ( 16 )

vEa ke

kade {to uv = const, iv = const, v = const.

va ke ( 17 )

pTrkui

aavaa

1

1 ( 18 )

a

aa r

LT - vremenska konstanta na induktot ( 19 )

vaMa ikM ( 20 )

Ravenkata za ramnoteà na momentite glasi:

Ddt

dJMM a 2 ( 21 )

pD

JD

MM a

1

2 ( 22 )

MGM 2 - korisen moment ( 23 )

GM - prenosna funkcija i zavisi do reìmot na rabota na motorot. Re{enieto na ravenkata (22) e:

MT

t

o e1 ( 24 )

D

MM ao

2 ;

D

JTM - mehani~ka vremenska konstanta

Blok dijagramot na ovie izrazi koj go definira dinami~kiot reìm na rabota na motorot e sledniot:

Sl. 8.6. Blok dijagram na dinami~kiot reìm za motor na ednonaso~na struja so nezavisna vozbuda

a – b ( 18 ) ; b – c ( 20 ) ; c – d ( 22 )


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


91

II. OP[TA TEORIJA NA MA[INITE NA NAIZMENI^NA STRUJA


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


92

1. INDUCIRANI NAPONI VO MA[INITE NA NAIZMENI^NA STRUJA

1.1. INDUCIRAN NAPON VO PROVODNIK PRI HARMONIÊN OBLIK NA POLETO

Sekoja elektri~na ma{ina se sostoi od aktivni delovi koi go so~inuvaat

magnetnoto i elektri~noto kolo. Elektri~noto kolo vo elektri~nite ma{ini go pravat namotkite na induktot i induktorot. Osnoven element na sekoja namotka e provodnik.

Provodnik e del od namotkata smesten vo eden kanal pod eden pol koj se nao|a vo magnetno pole i vo koj se inducira napon.

Dva provodnika smesteni vo dva razli~ni kanali, a pod sprotivni polovi i povrzani taka da induciranite naponi vo niv se sobiraat formiraat navivka.

Pove}e navivki smesteni vo dva isti kanali i povrzani pome|u sebe taka da induciranite naponi se sobiraat formiraat sekcija.

Pove}e sekcii smesteni vo nekolku posledovatelni kanali i povrzani pome|u sebe taka da induciranite naponi im se sobiraat formiraat grupa na sekcii.

Ako ma{inata e pove}epolna grupata na sekcii koi se seriski povrzani pod sekoj ~ift na polovi formiraat fazna namotka.

Ako provodnik se dviì vo sinusoidalno naizmeni~no magnetno pole vo nego }e se inducira napon ~ija momentalna vrednost }e bide :

lBe xPR

kade l - aktivna dolìna na provodnikot - pravoliniska brzina Bx- ja~ina na magnetnoto pole t.e. magnetna indukcija na rastojanie x od

geometriski neutralnata oska. Efektivnata vrednost na ovoj induciran napon e :

2/

0

22 T

PRPR dteT

E

lBEPR

B – efektivna vrednost na magnetnata indukcija

2

0

22T

x dtBT

B

{to zna~i, efektivnata vrednost na induciraniot napon vo eden provodnik e :

2

0

22T

xPR dtBT

lE

Izrazuvaj}i ja efektivnata vrednost na magnetnata indukcija preku srednata vrednost na magnetnata indukcija se dobiva :

srEPR BklE


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


93

sr

E B

Bk -

11.1222

2

m

m

srE

B

B

B

Bk

Vo izrazot za induciran napon brzinata e pravoliniska brzina vo m/s kade {to :

60

nDnD

fnp

p

Dp

2

60

2

2 ;

p

Dp 2

;

60

npf

lBSB psrpsr

fkBkflE EsrEpPR 22

fkE EPR 2 -

Pretstavuva op{t izraz za induciran napon vo eden provodnik pri naizmeni~na promena vo harmoni~en oblik na poleto kaj ma{inite na naizmeni~na struja

1.2. INDUCIRAN NAPON VO EDNA NAVIVKA

Sl. 1.1. Induciran napon vo edna navivka na ma{ina na naizmeni~na struja

Rastojanieto pome|u dva provodnika vo edna navivka se odbeleùva so y i se narekuva ~ekor na namotuvawe na navivkata. Vo odnos na ~ekorot na namotuvawe razlikuvame tri tipa na namotki:

10 dijametralen ~ekor y = p

20 namotka so skusen navoen ~ekor y < p 30 namotka so prodolèn navoen ~ekor y > p

odnos na efektivna vrz sredna vrednost na magnetnata indukcija


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


94

Ako y = p toga{ :

ffEE PRnav 44.422.222

fEnav 44.4

Ako y < p e:

2

sin2

PRnav EE

py :: = >

p

y

2

sin2

pPRnav EE

2

sin

py

yk - koeficient na skusuvawe

PRyynav EkfkE 222.22

fkE ynav 44.4

1.3. INDUCIRAN NAPON VO EDNA SEKCIJA, VO GRUPA NA SEKCII I VO FAZNA NAMOTKA

Ako so Ws go ozna~ime brojot na navivki vo sekcija, toga{:

y = p : snavssek WfEWE 44.4

y < p : synavssek WkfEWE 44.4

Pove}e sekcii smesteni vo pove}e posledovatelni kanali seriski povrzani pome|u sebe taka da induciranite naponi se sobiraat, formiraat grupa na sekcii. Brojot na sekcii vo edna grupa na sekcii se opredeluva preku brojot q,

mp

Zq

2;

[to zna~i q istovremeno go definira brojot na kanali pod eden pol koj pripa|a na edna faza.

Sl. 1.2. Zvezda na inducirani naponi

Sl.1.3. Induciran napon vo grupa na sekcii

Z - broj na kanali vo ma{. m - broj na fazi 2p - broj na polovi


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


95

Ako ima pove}e ~iftovi na polovi, yvezdata }e se povtori i se poklopuva so nacrtanata. Eq - induciran napon vo grupa na sekcii

2sin2

REs

2sin2

qREq

ps

q kq

q

Rq

qR

Eq

E

2sin

2sin

2sin2

2sin2

kp - se narekuva pojasen koeficient

psq kEqE

navss EWE ; fkEkE yPRynav 22.222

yss kWfE 44.4

pysq kkWqfE 44.4 - induciran napon vo grupa na sekcija

qs WWq - broj na navivki na grupa na sekcija

wpy kkk - koeficient na namotuvawe 0.92 0.95

Sekoga{ kp < 1. kp = 1 samo ako q = 1 t.e. ima edna sekcija.

qf EpE - za pove}e ~iftovi na polovi

pkkWqfE pysf 44.4

wf kWfE 44.4

sWqpW - broj na navivki po faza

1.4. INDUCIRAN NAPON PRI NESINUSOIDALEN OBLIK NA MAGNETNOTO POLE


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


96

Sl. 1.4. Neharmoni~na raspredelba na magnetnoto pole Oblikot na magnetnoto pole odnosno raspredelbata na magnetnata indukcija vo vozdu{niot zjaj na ma{inata se menuva po neharmoni~en, nesinusoidalen zakon, pa induciraniot napon pratej}i ja promenata na magnetnoto pole }e ima neharmoni~en oblik. Poradi toa {to neharmoni~nata periodi~na promena na magnetnata indukcija e simetri~na vo odnos na apcisnata oska razloùvaj}i ja vo Furiev red taa }e gi sodrì samo neparnite ~lenovi. Za momentalnata vrednost na periodi~nata kriva ABCDEFGHI razloèna vo Furiev red po prostor vaì :

sin...5sin3sinsin 531 mmmm BBBBb ( 1 )

Srednata vrednost za magnetnata indukcija po definicija e :

0

1dbBsr ( 2 )

Za x = p : = Primenuvaj}i ja ravenkata ( 2 ) na ravenkata ( 1 ) se dobiva :

mmmmsr BBBBB 531

2 ( 3 )

Efektivnata vrednost na magnetnata indukcija e :

0

21dbBBeff ( 4 )

Ako ravenkata ( 4 ) ja primenime na ravenkata ( 1 ) }e dobieme :

225

23

21 ...

2

1mmmm BBBBB ( 5 )

Maksimalnata vrednost za magnetnata indukcija se dobiva za 2

i od

izrazot ( 1 ) se dobiva:

mmmmmm BBBBBB ...7531 ( 6 )

Ako odnosot na amplitudite na bilo koj od harmonicite nasproti osnovniot harmonik go ozna~ime so :

1

33

m

m

B

B ;

1

55

m

m

B

B ;

1

77

m

m

B

B ; . . . ;

1m

mn

B

B ( 7 )

Se dobiva da srednata vrednost na magnetnata indukcija e :

1

...11

12

531msr BB ( 8 )

a za efektivnata vrednost :

)...1(2

1 227

25

231 mBB ( 9 )

a za maksimalnata vrednost :

...1 7531mm BB ( 10 )


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


97

Soodvetno na magnetnata indukcija }e se menuva i induciraniot napon vo namotkata na induktot na ma{inata.

227

25

23

21 ... EEEEEE ( 11 )

2

2

1

25

2

1

523

2

1

31 ...1

w

w

w

w

w

w

k

k

k

k

k

kEE ( 12 )


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


98

2. NAMOTKI KAJ MA[INITE ZA NAIZMENI^NA STRUJA

2.1. OP[T POIM I DEFINICIJA

Ma{inite za naizmeni~na struja (MNS) se ma{ini koi se priklu~uvaat kon naizmeni~en napon ili generiraat naizmeni~en napon. Naj~esto se javuvaat kako ednofazni i trifazni sinhroni i asinhroni ma{ini. Sli~no kako pri ma{inite na ednonaso~na struja i ma{inite na naizmeni~na struja imaat po pravilo dve osnovni namotki: vozbudna namotka (namotka na induktorot) i armaturna namotka (namotka na indukt).

Kaj sinhronite ma{ini induktorot e so ednofazen karakter i po pravilo e smesten na rotorot, a induktot e so naizmeni~en karakter (za naizmeni~ni naponi) i e smesten na statorot.

Kaj asinhronite ma{ini induktorot i induktot se predvideni za naizmeni~en napon, pri {to naj~esto induktorot e smesten na statorot.

Namotokite na ma{inite za naizmeni~na struja se smestuvaat vo kanali (`lebovi) i moàt da bidat koncentrirani i raspredeleni. Sostavni delovi na namotkite na ma{inite za naizmeni~na struja se:

- provodnik, elementaren aktiven del vo koj se inducira napon; - navivka, dva provodnika svrzani vo serija i smesteni na polovo rastojanie

ili pribli`no polovo rastojanie; - sekcija, pove}e navivki povrzani vo serija i smesteni vo eden par na kanali; - grupa sekcii, pove}e sekcii povrzani vo serija i smesteni pod eden par

polovi; - fazna namotka, site grupi sekcii povrzani redno, paralelno ili redno-

paralelno od edna faza.

Sl. 2.1. Sostavni elementi na namotka na ma{ina za naizmeni~na struja

Karakteristi~ni golemini:

Z – broj na kanali 2p – broj na polovi

provodnik

sekcija

grupa sekcii


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


99

m – broj na fazi Nk – broj na provodnici vo kanal Ws – broj na navivki vo sekcija

q – broj na kanali po pol i faza mp

Zq

2

Q – broj na kanali po pol p

ZQ

2

sq WqW - broj na navivki vo grupa sekcija

1W – broj na navivki vo fazna namotka

sWqpW 21 - za dvosloen kanal

sWqpW 1 - za ednosloen kanal

p

Z

2 (kanal);

p

Da

2

(m); - polovo rastojanie.

Kanalite vo koi se smestuvaat namotkite moàt da bidat: otvoreni (a), poluzatvoreni (b), poluotvoreni (v) i zatvoreni (g).

a) b)

v) g)

Sl. 2.2. Izvedbi na kanalite vo ma{inite za naizmeni~na struja

2.2. KONCENTRIRANA EDNOFAZNA NAMOTKA SO POLN NAVOEN ÊKOR

Koncentrirana namotka kaj ma{inite za naizmeni~na struja pretstavuva

namotka kaj koja broj na kanali po pol i faza e eden (q =1), toa zna~i deka celata namotka vsu{nost e smestena vo 2p kanali.

Kaj koncentriranata namotka kanalite se rasporeduvaat ramnomerno po obemot na statorot na rastojanie (m) eden od drug. O~igledno provodnicite od istoimen pol imaat identi~na mestopolo`ba taka {to induciranite naponi vo niv se me|u sebe ednakvi.


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


100

- redno povrzuvawe (polna linija X1 – A2) - paralelno povrzuvawe (isprekinata linija)

Sl. 2.3. Koncentrirana ednofazna namotka Ovie namotki se primenuvaat kaj ma{ini so golem broj parovi na polovi. Pri toa oddelnite grupi sekcii se povrzuvaat redno, paralelno ili redno-paralelno. Za induciranite naponi vo namotkata vaì:

navnam EWE 1

prnav eE 2

fEfe navpr 44,422,2

144,4 WfEnam

Ova prestavuva izraz za induciran napon kaj koncentrirana namotka kaj ma{inite za naizmeni~na struja Ovaa namotka ima prednost kaj pove}e polnite ma{ini so toa {to izvedbata e relativno poednostavna. Nedostatoci: slaba iskoristenost po obemot na statorot (rotorot), pregolem volumen na kanalite poradi golemiot broj na provodnici koi treba da se smestat vo nego, ote`nati uslovi na ladewe, ne moè da se vlijae na oblikot na krivata na induciranite naponi.

2.3. EDNOFAZNA EDNOSLOJNA RASPREDELENA NAMOTKA SO POLN NAVOEN ÊKOR

Za da se izbegnat nedostatocite na koncentriranata namotka vo praksa se izrabotuvaat so q=2,3,4... kanali po pol i faza. Kako edinstven nedostatok se pojavuva “ednoslojnosta” na namotkata. Na~inot na eliminirawe na ovoj problem }e bide ilustriran so eden primer. pr.: Za ednofazna ma{ina za naizmeni~na struja so 2p=4 pola i Z=24 da se razgledaat mo`nite izvedbi na namotkata i da se izbere optimalnata varijanta. Namotkite na ma{inite za naizmeni~na struja, kako i namotkite na ma{inite za ednonaso~na struja, treba da zadovolat odredeni barawa” 1o Ekonomi~nost vo odnos na potro{uva~kata na bakar; 2o Ekonomi~nost vo odnos na zagubite na bakar i èlezo;


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


101

3o Kvalitetno ladewe; 4o Zadovolitelna mehani~ka i dielektri~na cvrstina. m=1, 2p=4, Z=24

Ednofaznite namotki se izveduvaat so Qq3

2 (kanali po pol). Ostanatite Q

3

1

se koristat za smestuvawe na pomo{na namotka.

Qq3

2 46

3

26

4

24

2 q

p

ZQ kanali / pol po faza

Sl. 2.4. Ednofazna ednoslojna namotka

Namotkata neka ja smestime vo kanalite 2, 3, 4, 5 i 8, 9, 10, 11. êkorot na namotuvawe e =.

64

24

2

p

Z kanali

[ema na vrzuvawe: A = A1= 2 – 8 – 3 – 9 – 4 – 10 – 5 – 11 = X1 Namotkata e izvedena vo eden sloj t.e. site bo~ni vrski se vo edna ramnina {to zna~i treba da se prevzemat merki za eliminirawe na vkrstuvawata na bo~nite vrski. Vkupniot induciran napon eq na kraevite A1 X1 se javuva kako suma od inducirani naponi vo provodnikot vo oddelnite kanali. Toa zna~i deka istiot induciran napon }e se dobie i so povrzuvawe na namotkata:

11 1121039485 XAA

So ovoj na~in na izveduvawe se izbegnuva vkrstuvaweto na bo~nite vrski, no se zgolemuva potro{uva~kata na bakar vo bo~nite vrski. Za da pokaème kako moè najekonomi~no da se izvede namotkata, }e ja konstruirame yvezdata na inducirani naponi vo kanali.

elZ

p o3024

3602

360


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


102

Sl. 2.5. Ednofazna ednoslojna namotka

Sl. 2.6. Zvezda na inducirani naponi

Od yvezdata na inducirani naponi se gleda deka kanalite pod razli~ni polovi se so ista fazna izmestenost. Toa zna~i deka provodnicite od kanalite 2 i 3 namesto da se povrzat so onie od 11 i 10, moàt da se povrzat so 22 i 23, odnosno, namesto kombinacija 3 – 10 – 2 – 11 da primenime 3 –22 – 2 – 23. Na toj na~in }e se dobie slednata {ema:

Sl. 2.7. Ednofazna ednoslojna raspredelna namotka Na ovoj na~in na izveduvawe se postignuva visok stepen na ekonomi~nost vo iskoristuvawe na bakarot, {ablonsko izveduvawe na oddelnite grupi sekcii, podobruvawe na uslovite na ladewe {to zna~i deka tretiot na~in e najprifatliv za ovoj vid na namotki. Pri povrzuvaweto na oddelni grupi sekcii treba strogo da se vodi smetka za oddelnite vlezovi i izlezi na grupi. Taka, izlezot od prvata sekcija treba da se povrze so vlez od narednata sekcija koj }e bide pod sprotiven pol. Vkupniot induciran napon kaj raspredelenite namotki iznesuva:

144,4 wnam kfWE

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Prof. d-r Milan ûndev

103

Pri toa, kw1 pretstavuva koeficient na namotuvawe i e posledica od neramnomernata raspredelenost vo kanalite po dolìnata na polovoto rastojanie. Vo op{t slu~aj dokolku y < , za koeficientot vaì:

111 ypw kkk

11 yk za y :

2sin

2sin

1

q

q

k p

4q ; 833,0

2

30sin4

2

304sin

30 1

po k

833,044,4 fWEnam

2.4. TRIFAZNA EDNOSLOJNA NAMOTKA SO POLN NAVOEN ÊKOR

Trifaznite namotki za ma{inite za naizmeni~na struja se sostojat od tri

ednofazni namotki prostorno razmesteni za agol elo1203

2

. Moàt da bidat

izvedeni kako ednoslojni so poln navoen ~ekor i dvoslojni so poln i skusen navoen ~ekor. Primer za ednoslojna namotka so poln navoen ~ekor. Da se pretstavi razvienata {ema na namotkata za trifazna ma{ina za naizmeni~na struja so podatoci 2p=4, Z=12, m=3. Namotkata da se izvede kako ednoslojna so poln navoen ~ekor so bo~ni vrski so dve ramnini (dvoeta`na, dvokatna) ili so bo~ni vrski vo tri ramnini (trieta`na, trikatna).

y 334

12

2 y

p

Z kanali

A – 1 – 4 – 7 – 10 – X

Fazata B treba da bide izmestena za 120oel od fazata A.

120 AB ZZ ;

elZ

p o6012

3602

360

360

1201 BZ kanali

B = 3 – 6 – 9 – 12 – Y

560

2401

240

AC ZZ kanali

C = 5 – 8 – 11 – 2 = Z

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


104

Sl. 2.8. Trifazna ednoslojna namotka so bo~ni vrski vo dve ramnini

Pri dvoeta`na izvedba na trifazni namotki za ma{inite za naizmeni~na struja bo~nite vrski se izveduvaat vo dve ramnini za da se izbegne nivnoto vkrstuvawe. Za da se postigne simetri~nost pome|u oddelnite fazni namotki istite treba da bidat so ednakva dolìna. Za taa cel, vo slu~ajov, faznite namotki se izvedeni so po edna ”dolga” sekcija (grupa sekcii) i edna “kratka” sekcija (grupa sekcii). Prednost na ovaa izvedba e pomaliot prostor za bo~nite vrski, a nedostatok e nevozmo`nosta da se podeli statorot bez da se prese~e nekoja sekcija. Za da se ovozmoì delivost na statorot dovolno e dve sekcii da se povrzat na soodveten na~in, koj nema da gi naru{i naponskite priliki vo faznata namotka, a bo~nite vrski da se izvedat vo tri ramnini (trikatno, trieta`no). Taka na primer, ako sekcijata 5 namesto preku kanalot 8 se zatvori preku kanalot 2, nema da se izvr{i vlijanie vrz naponskite priliki, bidej}i kanalite 8 i 2 se pod identi~ni magnetno vozbudni uslovi. Pri trikatna izvedba oddelnite sekcii ili grupi sekcii se izveduvaat kako “kratki, sredni i dolgi” na na~in {to }e ovozmoì simetri~nost vo faznite namotki.

Sl. 2.9. Trifazna ednoslojna namotka so bo~ni vrski vo tri ramnini

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


105

Zabeleùvame deka dokolku namotkata nadol`no se prese~e so A – A, nema da dojde do se~ewe na sekcii, tuku samo do se~ewe na bo~ni vrski me|u oddelni grupi sekcii. Faznite namotki kaj trifaznite namotki za ma{inite za naizmeni~na struja me|u sebe moàt da bidat povrzani vo yvezda “” i vo triagolnik “”. : X – Y – Z : X – B, Y – C, Z – A desen : X – C, Y – A, Z – B lev Za poednostavno pretstavuvawe na oddelnite fazni namotki se vr{i tabelirawe na namotkata. Tabelata se sostoi od tri glavni koloni, za sekoja faza, so redosled: A, C, B. Sekoja kolona se sostoi od q podkoloni. Tabelata ima 2p reda, odnosno, vkupno Z poliwa. Za olesneti uslovi na transport kaj golemite ma{ini izvedeni so ednoslojni namotki se pojavuva potreba od t.n. delivost na statorot. Pri toa, statorot t.e. namotkata od statorot se presekuva po aksijalna dolìna bez presekuvawe na sekcija, tuku samo na me|u sekciski vrski. Istoto e mo`no dokolku namotkata se izvede kako trikatna (trieta`na). Oddelnite fazni sekcii se izveduvaat kako “kratki, dolgi i sredni”, pri {to se vnimava na simetri~nost na faznite namotki. Na primer, treba da e ispolneto:

ssdskrs l

ll

2

krsl - dolìna na kratka sekcija

dsl - dolìna na dolga sekcija A – Z A – Y

ssl - dolìna na sredna sekcija B - X ili B – Z

C – Y C - X triagolnik “”

X – Y – Z - “” pr: Za ma{ina na naizmeni~na struja sos slednive podatoci: 2p = 4, Z = 24, m = 3 da

se izvede trifazna ednoslojna namotka

234

24

2

mp

Zq kan / pol faza

530

1201

120

AB ZZ

o

Zp 30

24

3602

360

930

2401

240

AC ZZ

A C B

N 1 2 3’ 4’ 5 6

S 7’ 8’ 9 10 11’ 12’

N 13 14 15’ 16’ 17 18

S 19’ 20’ 21 22 23’ 24’

82711 eeeeeq objasnuvawe

72811 eeeeeq

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


106

Sl. 2.11. Razviena {ema na trifazna ednoslojna namotka

(K) Ednoslojnite namotki imaat prednost vo odnos na upotrebenata izolacija,

odnosno, namalena mo`nost za me|u fazen probiv. Nedostatocite im se: nevozmo`nost od ramnosekciska izvedba, kako i izvedbi

so skusen navoen ~ekor.

Sl. 2.12. Zvezda na induciranite naponi

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


107

2.5. DVOSLOJNI NAMOTKI SO POLN I SKUSEN NAVOEN ÊKOR ZA TRIFAZNI MA[INI NA NAIZMENI^NA STRUJAN

Zaradi {ablonsko odnosno ramnosekcisko izveduvawe na namotkite, istite se izveduvaat kako dvoslojni, pri toa vo sekoj kanal se smesteni aktivni delovi od dve razli~ni sekcii. Oddelnite sekcii se smesteni na polovo ili pribli`no polovo rastojanie i pri toa sekoja sekcija e poloèna na eden goren i eden dolen sloj od razli~ni kanali. Dvoslojnite namotki ovozmoùvaat izvedbi so skusen ~ekor. Pri skusuvawe na ~ekorot se namaluva vkupniot induciran napon, {to e negativno, me|utoa so pravilno dimenzionirawe na ~ekorot se ovozmoùva eliminirawe na vi{ite harmonici na naponot, {to e pak prednost. Imeno, vi{ite harmonici se eliminiraat vo samata namotka, me|utoa 5, 7, 11, 13 (tretite harmonici i nivnite multipli) imaat negativno vlijanie sinusoidalnata raspredelba na magnetnoto pole.

2

sin2

yee ks

:: y

2sin

1

ks ee

y

2sin

1

yee ks

22

y

y = y <

2sin22

1

yeee kss

pr: Za ma{ina na naizmeni~na struja so slednive podatoci: m = 3 2p = 2 Z = 18

9

7y da se nacrta razviena {ema na trifazna dvoslojna namotka:

92

18

2

p

Z kanali

323

18

2

pm

Zq kan / pol faza

79

7 y kanali

elZ

p o2018

3601

360

A C B N / S 1 / 8’ 2 / 9’ 3 / 10’ 4’ / 11 5’ / 12 6’ /13 7 / 14’ 8 / 15’ 9 / 16’ S / N 10’ / 17 11’ / 18 12’ / 1 13 / 2’ 14 / 3’ 15 / 4’ 16’ / 5 17’ / 6 18’ / 7

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


108

Sl. 2..13. Razviena {ema na trifazna dvoslojna namotka so skusen navoen ~ekor

7120

AB ZZ kanali

13240

AC ZZ kanali

pr: Za ma{ina na naizmeni~na struja so slednive podatoci: m = 3, 2p = 4, Z = 36, y da se nacrta razviena {ema na trifazna dvoslojna namotka:

94

36

2

p

Z kanali elZ

p o2036

3602

360

A C B N / S 1 / 10’ 2 / 11’ 3 / 12’ 4’ / 13 5’ / 14 6’ / 15 7 / 16’ 8 / 17’ 9 / 18’ S / N 10’ / 19 11’ / 20 12’ / 21 13 / 22’ 14 / 23’ 15 / 24’ 16’ / 25 17’ / 26 18’ / 27 N / S 19 / 28’ 20 / 29’ 21 / 30’ 22’ / 31 23’ / 32 24’ / 33 25 / 34’ 26 / 35’ 27 / 36’ S / N 28’ / 1 29’ / 2 30’ / 3 31 / 4’ 32 / 5’ 33 / 6’ 34’ / 7 35’ /8 36’ /9

720

1201

120

AB ZZ 13240

AC ZZ

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


109

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


110

Sl. 2.15 Paralelna vrska

Sl. 2.16. Redno-paralelno povrzuvawe

2.6. DROPKASTI NAMOTKI Dropkastite namotki na trifaznite ma{ini za naizmeni~na struja se narekuvaat namotkite kaj koi brojot na kanali q po pol po faza ne e cel tuku e drobno racionalen broj:

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


111

b

aq

Ovie namotki moàt da bidat izvedeni kako ednoslojni i dvoslojni. Naj~esto se primenuvaat za golemi ma{ini so 2p 6. Sli~no kako i kaj namotkite so celobrojno q dvoslojnite dropkasti namotki moè da se izvedat so {ablonizirawe na sekciite. Potreben uslov za formirawe simetri~en m – fazen sistem kaj dropkasite namotki e odnosot

mt

Z

N kade brojot t - NZD (Z, p)

t

ZZt - pretstavuva broj na kraci vo yvezdata na inducirani naponi

Kaj ovie namotki razlikuvame dva agli na inducirani naponi

Z

p360 - agol na defazirawe pome|u dva sosedni kanali

Z

t360 - agol pome|u sosedni kraci vo yvezdata na

inducirani naponi t – brojot e merka za kratnosta za yvezdata na inducirani naponi

Ako t =1 yvezdata e ednokratna i za sekoj krak od yvezdata mu odgovara na eden kanal, a ako t=2,3... i.t.n. yvezdata e dvokratna, trokratna i.t.n. odnosno sekoj krak mu odgovara na induciran napon vo 2,3... i.t.n. kanali.

Pri utvrden eden po~etok na faza, redniot broj na kanalot vo koj po~nuva fazata B

1203601

kZZ AB N

2403602

kZZ AC N

Vtor na~in e so skicirawe na yvezdata na inducirani naponi. pr: m = 3, Z = 18, 2p = 10

8,110

18

2

p

Z mt

Z

N

t = NZD (Z, p) = NZD (18,5) = 1

elZ

p o10018

3605

360

elZ

t o2018

3601

360

5

3

10

6

310

18

2

mp

Zq

Ako e q = a/b tabelata na vrzuvawe se sostavuva taka {to glavnite koloni se delat na (a) podkoloni, a se popolnuva sekoe (b) pole.

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


112

A C B N 1 2’ S 3’ 4’ N 5 6 S 7 8’N 9’ S 10’ 11 N 12 13 S 14’ 15’ N 16’ 17S 18

Sl. 2.17. Zvezda na induciranite naponi pri dropkasta namotka

13100

12036031

1203601

kZZ AB 7

100

24036011

2403602

kZZ AC

Sl. 2.18. Razviena {ema na dropkasta namotka

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


113

2.7. DVOSLOJNA DROPKASTA NAMOTKA ZA TRIFAZNA MA[INA NA NAIZMENI^NA STRUJA

So cel podobreno iskoristuvawe na prostorot vo kanalite i harmoni~na raspredelba na poleto, podobreno iskoristuvawe na provodnicite kako i mo`nosta za {ablonsko izveduvawe na sekciite i dropkastite namotki sli~no kako celobrojnite moàt da se izvedat kako dvoslojni. pr: m = 3, Z = 27, 2p = 6

5,46

27

2

p

Z y = > y = 4

t = NZD (Z, p) = NZD (27, 3) = 3

elZ

p o4027

3603

360

elZ

t o4027

3603

360

2

3

6

9

36

27

2

mp

Zq kanal/p.f.

A C B N / S 1 / 5’ 2 / 6’ 3’ / 7 4 / 8’ 5 / 9’ S / N 6’ / 10 7 / 11’ 8 / 12’ 9’ 13 N / S 10 / 14’ 11 / 15’ 12’ / 16 13 / 17’ 14 / 18’ S / N 15’ / 19 16 / 20’ 17 / 21’ 18’ / 22 N / S 19 / 23’ 20 / 24’ 21’ / 25 22 / 26’ 23 / 27’ S / N 24’ / 1 25 / 2’ 26 / 3’ 27 / 4

Sl. 2.19. Zvezda na induciranite naponi na dvoslojna dropkasta namotka

440

1201

1203601

kZZ AB k = 0

740

2401

2403602

kZZ AC

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


114

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


115

3. MAGNETNI NAPONI I MAGNETNO POLE VO MA[INITE NA NAIZMENI^NA STRUJA

3.1. MAGNETEN NAPON I MAGNETNO POLE NA EDNOFAZNA NAMOTKA

Sl. 3.1. Magnetno pole na ednofazna namotka

Posmatrame ednofazna namotka sostavena od edna sekcija so Ws navivki i q = 1 i pretpostavuvame konstanten vozdu{en zjaj pome|u induktorot i induktot. Niz sekcijata protekuva sinusoidalna naizmeni~na struja so momentalna vrednost:

tItIi m sin2sin

Ovaa struja sozdava magneten napon koj od svoja strana predizvikuva protekuvawe na magneten fluks od induktorot prema induktot. Momentalnata vrednost na magnetniot napon predizvikan od strujata }e bide:

tIWtIWiWf smss sin2sin

Magnetniot napon za protekuvawe na magnetniot fluks niz eden vozdu{en zjaj }e bide:

tFtIWWi

tF sss sinsin

2

2

2)(

2

2 ss

WIF

Kade Fs ja pretstavuva amplitudata na magnetniot napon pod eden pol. Od slikata proizleguva da magnetniot napon pod eden pol pokraj vremenskata promena diktirana od vremenskata promena na strujata ima i prostorna promena po dolìnata na polovoto stapalo. Ako koordinatniot sistem go postavime vo sredinata na polot prostornata promena }e se odviva po kosinusen zakon. Harmoni~nata raspredelba na magnetniot napon pod eden pol ja razloùvame po Furiev red na harmoni~ni komponenti. Poradi simetri~nosta na krivata vo odnos na apcisnata oska postojat samo neparnite vi{i harmonici. Amplitudata na prviot harmonik na magnetniot napon }e bide:

0

1 cos)(2

xdxxFFms

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


116

Za 0 < x < / 2 sFxF )(

/ 2 < x < sFxF )(

2/

2/

0

1 cos2

cos2

xdxFdxxFM ssms

ss

sms WIWI

FF

9.02

2441

sms WIF 9.01

Ako e poznata amplitudata na prviot harmonik toga{ moè da se opredeli momentalnata vrednost na prviot harmonik na magnetniot napon.

tFtF mss sin)( 11

tIWtF ss sin9.0)(1

Bilo koj -ti harmonik }e ima amplituda za pati pomala od amplitudata na prviot harmonik.

IWFF sms

ms

9.01

Ako pretpostavime deka magnetnata vodlivost na èlezoto Fe e beskone~no golema i ako magnetnata vodlivost na vozduhot e zanemarlivo mala vo odnos na magnetnata vodlivost na èlezoto, zna~i Fe >> 0 i ako pretpostavime deka = const toga{ magnetniot napon Fs sluì za proteruvawe na magnetniot fluks samo niz vozdu{niot zjaj . Vo toj slu~aj moème da zememe da magnetniot napon e:

.11 msms HF

..0

mmsms

BHF

mso

m FB

Od izrazot za indukcijata moè da se opredeli magnetniot fluks koj od induktorot preku vozdu{niot zjaj pominuva kon induktot.

lp

DBlBSB mpmpsr

2

22

mBp

lD

- magneten fluks od 1 sekcija

Dokolku faznata namotka na ma{inata e izvedena od pove}e sekcii toga{ magnetniot napon na edna grupa na sekcii }e bide:

111 mspmq FkqF

2sin

2sin

1

q

q

k p

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


117

Ako namotkata e izvedena so skusen navoen ~ekor y <p toga{ mora da se zeme vo predvid i koeficientot na skusuvawe:

1111 msypmq FkkqF

2

sin

py

yk

Ako ma{inata e pove}e polna toga{ faznata namotka e sostavena od pove}e grupi na sekcii pa magnetniot napon dobien od ednofazna namotka }e bide:

1111 2 msypm FkkpqF

sypm WIkkpqF 9.021

IWkF wm 111 9.0 W1 - broj na navivki vo edna faza

Momentalnata vrednost na magnetniot napon od edna fazna namotka se menuva vremenski poradi vremenskata promena na strujata I i prostorno poradi prostornata raspredelba na namotkata na induktorot.

xtFxtFp

m cossin),( 11

Ovakov vremenski i prostorno promenliv napon e pulzatoren magneten napon koj {to pulzira vo prostorot so frekvencija ednakva na frekvencijata na strujata {to go sozdava magnetniot napon. Ovakov magneten napon ne inducira napon vo namotkata na induktot koja e opfatena so fluksot od ovoj magneten napon. Ako izvr{ime trigonometriska transformacija:

xtFxtFxtF

pm

pm

sin

2

1sin

2

1),( 111

Pulzatorniot bran na magnetniot napon se razloùva na dve komponenti. Prvata se narekuva direktna komponenta, a vtorata inverzna komponenta. Ovie dve komponenti pretstavuvaat dve vrtlivi magnetni poliwa koi se vrtat so brzina n = 60f / p proporcionalna so frekvencijata na strujata, i se vrtat vo sprotivni nasoki edna od druga.

),(),(),( 111 xtFxtFxtF id

3.2. MAGNETEN NAPON I MAGNETNO POLE NA DVOFAZNA MA[INA

Sl. 3.2. Magnetni naponi vodvofazna ma{ina na naizmeni~na struja

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


118

Sl. 3.3. Vremenska promena na struite

Posmatrame dve fazni namotki A i B prostorno izmesteni za agol /2. Neka brojot na navivkite na dvete namotki bide ist. Ako dvete namotki se priklu~at na dve fazni strui vremenski izmesteni za agol = /2 i neka amplitudite na ovie dve strui bidat isti:

mmBmA III

Vo toj slu~aj }e se sozdadat dve pulzatorni magnetni poliwa vremenski i prostorno izmesteni za agol /2. Ako WA = WB i ako ImA = ImB toga{ i amplitudite na dvete pulzatorni magnetni poliwa }e bidat isti.

mmBmA FFF

xtFxtFip

mAAA cossin),(

2cos

2sin),(

xtFxtFi

pmBBB

Vo vozdu{niot zjaj na ma{inata se sozdava edno edinstveno magnetno pole koe e:

xtFxtFxtF BA ,,,

Ako ovie dve pulzatorni magnetni poliwa gi razloìme na nivnite komponenti direktna i inverzna toga{:

xtFxtFxtF

pmA

pmA

sin

2

1sin

2

1,

xtFxtF

pmB

pmB sin

2

1sin

2

1

xtFxtFxtF

pmB

pmA

sinsin,

Vo ovoj slu~aj se dobiva vrtlivo magnetno pole.

iA=IAmax sinwt

iB=IBmax sin(wt-/2

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


119

3.3. MAGNETEN NAPON I MAGNETNO POLE NA TRIFAZNA MA[INA

Sl. 3.4. Namotki na trifazna ma{ina

Posmatrame tri fazni namotki so broj na navivki WA = WB = WC = W koi {to

se prostorno izmesteni za agol 2/3=1200, i ako ovie tri fazni namotki se priklu~at na trifazen sistem na naponi niz niv }e prote~at tri fazni strui vremenski izmesteni za 2/3.

tIi AmA sin

3

2sin

tIi BmB

3

4sin

tIi CmC

Ovie tri fazni strui }e sozdadat tri pulzatorni magnetni poliwa vremenski i prostorno izmesteni za agol 2/3. Ako amplitudite na trite fazni strui se isti:

mCmBmAm IIII

i pri ist broj na navivki na trite fazi toga{ i amplitudite na trite pulzatorni poliwa }e bidat isti:

mmCmBmA FFFF

Pulzatornite magnetni naponi po trite fazi }e bidat:

xtFxtFp

mA cossin),(

3

2cos

3

2sin),(

xtFxtF

pmB

3

4cos

3

4sin),(

xtFxtF

pmC

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


120

Ako ovie tri pulzatorni magnetni poliwa gi razloìme na nivnite komponenti za rezultantnoto magnetno pole se dobiva:

xtFxtFxtFxtF CBA ,,,,

xtFxtFxtF

pm

pm

sin

2

1sin

2

1,

3

4sin

2

1sin

2

1

xtFxtF

pm

pm

3

8sin

2

1sin

2

1

xtFxtF

pm

pm

xtFxtF

pm

sin2

3,

Vo ovoj slu~aj se dobiva trifazno magnetno pole pri {to amplitudata na vrtlivoto pole e za 3/2 pati pogolema od amplitudata na pulzatornoto magnetno pole. Vo op{t slu~aj magnetnoto pole na m -faznata ma{ina:

mFm

F2

Vo slu~aj da se ispolneti uslovite WA = WB = WC da e IAm = IBm = ICm da e prostorniot agol na namotkite 2/3 i da e vremenskiot agol na struite 2/3 se dobiva kru`no vrtlivo magnetno pole ili t.n. Teslino vrtlivo magnetno pole. Ako nekoj od prethodnite ~etiri uslovi ne e ispolnet }e se dobie elipti~no vrtlivo magnetno pole.

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


121

III. ASINHRONI MA[INI

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


122

1. PRINCIP NA RABOTA, VIDOVI, IZVEDBI I NOMINALNI

GOLEMINI 1.1. PRINCIP NA RABOTA

Principot na rabota na asinhronite ma{ini se zasniva vrz principot na elektromagnetnoto deluvawe pome|u vrtlivoto magnetno pole sozdadeno od dvofazen ili trifazen sistem na naizmeni~ni strui {to protekuvaat niz namotkata na induktorot i pome|u struite inducirani vo namotkata na induktot. Principot na rabota na asinhronite ma{ini po svojata fizi~ka priroda e ist so principot na rabota na energetskite transformatori, iako postoi izrazita konstruktivna razlika.

Osnoven uslov za rabota na asinhronite ma{ini e postoeweto na kru`no vrtlivo magnetno pole koe {to se vrti so sinhrona brzina n1, n1=60f / p [vrt/min] ili n1= f / p [vrt/sek]. Elektromagnetnoto dejstvo pome|u statorot i rotorot e mo`no samo pri razli~ni brzini na vrtewe na vrtlivoto magnetno pole i brzinata na rotorot odnosno koga n n1. Kaj asinhronite ma{ini se definira edna specifi~na golemina koja go definira reìmot na rabota na asinhronite ma{ini i se narekuva lizgawe, se beleì so (malo) s koe pretstavuva odnos pome|u relativnata brzina na vrtewe na rotorot vo odnos na magnetnoto pole nasproti brzinata na vrtewe na magnetnoto pole:

1

2

1

1

n

n

n

nns

; s

Vo zavisnost od lizgaweto s postojat ~etiri reìmi na rabota na asinhronite ma{ini:

a) Reìm na transformator b) Reìm na motor v) Reìm na generator g) Reìm na elektromagnetna ko~nica

a) Reìm na transformator:

Sl. 1.1. Asinhrona ma{ina vo reìm na transformator

Ako statorskata namotka na asinhronata ma{ina se priklu~i na naizmeni~en

napon U1 so frekvencija f1 niz namotkite na statorot }e prote~at strui I10, koi }e

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


123

sozdadat magneten napon F10, koj go sozdavaat rezultantnoto vrtlivo magnetno pole vo vozdu{niot zjaj. Pod dejstvo na rezultantniot magneten napon se sozdava rezultanten magneten fluks 10 od koj {to eden del vo vid na rasturen magneten fluks 1 se zatvora vo samata statorska namotka, a eden del nare~en glaven magneten fluks m ja opfa}a rotorskata namotka. Fluksot m inducira naponi i vo statorskata i vo rotorskata namotka E1 i E2. Fluksot 1 go definira induktivniot pad na naponot vo statorskata namotka, a strujata I10 vo statorskata namotka so aktivniot otpor vo statorskata namotka go definira aktivniot pad na napon. Induciranite naponi E1 i E2 zavisat od magnetniot fluks m i od brojot na navivkite na statorskata i rotorskata namotka.

mwkWfE 1111 44.4

mwkWfE 2222 44.4

frekvenciite f1 = f2 se isti

11

22

1

2

w

w

kW

kW

E

E

Ovoj odnos go definira koeficientot na transformacija na induciranite naponi kaj asinhronite ma{ini.

U1 f1 I10 F10 10

2

1

11

E

E

E

m

Er1

b) Reìm na rabota na asinhron motor

Sl. 1.2. Asinhron motor

Posmatrame slu~aj koga rotorot e osloboden da se dviì, a na negovata osovina e priklu~ena rabotna ma{ina. Vo statorskata namotka se doveduva trifazen naizmeni~en simetri~en napon so efektivna vrednost U1 i frekvencija f1 i pri toa vo statorskata namotka protekuva struja I1 koja sozdava magneten napon F1, koj go sozdava magnetniot fluks 1 od koj {to eden del vo vid na rasturen magneten fluks 1 se zatvara vo statorskata namotka definiraj}i go induktivniot pad na napon E1 vo statorskata namotka. Strujata I1 protekuvaj}i niz statorskata namotka, so aktiven otpor R1 go definira aktivniot pad na napon Er1.

Ostanatiot del od magnetniot fluks 1 vo vid na glaven magneten fluks m inducira naponi vo statorskata namotka E1 i vo rotorskata namotka E2. Ako rotorskata namotka e kuso svrzana pod dejstvo na induciranite naponi vo nea }e prote~e struja I2.

aktiven pad na napon vo statorska namotka

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


124

Strujata I2 vo vzaemno dejstvo so magnetniot fluks m sozdava elektromagneten moment Mem, koj }e po~ne da go dviì rotorot vo nasoka na vrtewe na magnetnoto pole izvr{uvaj}i mehani~ka rabota preku rabotnata ma{ina. Na ovoj na~in asinhronata ma{ina raboti kako motor preobrazuvaj}i ja elektri~nata energija na mreàta vo mehani~ka na osovinata i pri toa asinhroniot motor se vrti so brzina 0 < n < n1. Ako brzinata e pome|u 0 < n < n1, toga{ lizgaweto }e bide:

10 s ; 1

1

n

nns

v) Reìm na rabota kako generator

Ako so pomo{ na pogonska ma{ina kon rotorot doveduvame mehani~ka energija

taka da rotorot se vrti so brzina n pogolema od sinhronata brzina n1 < n < toga{ asinhronata ma{ina raboti vo reìm na generator i pri toa lizgaweto s }e bide - < s < 0. Poradi negativnata vrednost na lizgaweto s, a i poradi relativnata negativna brzina so koja provodnicite od induktot gi se~at magnetnite linii, induciraniot napon go menuva svojot smer, a so samoto toa go menuva smerot na strujata I2. Elektromagnetniot moment sozdaden od fluksot 2 i strujata I2 go menuva svojot smer i pominuva vo ko~en moment. Vo ovoj reìm asinhronata ma{ina dovedenata mehani~ka energija ja transformira vo elektri~na energija {to ja oddava na mreàta odnosno preminuva vo generatorski reìm.

g) Reìm na elektromagnetna ko~nica

Ako rotorskata namotka na asinhronata ma{ina e kuso svrzana, a statorskata namotka e priklu~ena na trifazen naizmeni~en napon, a pri toa na rotorot ma{inata e optovarena so moment Mt pogolem od razvieniot elektromagneten moment Mem rotorot }e po~ne da se vrti vo sprotivna nasoka vo odnos na nasokata na vrtlivoto magnetno pole i pri toa i ako e ma{inata vo motoren reìm na rabota elektromagnetniot moment se pojavuva kako ko~en moment vo odnos na momentot na optovaruvawe. Brzinata n e negativna - < n < 0, pa lizgaweto s }e bide 1 < s < + vo ovoj slu~aj asinhronata ma{ina raboti vo reìm na elektromagnetna ko~nica.

1.2. VIDOVI NA ASINHRONI MA[INI

Postojat pove}e vidovi na asinhroni ma{ini i nivnata prva podelba e na:

- klasi~ni asinhroni ma{ini - specijalni asinhroni ma{ini

Klasi~nite asinhroni ma{ini vo najgolem broj slu~ai se koristat kako asinhron motor (AMr). Denes okolu 90% od site elektri~ni ma{ini {to se vo upotreba se asinhronite motori. Asinhronite motori se sostojat od elektri~no i magnetno kolo. Magnetnoto kolo kako na statorot taka i na rotorot poradi naizmeni~nite magnetni fluksevi, zaradi namaluvawe na viornite strui se izrabotuva od tenki magnetni limovi so debelina od 0.350.5 mm. Elektri~niot del na asinhroniot motor go formiraat namotkite na statorot i rotorot. Namotkata na statorot e trifazna raspredelena smestena vo kanali po statorot. Izvedbata na namotkata na rotorot ja definira osnovnata podelba na asinhronite motori. Spored izvedbata na rotorskata namotka postojat dva tipa na asinhroni motori:

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


125

- Asinhroni motori so namotan rotor odnosno so fazni namotki - Asinhroni motori so kafezen rotor odnosno so kuso svrzan rotor.

Prviot tip, so namotan rotor se izveduva so klasi~na raspredelena namotka so potpolno ista izvedba na namotkata na rotorot kako kaj namotkata na statorot. Kaj ovoj tip na motori brojot na fazi kako kaj statorot taka i na rotorot mora da bidat isti.

Kaj asinhron motor so kafezna namotka rotorite se izveduvaat so zatvoreni kanali i vo niv se lie namotkata na rotorot. Vo sekoj kanal ima po eden provodnik-stap i sekoj provodnik pretstavuva faza. Od dvete strani na rotorot, stapovite se povrzuvaat so kuso svrzani prsteni, formiraj}i go elektri~noto kolo na rotorot koe ima oblik na kafez. Kaj ovoj tip na namotki brojot na polovi na rotorot mora da e ist so brojot na polovi na statorot, a brojot na fazite na rotorot e ednakov so brojot na kanalite, a brojot na navivkite na rotorot sekoga{ e W = 1/2.

1.3. NOMINALNI GOLEMINI NA ASINHRONITE MA[INI

Nominalni golemini na edna asinhrona ma{ina se onie golemini za koi taa e proektirana, izvedena i predvidena za eksploatacija i vo niv spa|aat:

1. Nominalen napon na asinhronata ma{ina, Un, i spored nego asinhronite

ma{ini se delat na visokonaponski asinhroni ma{ini za Un =3.6 ili 10 [kV] i na niskonaponski za 220, 380 i 440 [V].

2. Nominalna mo}nost, Pn vo [W] i [kW] i spored Pn se gradat asinhroni ma{ini od nekolku vati do 60 [MW] 3. Nominalna struja In [A] 4. Nominalna brzina na vrtewe nn [vrt/min] 5. Broj na polovi ili sinhrona brzina, 2p 6. Nominalen faktor na mo}nost, cos n 7. Nominalen moment, Mn [Nm] 8. Nominalen koeficient na polezno dejstvo, n

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


126

2. TRIFAZNA ASINHRONA MA[INA PRI NEPODVI@EN ROTOR

Trifazna asinhrona ma{ina pri nepodvièn rotor se odnesuva kako energetski transformator. Site procesi i pojavi se isti kako kaj transformatorite me|utoa postoi mnogu bitna konstruktivna razlika. Pri analiza na rabotata kaj asinhrona ma{ina so zako~en rotor gi posmatrame istite reìmi na rabota kako i kaj energetskite transformatori, a toa se:

- reìm na prazen od; - reìm na kusa vrska; - reìm na optovaruvawe.

Site golemini vo asinhronata ma{ina se prostorno i vremenski promenlivi, pa analizata na ma{inata se vr{i so nivnite efektivni golemini. 2.1. RE@IM NA PRAZEN OD

U1 I10 F10 10

2

1

11

E

E

E

m

Er1

Sl. 2.1. Prazen od na asinhrona ma{ina

Vo statorskata namotka se doveduva trifazen simetri~en naizmeni~en napon U1 so frekvencija f1 pod ~ie dejstvo }e prote~e struja, koja pretstavuva struja na prazen od I10. Ovaa struja }e sozdade magneten napon F10 koj pak go sozdava magnetniot fluks 10 koj se sostoi od dve komponenti. Eden del od ovoj fluks se zatvara okolu samata statorska namotka 1 i vo nea predizvikuva induktiven pad na napon E1. Vtoriot del od magnetniot fluks vo vid na glaven magneten fluks m inducira napon E1 vo statorskata namotka i E2 vo rotorskata namotka. Poradi toa {to rotorot e zako~en brzinata na magnetnoto pole E1 i vo odnos na statorskata i rotorskata namotka e ista, pa frekvenciite na E1 i E2 }e bidat isti. Poradi protekuvaweto na strujata I10 niz statorskata namotka niz aktiven otpor R1 se sozdava aktiven pad na napon Er1. Induciranite naponi vo statorskata i rotorskata namotka }e bidat:

mmw kkWfE 11111 2

mkjE 11 (vo kompleksen oblik)

mmw kkWfE 22222 2

mkjE 22

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


127

p

fn 1

1

60 , bidej}i n = 0 = > n2 = n1

12

2 60f

npf

Rasturniot magneten fluks 1 go definira induktivniot pad na napon:

1111111 2 kkWfE w

101111 IXjkjE ;

1011 IrEr

Dovedeniot napon od mreàta U1, vo sekoj moment na vreme mora da drì ramnoteà so sumata na induciranite naponi.

EU 1

1111 EEEU r

1111111111 IjXrEIjXIrEU

1111 IZEU -

Ovoj izraz prestavuva naponska ravenka na asinhron motor vo reìm na prazen od.

Vrz baza na ravenkata se konstruira fazorskiot dijagram pri {to za referenten se zema fazorot na glavniot magneten fluks m. m go sozdava strujata I10, a I10 se sostoi od dve komponenti: struja na magnetizirawe Io i aktivna komponenta Ioa .

Sl. 2.2. Fazorski dijagram za prazen od

Pod dejstvo na m se inducira napon E1 koj e defaziran za /2 vo odnos na m i istovremeno i vo rotorskata namotka se inducira napon E2 .

Od naponskata ravenka sledi deka U1 drì ramnoteà so minus E1 i so padovite na napon

101101 IjXIR

Prva razlika na asinhronata ma{ina so energerskite transformatori e vo toa {to strujata I10 e mnogu golema i e (2060) % od I1n za razlika od transformatorot kade e (12) od In, a toa e poradi golemiot vozdu{en zjaj pome|u primarnata i sekundarnata namotka za {to e potreben mnogu golem magneten napon za proteruvawe na magnetniot fluks niz toj vozdu{en zjaj.

Vtorata razlika na asinhronata ma{ina so transformatorot e vo koeficientot na transformacija na naponite:

AM : 22

11

w

we kW

kWk

TR : 2

1

W

WkTR

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


128

Vo reìm na prazen od, pri zako~en rotor na ma{inata i pri otvorena rotorska namotka, celokupnata mo}nost {to motorot ja zema od mreàta se tro{i za pokrivawe na zagubite vo elektri~noto i magnetnoto kolo.

211010 FeFeCu pppP

210110 IrmPCu ; 02 Cup bidej}i : 02 I

2.2. RE@IM NA KUSA VRSKA Ako kon primarnata namotka se dovede napon U1 so frekvencija f1 pri zako~en rotor na ma{inata, a rotorskata namotka kuso ja svrzeme, asinhronata ma{ina preminuva vo reìm na kusa vrska i niz nejzinite statorski i rotorski namotki }e prote~at strui na kusa vrska. Ako dovedeniot napon e nominalen, strujata na kusa vrska e I < (48) pati od In i ova e nedozvolena havariska struja. Zatoa, obidot na kusa vrska e po istata {ema kako i za prazen od samo {to rotorskata namotka e kuso svrzana i se izveduva pri sveden napon U1k < U1n takov da strujata na kusa vrska: I1k = I1n i I2k = I2n.

Pri doveden napon na kusa vrska U1k kon statorskata namotka na asinhronata ma{ina, protekuva struja I1k koja sozdava magneten napon F1k koj go sozdava magnetniot fluks 1k. 1k e sostaven od dve komponenti: rasturen magneten fluks 1 koj se zatvara okolu samata statorska namotka i magneten fluks 21 koj ja opfa}a rotorskata namotka, a e sozdaden od strujata vo statorskata namotka. 1 go sozdava induktivniot pad na napon E1, a poradi aktivniot otpor na namotkata na statorot r1, se sozdava aktiven pad na napon

111 IrEr

Sl. 2.3. Elektri~na {ema za izveduvawe na obidot na kusa vrska na asinhron motor

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


129

Fluksot 21 inducira naponi, E1 vo statorskata i E2 vo rotorskata namotka. Poradi kusata vrska na rotorskata namotka pod vlijanie na induciraniot napon E2 }e prote~e struja I2k vo rotorskata namotka koja sozdava magneten napon F2k koj predizvikuva protek na magneten fluks 2k. I fluksot 2k e sostaven od dve komponenti: 12 koj e fluks opfaten od statorskata namotka, a sozdaden od strujata vo rotorskata namotka i rasturen fluks 2 koj se zatvara samo okolu rotorskata namotka i koja go definira induktivniot pad na napon na rotorot

kIjXE 222

a poradi aktivniot otpor na rotorskata namotka postoi i aktiven pad na napon

kr IrE 222

11

21

1111

1

22

12

22222

1,

EFIU

E

EE

EFI

kkkfk

r

kkk

Vo reìmot na kusa vrska magnetniot napon F1k i magnetniot napon F2k t.e.

magnetnite fluksevi 1k i 2k se vrtlivi magnetni poliwa koi se vrtat so sinhrona brzina pri {to magnetnoto pole F2k i prostorno i vremenski zaostanuva zad magnetnoto pole F1k. So ogled na toa da dvete poliwa deluvaat vo ist prostor, poliwata se superponiraat i davaat edno edinstveno rezultantno magnetno pole.

Sl. 2. 4. Fazorski dijagram na struite i magnetnite naponi

1021 FFFF kkk

10111

2222

1111 222

Ip

kWmI

p

kWmI

p

kWm www

102111

2221 II

kWm

kWmI

w

w

1021 ' III

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


130

ik

II 2

2 ' ;

222

111

w

wi kWm

kWmk

- koeficient na sveduvawe na struite

Koeficientite na sveduvawe ki i ke ne se isti kaj asinhronite ma{ini so kafezen rotor.

I kaj asinhronite ma{ini se vr{i sveduvawe na parametrite na rotorot kon tie na statorot:

22 ' EkE e ; ik

II 2

2 '

Pri sveduvawe na otporite, ne smee da se naru{i energetskiot bilans vo ma{inata. Toa zna~i da pri sveduvawe na aktivniot otpor r2 zagubite vo bakarot pred i posle sveduvaweto mora da bidat isti.

'22 CuCu pp

2221

2222 'IrmIrm = > 2

2

2

2

1

22 '' r

I

I

m

mr

2

2

222

111

1

22

2

1

22 ' r

kWm

kWm

m

mrk

m

mr

w

wi

22222

111

22

112 ' rkkr

kWm

kWm

kW

kWr ie

w

w

w

w

Pri sveduvawe na induktivniot otpor na rasturawe, isto ne treba da se naru{i energetskiot bilans, a toa zna~i da reaktivnata mo}nost pred i po sveduvaweto treba da ostane nepromeneta. Za da reaktivnata mo}nost ostane nepromeneta, mora agolot 2 me|u I2 i E2 da ostane ist.

Sl. 2.5. Fazorski dijagram na rotorot pred i posle sveduvaweto induktivnite otpori

'

'

2

2

2

22 r

X

r

Xtg

222

22

'' XkkX

r

rX ie

22 ' ZkkZ ie

Naponskite ravenki na asinhronata ma{ina za reìmot na kusa vrska se:

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


131

EU k 1

kk IZEU 1111 ( 1 )

02 kU

kkk IZE 222 ( 2 )

''' 222 kkk IZE ( 3 )

1021 ' III kk ( 4 )

111 jXrZ ; ''' 222 jXrZ

Ako se zamenari strujata na prazen od vo odnos na vistinskata vrednost na

strujata na kusa vrska. (pri nominalen napon) I10 0

= > k

kkk Z

U

ZZ

UI 1

21

11 '

Zk e impedansa na kusa vrska

''' 221121 jXrjXrZZZ k

kkk jXrXXjrrZ '' 2121

pri {to: '21 RRRk ; '21 XXX k

Od izveduvawata sledi ekvivalentna {ema na asinhronata ma{ina za reìmot na kusa vrska:

Sl. 2.6. Ekvivalentna {ema za reìm na kusa vrska na asinhrona ma{ina

Na baza na izvedenite ravenki za ramnoteà na naponite, moè da se konstruira i fazorskiot dijagram za asinhronata ma{ina vo reìmot na kusa vrska:

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


132

Sl. 2.7. Fazorski dijagram za reìm na kusa vrska na asinhrona ma{ina

OAB se narekuva triagolnik na kusa vrska. Obidot na kusa vrska e po istata {ema kako i obidot na prazen od so razlika {to rotorskata sekundarna namotka e kuso svrzana, a dovedeniot napon U1k kon statorskata namotka e sveden napon, takov da strujata na kusa vrska I1k ne ja nadmine nominalnata struja I1n. I vo reìmot na kusa vrska celata mo}nost {to ja zema asinhronata ma{ina od mreàta se tro{i za pokrivawe na zagubite vo ma{inata vo reìm na kusa vrska.

2121 FeFeCuCuk ppppp

bidej}i: U1k << U1n

Bmax U a 022max UBpFe

pa 2222

211121 IrmIrmppp CuCuk

2221

2111 '' IrmIrmpk

211

21211 ' IrmIrrmp kk

Od obidot na kusa vrska se odreduvaat parametrite na asinhronata ma{ina i toa: merej}i ja so vatmetar mo}nosta pk, a so ampermetar strujata I1k, se dobiva:

211 k

kk

Im

pr

Merej}i go so voltmetar i naponot U1k, se odreduva:

k

k

I

UZ

1

1 Znaej}i gi Zk i rk : = > 22kkk rZX

Ako od asinhronata ma{ina se bara da ima podednakvo zagrevawe i na statorot i na rotorot toga{ Xulovite zagubi treba ramnomerno da se raspredelat vo statorot i rotorot poradi {to:

2'21

krrr

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


133

3. TRIFAZEN ASINHRON MOTOR PRI VRTLIV ROTOR

3.1. OSNOVNI POJAVI PRI VRTEWETO NA ROTOROT

Asinhroniot motor moè da se posmatra kako klasi~en transformator samo koga rotorot e nepodvièn. No koga rotorot se vrti toga{ asinhroniot motor e univerzalen transformator pri koj se vr{i preobrazuvawe, ne samo na naponot i strujata tuku i na brojot na fazi, frekvencijata i energijata. Od ravenkite za ramnoteà na naponite, induciranite naponi i strui, moè da se izvede i ekvivalentna {ema na asinhroniot motor pri vrtliv rotor, no pri taa analiza treba da se predvidi:

1.Sekoga{ da se raboti samo so prvite harmonici na naponot, strujata i magnetniot napon.

2.Analizata da vaì za vrtewe na rotorot so koja bilo brzina i vo bilo koja nasoka.

Ako kon statorskata namotka na asinhroniot motor se dovede trifazen naizmeni~en simetri~en napon U1 so frekvencija f1 [Hz], toga{ struja I1 }e prote~e niz statorskite namotki, }e sozdade magneten napon koj }e predizvika protek na magnetniot fluks niz magnetnoto kolo. Induciraniot napon vo rotorskata namotka vo sekoj moment na vreme }e drì ramnoteà so dovedeniot napon:

1111 IZEU

Naponskata ravenka na rotorot }e se razlikuva od taa za transformator bidej}i rotorot se vrti so brzina n. Vrtlivoto magnetno pole moè da se vrti ili vo nasoka na vrtewe na rotorot ili vo sprotivna nasoka odnosno vo nasoka sprotivna od nasokata na vrtewe na rotorot.

a) Frekvencija f2 na induciraniot napon vo rotorskata namotka Ako rotorot se vrti so brzina n vo magnetno pole koe se vrti so sinhrona

brzina n1, pojavite }e se isti kako da e rotorot zko~en, a magnetnoto pole kako da se vrti vo odnos na rotorot so: n2 = n1 – n. Toga{ frekvencijata f2 na induciraniot napon vo rotorskite provodnici }e e proporcionalna na brzinata so koja provodnicite na namotkata na rotorot go se~at magnetnoto pole, a toa e n2.

nnpnpf 122

111

12 fsn

n

nnpf

12 fsf s - lizgawe

Od tuka sledi:1

2

f

fs e i koeficientot na transformacija na frekvenciite.

b) Induciran napon E2 vo rotorska namotka Koga n = 0 = > s = 1 pa od reìmot na kusa vrska sleduva:

max221max2222 244.4 ww kWfskWfE

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


134

koga n 0, a s 1 = >

max2222 2 ws kWfE

max2212 2 ws kWfsE

22 EsE s

Sl. 3.1. Zavisnost na induciraniot napon od lizgaweto

v) Otpori vo rotorskata namotka

Sl. 3.2. Elektri~na {ema na trifazen asinhron motor

111 jXrZ ; 222 jXrZ ; ddd jXrZ

Induktivniot otpor na statorskata namotka e:

11111 2 LfLX

Induktivniot otpor na rotorskata namotka e:

za n = 0 , s = 1 : 2122222 22 LfsLfLX

za n 0 , s 1 : 22122222 22 XsLfsLfLX s

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


135

g) Naponski ravenki na asinhroniot motor

Ako statorskata namotka se priklu~i na napon U1 so frekvencija f1, a

rotorskata namotka e kuso svrzana, toga{ rotorot }e se vrti so n < n1 i vo statorot }e prote~e struja I1, a vo rotorskata namotka struja I2. Vo statorskata namotka }e se induciraat naponite E1, E1 i Er1, a vo rotorskata namotka }e se induciraat naponite E2, E2 i Er2. Dovedeniot napon U1 vo sekoj moment na vreme }e drì ramnoteà so sumata na induciranite naponi vo statorskata namotka.

sEU 1

1111 IZEU

Bidej}i rotorskata namotka e kuso svrzana od induciranite naponi vo rotorot }e bidat nula

0 RE

0222 rss EEE

022222 IrIjXEs s

022222 IrsIjXEs

222222 IZIsjXrEs s

sjXrZ s 222

''' 222 IZE ss - za rotorskoto kolo pri vrtliv rotor

d) Magneten napon F2 vo rotorskata namotka na asinhroniot motor

Protekuvaweto na strujata I2 vo rotorskata namotka so W2 naviki sozdava:

222 WIF

Ovoj magneten napon F2 se vrti so brzina n2 vo odnos na rotorot, a bidej}i rotorot se vrti so brzina n, zna~i deka F2 vo odnos na statorot }e se vrti so brzina n2 + n

112

2 nsp

fs

p

fn

11

12 n

n

nnn

; nnn 12

112 nnnnnn

Zna~i, i rotorskoto pole magnetniot napon F2 se vrti vo odnos na statorskoto pole so ista brzina n1 bidej}i

12 nnn

t.e. so brzinata so koja se vrti magnetniot napon F1 dobien od strujata I1 vo statorskata namotka. Bidej}i magnetnite naponi F1 i F2 se vrtat so ista brzina, tie

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


136

moàt da se sobiraat. Nezavisno od reìmot na rabota na asinhroniot motor i nezavisno od brzinata na vrtewe na rotorot, magnetnite naponi F1 i F2 sekoga{ se so ista brzina ednakva na sinhronata brzina.

3.2. EKVIVALENTNI [EMI NA ASINHRONA MA[INA 3.2.1. T - ekvivalentna {ema

Asinhronata ma{ina kako i energetskite transformatori e izvedena so dva odvoeni elektri~ni sistema koi se magnetno spregnati so vzaemniot fluks.

Sl. 3.3. Elektromagnetna {ema

Vo primarnata namotka so W1 navivki se inducira napon E1, a vo sekundarnata namotka so W2 navivki se inducira napon E2s. Naponot predizvikuva protekuvawe na struja:

s

s

Z

EI

2

22

Strujata I1 koja protekuva niz statorskata namotka predizvikuva aktiven i induktiven pad na naponot, a strujata I2 gi predizvikuva istite padovi na napon vo rotorskata namotka.

Sl. 3.4. Elektri~na {ema

Od poslednata ravenka sleduva:

22

2

22

2

22

22

jX

s

rE

sjXr

Es

jXr

EsI

s

Ova moème da go definirame taka kako da vo rotorskoto kolo pokraj aktivniot otpor r2 imame i dodaten otpor rd.

drrrs

sr

s

r

222

2 1

kade {to:

2

1r

s

srd

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


137

Sl. 3.5. Elektromagnetna {ema So voveduvaweto na otporot rd faznoto izmestuvawe me|u induciraniot napon

i strujata vo rotorot ne smee da se promeni.

s

rX

r

Xtg s

2

2

2

22

Sl. 3.6. Fazorski dijagram za rotorska strana ped i posle sveduvaweto

Dopolnitelniot otpor rd go definira optovaruvaweto na asinhroniot motor t.e. ja definira mehani~kata mo}nost {to asinhroniot motor ja ima na svojata osovina.

2222

1Ir

s

smpmeh

Kako lizgaweto s se menuva od – do +, za vrednosti na lizgaweto koga 0 < s < 1, pmeh }e ima pozitiven predznak, sleduva deka ma{inata oddava mehani~ka mo}nost t.e. raboti vo reìm na motor. Ako - < s < 0, pmeh }e ima negativna vrednost sleduva deka ma{inata dobiva mehani~ka mo}nost t.e. raboti kako generator. Vo dosega{nata {ema na asinhroniot motor za da se izbegne galvanskata vrska me|u statorot i rotorot, treba da se izvr{i sveduvawe na rotorskite golemini kon statorskata strana.

22 ' EkE e ; ik

II 2

2 '

22 ' rkkr ie ; 22 ' XkkX ie

Isfrluvaj}i ja galvanskata vrska za ekvivalentnata {ema se dobiva:

Sl. 3.7. Ekvivalentna "T" {ema na asinhrona ma{ina

mo ZIEE '21 ; mmm jXrZ

Na slikata 3.7. prikaàna e ”T” - ekvivalentnata {ema na asinhrona ma{ina. Vrz baza na dosega izvedenite ravenki i izvedenata ekvivalentna {ema moè

da se konstruira i fazorskiot dijagram na asinhroniot motor.

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


138

oIII 21

1111 ZIEU

Sl. 3.8. Fazorski dijagram na asinhron motor

3.2.2. G - ekvivalentna {ema Golem nedostatok na T ekvivalentnata {ema na asinhronata ma{ina e {to grankata na magnetizirawe e priklu~ena me|u statorot i rotorot. Toa zna~i da so promena na optovaruvaweto na rotorot t.e. so promena na rd }e se promenat site strui vo ekvivalentnata {ema na asinhronata ma{ina, so toa se menuvaat i induciranite naponi E1 i E2. Se vr{i prefrluvawe na grankata na magnetizirawe da e direktno povrzana na naponot na napojuvawe na motorot. Taka se dobiva ”G”- ekvivalentna {ema, no pritoa ne treba da se naru{i energetskiot bilans na motorot.

1111 IZEU ( 1 )

'''

''' 222

2222 XIjs

rIIZE s ( 2 )

oIII '21 ( 3 )

om IZEE '21 ( 4 )

Sl. 3.9. Elektri~na {ema 111 IZIZU om ( 5 )

''0 22 IZIZ som ( 6 )

''

'

2121

211

smsm

sm

ZZZZZZ

ZZUI

( 7 )

''

'2121

12smsm

m

ZZZZZZ

ZUI

( 8 )

m

mY

Z1

- admitansa na magnetizirawe

Neka vovedeme koeficient, 1:

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


139

mmm

mYZ

Z

Z

Z

ZZ

1

11

1 11 ( 9 )

'

'1

211

211

s

sm

ZZ

ZYUI

( 10 )

'

1

21112

sZZUI

( 11 )

'

'

211

211

s

s

ZZ

ZUE

( 12 )

mmm r

rj

X

X

Z

Z 111

1 11

mm X

X

Z

Z 11

1 11

Od T ekvivalentnata {ema:

mo YIZUI 111 ( 13 )

'' 211121 IYIZYUIII mmo ( 14 )

'1 211111 IYUIYZI mm ( 15 )

1

2

1

11

'

IYU

Im

( 16 )

sleduva deka strujata I1 se sostoi od dva ~lena. Ako brzinata n = n1 = > s = 0. Toga{

'1

2rs

s

{to zna~i, kako da sekundarnoto kolo e otvoreno i motorot }e zema

struja na idealen prazen od Ioo.

1

1

1

1

1

1

m

mmoo

YU

Z

U

ZZ

UI

( 17 )

'

'211

12

sZZ

UI

= >

1

21

'

I

II oo ; 1

22

'''

I

I

Sl. 3.10. "G" ekvivalentna {ema na asinhrona ma{ina

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


140

Sl. 3.11. "G" ekvivalentna {ema na asinhrona ma{ina

Kade se:

111 rR '' 22

12 rR

111 XX '' 22

12 XX

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


141

4. MO]NOSTI I MOMENTI KAJ ASINHRONA MA[INA 4.1. BILANS NA MO]NOSTI I ENERGETSKI DIJAGRAM Preobrazuvaweto na energijata od elektri~na vo mehani~ka i obratno e povrzano so zagubi na mo}nost vo elektri~niot i vo magnetniot sistem na ma{inata. Odnosot me|u oddadenata polezna mo}nost i dovedenata mo}nost go definira koeficientot na polezno dejstvo na ma{inata:

1

2

P

P

21 PPP - vkupni zagubi na mo}nost vo asinhroniot motor

Energetskiot bilans vo asinhroniot motor moè da se analizira preku ekvivalentnite {emi na ma{inata.

Sl. 4.1. Ekvivalentna {ema na asinhron motor

Dovedenata mo}nost na motorot od mreàta e:

11111 cos IUmP

Site golemini se fazni, a ako se raboti so liniski:

11 cos3 ll IUP

21111 IrmpCu - Xulovi zagubi vo stator

2221

22212 '' IrmIrmpCu - Xulovi zagubi vo rotor

211 omFe Irmp - zagubi na èlezo vo stator

Bidej}i zagubite vo èlezoto se proporcionalni so frekvencijata na kvadrat, a frekvencijata vo rotorot e mnogu mala i e 1 2 Hz, zagubite vo èlezoto vo rotorot se pribli`no ednakvi na nula = > pFe2 = 0 Ako od dovedenata mo}nost se odbijat zagubite vo statorot, toga{ elektromagnetnata mo}nost na motorot }e bide:

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


142

1111 FeCuemS ppPPPP

Ako od elektromagnetnata mo}nost se odbijat zagubite vo bakarot sleduva deka razvienata mehani~ka mo}nost vo motorot }e bide:

22 FeCuemmehRem ppPPPP

Od ekvivalentnata {ema:

2221

2222 ''

11Ir

s

smIr

s

smPmeh

Ovaa Pmeh ne moè da se izmeri tuku se smeta samo preku fiktivniot

dopolnitelen otpor '1

2rs

s

. Od ovaa mehani~ka mo}nost, ako se odzemat mehani~kite

zagubi vo motorot i dodatnite zagubi, toga{ poleznata mo}nost na osovinata na motorot e:

dmehmeh ppPP 2

pd iznesuvaat okolu 0.5 % od Pn i se rezultat na pojava na vi{i harmonici, pulzatorni zagubi koi se javuvaat poradi zabite i kanalite na statorot i rotorot koi {to zabi i kanali predizvikuvaat pulzacii na sinusoidata na induciraniot napon i strujata vo rotorot. Vkupnite zagubi P vo ma{inata se:

dmehFeCuFeCu ppppppPPP 221121

Ako go posmatrame aktivniot otpor vo koloto na rotorot:

'1

''

222 r

s

sr

s

r

2

21 '/ Im

2221

2221

22

21 ''1

''''

Irms

sIrmI

s

rm

mehCuem PpP 2

s

pI

s

rmP Cu

em22

221 ''

= > emCu Psp 2

22

1CuCuemmeh p

s

spPP

Od ekvivalentnata {ema sleduva deka i reaktivnite mo}nosti na asinhroniot motor se:

11111 sin IUmQ

21111 IXmq - na statorska namotka

2221

22222 '' IXmIXmq - na rotorska namotka

21 omm IXmq - na magnetnoto kolo

mqqqQ 211

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


143

Sl. 4.2. Energetski dijagram na asinhron motor

4.2. ELEKTROMAGNETEN MOMENT NA ASINHRON MOTOR

(po~eten moment, maksimalen moment i kriti~no lizgawe na asinhron motor)

Elektromagnetniot moment (EMM) na asinhroniot motor (ma{ina) se sozdava so vzaemnoto dejstvo me|u magnetniot fluks od strujata vo statorskata namotka i strujata vo rotorskata namotka.

2, IfM em

Elektromagnetnata mo}nost spored ekvivalentnata {ema e:

2222 cos EImPem

ememem Mp

fMP

2

2

2

22max2222

2

2

2222

2

cos222

cos

IkWff

mp

p

fIEmP

M wem

em

22max22max222 coscos

2

IkIWk

mpM Mwem

Izrazov za elektromagnetniot moment ne e mnogu prakti~en pri analizata na asinhroniot motor. Poradi toa se izveduva nov izraz za elektromagnetniot moment koj e funkcija od parametrite na ekvivalentnata {ema na asinhroniot motor.

emem

PM ;

22

2122

2122

22 '''

''

Is

RmI

s

rmI

s

rmPem

Ako ekvivalentnata {ema se posmatra kako elektri~no kolo:

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


144

222

111

2

22

111

12

''

''

XXs

rr

UI

221

2

21

12

''

''

XXs

RR

UI

kRRR '21 ; kXXX '21

''

''

' 21

221

2

21

12 I

XXs

rr

UI

Ako se vratime na izrazot za elektromagnetniot moment:

221

2

211

2211

''

2

'

XXs

rrf

s

rUmp

M em - od T {emata

221

2

211

2211

''

2

'

XXs

RRf

s

RUmp

M em

- od G {emata

Izraz za elektromagneten moment izrazen preku parametrite na T odnosno G ekvivalentnata {ema. Bidej}i parametrite na ekvivalentnite {emi R1, R2’, X1, X2’ ... Xm se konstantni golemini i zavisat od konstantata na ma{inata, izrazite za elektromagnetniot moment bilo preku T ili G {emata se funkcija samo od lizgaweto s.

sfM em

Sl. 4.3. Mehani~ka karakteristika na asinhrona ma{ina

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


145

Koga s = 1, n = 0 motorot trgnuva vo rabota so Mem = Mp. Ako vo izrazot za elektromagnetniot momet zamenime s = 1 sleduva deka:

2

212

211

22

11

''2

'

XXRRf

RUmpM p

21

22

1122

1

22

11

2

'

2

'

kkk

pZf

RUmp

XRf

RUmpM

- izraz za po~etniot moment

Za da se opredeli maksimalniot moment {to moè da go razvie motorot t.e. lizgaweto pri koe se dobiva maksimalen moment, se bara prv izvod na Mem po s i se izedna~uva na nula.

0ds

dMem ; 0'2

2222

1 k

ks

RXR

22

1

2 '

k

kXR

Rs

Ako ovaa vrednost na kriti~noto lizgawe sk ja zamenime vo izrazot za elektromagnetniot momet, toga{:

22111

211

max

22 kXRRf

UmpM

Znaej}i gi karakteristi~nite golemini na momentot na asinhroniot motor, moè da se odredat i karakteristikite na Pem na asinhroniot motor:

2211

211

max,

2 k

em

XRR

UmP

4.3. KLOSOVA RAVENKA NA ASINHRONA MA[INA Pri proektiraweto na elektromotoren pogon, treba da se znaat: karakteristikata na optova-ruvawe vo pogonot i soodvetno na nea, mehani~kata karakteristika M = f ( s ) {to treba da ja poseduva motorot. Od katalog se izbira pravilen motor, no proizvoditelite na motori naj~esto ne ja davaat mehani~kata karakteristika, a gi davaat Mn, sn, i kM = Mmax / Mn

Od izrazot za elektromagnetniot moment:

221

2

211

2211

''

2

'

XXs

RRf

s

RUmp

M em

221

2111

211

max

'22 XXRRf

UmpM

+ za motoren reìm- za generatoren reìm

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


146

2

2

21

2211

2

max '

'2

k

kem

Xs

RR

XRRs

R

M

M

22

1

2 '

k

kXR

Rs

; 22

12 '

kk

XRs

R

s

RR

s

R

s

Rs

s

RRR

M

M

k

kem

'2'

''2

21

2

2

2

1

212

max

kk

kk

k

kem

sR

R

s

s

s

s

R

R

s

R

R

sR

s

R

M

M

'

2

'

'

1'

'2

2

12

2

21

22

21

22

max

Za podednakvo zagrevawe na statorot i rotorot kaj dobro proektiranite asinhroni motori, vaì R1 = R2’. Od tuka sleduva:

kk

k

kem

ss

s

s

s

s

M

M

2

12

max

Ova pretstavuva Klosova formula, so koja moè da se konstruira mehani~kata karakteristika pri katalo{ki poznati podatoci na asinhroniot motor.

4.4. RABOTNI I MEHANI^KI KARAKTERISTIKI NA ASINHRON MOTOR

Vo rabotni karakteristiki spa|aat: 10 Zavisnost na brzinata n od poleznata mo}nost P2

20 Zavisnost na strujata {to motorot ja zema od mreà od poleznata mo}nost. I1= f (P2)

30 Zavisnost na dovedenata mo}nost od oddadenata P2 P1= f (P2)

40 Zavisnost na momentot M2 od P2: M2= f (P2)

50 Zavisnost na faktorot na mo}nost: cos = f (P2)

60 Zavisnost na koeficientot na polezno dejstvo: = f (P2)

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


147

Sl. 4.4. Rabotni karakteristiki na asinhron motor

Mehani~kata karakteristika e najva`na za asinhroniot motor. Dava zavisnost na momentot od brzinata na vrtewe na motorot: M= f ( n )

Sl. 4.5. Mehani~ka karakteristika na asinhron motor

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


148

5. KRU@EN DIJAGRAM NA ASINHRONA MA[INA Kruèn dijagram na asinhronata ma{ina pretstavuva geometrisko mesto na to~ki na vrvot na fazorot na strujata {to ma{inata ja zema od mreàta za lizgawa od 0 do . Kru`niot dijagram se izveduva od obidite na prazen od i kusa vrska i sluì za indirektno opredeluvawe na rabotnite karakterstiki: I1, P1, P2, cos, s, n, vo f (P2). Postoi uto~en kruèn dijagram vrz osnova na G – ekvivalentnata {ema i priblièn kruèn dijagram so direktno izvlekuvawe na ramkata na magnetizirawe bez zemawe vo predvid na faktorot . Redosled na konstrukcijata na kru`niot dijagram na asinhrona ma{ina detalno se raboti na ve`bi, so konkretni podatoci za zadaden asinhron motor.

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


149

6. PU[TAWE VO RABOTA NA ASINHRON MOTOR Pu{taweto vo rabota na asinhron motor odnosno nivnoto pokrenuvawe e mnogu vaèn proces na koj {to se posvetuva golemo vlijanie. Vo momentot na pu{tawe vo rabota koga brzinata n = 0, a s = 1 impedansata Z2 vo rotorskoto kolo ima minimalna vrednost koja {to e zna~itelno pomala od vrednosta {to ja ima vo nominalen reìm. Od ovie pri~ini vo momentot na pu{tawe vo rabota, strujata I1 ima mnogu golema vrednost koja e za 6 do 10 pati pogolema od nominalnata struja na motorot. Dokolku ne se prevzemat soodvetni merki za namaluvawe na ovaa udarna struja doa|a do silni strujni udari na mreàta koi predizvikuvaat varirawe na mre`niot napon poradi {to doa|a do golemi zagubi na energija vo mreàta. Za analiza na procesot na pu{tawe vo rabota na asinhron motor se voveduvaat slednite karakteristi~ni golemini: 10 Struen koeficient ki = Ip /In

20 Momenten koeficient kM = Mp /Mn 30 Karakteristikata ip = f ( t ) 40 Karakteristikata na energijata A = f ( t ) 50 Faktor na dobrota kd = kM / ki 60 Vreme na zaletuvawe na motorot, Tp [ s ] 70 Uredi za pu{tawe vo rabota Pri pu{tawe vo rabota na asinhron motor strujata na pu{tawe e:

p

pZ

UI

1 ; Zp - impedansa na pu{tawe

Sl. 6.1. Ekvivalentna {ema na asinhron motor pri pu{tawe vo rabora

Za brzina n = 0, lizgaweto s = 1

km

mp Z

ZZ

ZZZZ

'

'

2

21

2

212

211

22

11

''2

'

XXRRf

RUmpM p

21

22

11

2

'

p

pZf

RUmpM

Vo momentot na pu{tawe vo rabota na asinhron motor strujata Ip treba da e {to e mo`no pomala, a po~etniot moment Mp treba da e {to e mo`no pogolem za da se namali procesot na pu{tawe vo vremetraewe. Edinstven na~in za ova e da se vlijae na parametrite na ekvivalentnata {ema.

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


150

6.1. PU[TAWE VO RABOTA NA ASINHRON MOTOR SO

NAMOTAN ROTOR Pu{taweto vo rabota na asinhron motor so namotan rotor se izveduva so pomo{ na dodaten otpornik vo rotorskoto kolo odnosno so promena na otporot R2’ vo rotorskoto kolo na asinhroniot motor.

Sl. 6.2. Mehani~ka karakteristika na asinhron motor

Sl. 6.3.3. Pu{tawe vo rabota na asinron motor so namotan rotor

Asinhroni ma{ini _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


151

Sl. 6.4. Promena strujata na pu{tawe

6.2. PU[TAWE VO RABOTA NA ASINHRON MOTOR KAFEZNA NAMOTKA

6.2.1. Direktno pu{tawe vo rabota

Direktnoto pu{tawe vo rabota kaj kafeznite asinhroni motori e mo`no dokolku asinhroniot motor e proektiran i izveden za takva namena. Za vakov na~in na pu{tawe se koristat asinhroni motori koi {to se izvedeni so dvoen kafez ili so dlaboki kanali.

6.2.2. Pu{tawe vo rabota so pridu{nica Ovoj na~in na pu{tawe vo rabota ima poretka primena i se koristi samo dokolku toa go dozvoluva rabotnata ma{ina. Pri pu{taweto vo rabota so pridu{nica doa|a do zna~itelno namaluvawe na udarnata struja na vklu~uvawe, no istovremeno se namaluva i po~etniot moment, a so toa se zgolemuva vremetraeweto na procesot na pu{tawe vo rabota. Poradi namaluvawe na po~etniot moment mora da se ima vo predvid momentot na optovaruvawe za da ne nastane situacija Mp< Mt, pa da motorot voop{to nemoè da trgne vo rabota.

Sl. 6.5. Pu{tawe AM so pridu{nica

Pri pu{tawe vo rabota direktno na mreà bez pridu{nica, strujata na pu{tawe e:

22kk

mrp

Xr

UI

Pri vklu~ena pridu{nica od statorskata strana e:

22dkk

mrpp

XXr

UI

22

22

kk

dkk

pp

pi

Xr

XXr

I

Ik

kk

dkki Xr

XXrk

22

Ma{ini na ednonaso~na struja _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


152

Po~etniot moment pri direktno pu{tawe:

221

22

11

2

'

kk

pXrf

rUmpM

a po~etniot moment so pridu{nica e:

22

1

22

11

2

'

dkk

pXXrf

rUmpM

22

22

kk

dkk

pp

pM

Xr

XXr

M

Mk

= > 2iM kk

6.2.3. Pu{tawe vo rabota so avtotransformator

Naponot na asinhroniot motor e:

A

mrM k

UU

kA – koeficient na avto transformator

kA

mr

k

Mpm Zk

U

Z

UI

M

AkA

mr

AA

pmmrp I

kZk

U

kk

II

2,

11

2mrp UM 2

MpA UM

2A

p

pA kM

M

Sl. 6.6. Pu{tawe vo rabota na AM so avto transformator

Zna~i vo ovoj slu~aj na pu{tawe vo rabota na asinhroniot motor preku

avtotransformator, promenata i na po~etnata struja i na po~etniot moment e vo isti soodnos so 1 / kA .


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


153

7. SPECIJALNI ASINHRONI MA[INI

( kopirano )


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


154

8. REGULACIJA NA BRZINATA NA VRTEWE NA ASINHRON MOTOR 8.1. METODI ZA REGULACIJA NA BRZINATA Regulacijata na brzinata na asinhron motor ima mnogu golemo zna~ewe vo sovremenite elektromotorni pogoni. Brzinata na vrtewe na motorot mora da se prilagoduva na brzinata na rabotnata ma{ina i obratno. Vo odnos na regulacija na brzinata, ma{inite za ednonaso~na struja do skoro vreme imaa pogolema prednost vo odnos na asinhronite motori. No so razvojot na poluprovodni~kata tehnika poto~no se razvojot na energetskite preobrazuva~i, reguliranite asinhroni motori dobivaat pogolema primena vo sovremenite elektromotorni pogoni. Ova se dolì na nivnata poednostavna konstrukcija, poniska cena, a {to e pova`no poradi poednostavnoto i poeftinoto odrùvawe na asinhronite motori. Za definirawe na metodite za regulacija na brzinata trgnuvame od slednite izrazi:

snn 11 ; p

fn 1

1

60

221

2

211

2211

''

2

'

XXs

RRf

s

RUmp

M

s = f ( p, m1, f1, n1, R, X, R2’, X2’ )

Od ovde proizleguva deka regulacijata na brzinata moè da se vr{i na dva na~ina:

10 od statorska strana 20 od rotorska strana

Od statorska strana regulacijata na brzinata na asinhroniot motor moè da se vr{i:

- so promena na dovedeniot napon U1 - so promena na brojot na ~iftovi polovi - so promena na frekvencijata f1

Od rotorska strana regulacijata na brzinata moè da se vr{i:

- so promena na aktivniot otpor vo rotorskoto kolo R2, odnosno so dodavawe dopolnitelen aktiven otpor R2d

- so dodavawe na dopolnitelen induciran napon E2d vo rotorskata namotka.

8.2. REGULACIJA NA BRZINATA SO PROMENA NA DOVEDENIOT NAPON U1

Regulacijata so ovoj metod moè da se izvr{i so priklu~uvawe na asinhroniot motor preku regulacionen transformator preku koj se regulira naponot U1, ili so


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


155

pomo{ na energetski preobrazuva~ so koj se menuva oblikot i goleminata na dovedeniot napon na motorot.

Sl. 8.1. Regulacija brzinata na asinhron motor so promena na dovedeniot napo

Sl. 8.2. Mehani~ka karakteristika na AM pri promena na dovedeniot napon

8.3. REGULACIJA NA BRZINATA SO PROMENA NA BROJOT NA POLOVI 2p

So promena na 2p se menuva sinhronata brzina. So ovoj metod se vr{i diskontinuirana ili stepenesta regulacija na brzinata i pri toa asinhroniot motor mora da e so specijalna izvedba za ovaa namena.

snn 11 ; p

fn 1

1

60

Taa izvedba ja ovozmoùva promenata na brojot na ~iftovi na polovi so prespojuvawe na kraevite na statorskata namotka. Promenata na brojot na polovi moè da se izvede na pove}e na~ini:


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


156

10 so edna statorska namotka so mo`nost na prespojuvawe so broj na polovi p1 i p2

20 so dve odvoeni statorski namotki, ednata za broj na polovi p1, drugata za broj na polovi p2

30 so dve odvoeni namotki i sekoja od niv so mo`nost za prespojuvawe vo

dva razli~ni broja na polovi

pr: prva p1 = 2 i p2 = 4 , a vtorata p3 = 3 i p4 = 6 polovi

Ovaa izvedba e poznata kako Dalanderov spoj.

8.4. REGULACIJA NA BRZINATA SO PROMENA NA FREKVENCIJATA

Ovoj na~in na regulacija e najperspektiven na~in na regulacija, dava mo`nost za kontinuirana i neograni~ena regulacija na brzinata na asinhroniot motor kako nadole taka i nagore od nominalnata brzina.

snn 11 ; p

fn 1

1

60

pri toa p = const ( sekoga{ p e const ).

Ako motorot e priklu~en na konstanten napon U = const toga{:

Femw SBkWfEU 11111 44.4

Ako naponot U1 e razli~en od konstanten, toga{ pri promena na frekvencijata f1 nadole i magnetnata indukcija raste nagore, a so kvadratot na indukcijata se menuvaat zagubite vo magnetnoto kolo i ova pretstavuva nedostatok na ovoj na~in na regulacija. Za da se izbegne ovoj nedostatok pri ovoj na~in na regulacija so promena na frekvencijata f1 mora da se menuva i naponot, i pri toa da bide zapazena slednata zakonitost:

m

M

f

f

U

U '''

1

1

1

1

Poradi ovaa zakonitost uredot za regulacija e dosta sloèn i pri toa potrebni se dva energetski preobrazuva~i i toa, prvo ispravuva~, so koj {to se vr{i ispravuvawe na naizmeni~niot napon vo ednonaso~en, a potoa so pomo{ na invertor se vr{i promena na naponot vo naizmeni~en so koj se napojuva asinhron motor.


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


157

Sl. 8.3. Regulacija na brzinata na AM so promena na frekvencijata

8.5. REGULACIJA NA BRZINATA SO DODAVAWE DOPOLNITELEN OTPOR VO ROTORSKOTO KOLO

Pojavite pri ovoj na~in na regulacija kaj asinhroniot motor se isti kako i pri pu{taweto vo rabota kaj asinhron motor so dopolnitelen otpor vo rotorskoto kolo.

'

'''

2

2

r

rr

s

s d

Sl. 8.4. Mehani~ka karakteristika na AM pri regulacija na brzinata so dopolnitelen otpor vo rotorskoto kolo

So ovoj na~in na regulacija mo`na e samo regulacija nadolu od nominalnata

brzina, pri toa regulacijata e stepenesta, a ne kontinuirana. Prednosta e vo toa {to e eden od najeftinite na~ini na regulacija na brzinata na asinhron motor.

ispravuva~

invertor


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


158

8.6. REGULACIJA NA BRZINATA SO DODAVAWE NA INDUCIRAN NAPON VO ROTORSKOTO KOLO NA MOTOROT

Ovoj na~in na regulacija kako i prethodniot na~in na regulacija e moèn samo kaj asinhroni motori so namotan rotor. Mo`na e i izvedba so stepenesta i kontinuirana regulacija na brzinata vo zavisnost od na~inot na dodavawe na induciraniot napon E2d. Isto taka mo`na e regulacija i nagore i nadole od sinhronata brzina na motorot, vo zavisnost od nasokata na induciraniot napon E2d odnosno dali e E2d vo nasoka ili vo sprotivna nasoka od induciraniot napon E2 vo rotorskata namotka na asinhroniot motor.

Sl. 8.5. Regulacija na brzinata na asinhron motor so dodavawe na dopolnitelen induciran napon vo rotorot

regulacijanagore

regulacija nadole


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


159

S O D R @ I N A

I. MA[INI NA EDNONASO^NA STRUJA......................................................1 1. Princip na rabota i osnovni pojavi vo elektri~nite ma{ini na ednonaso~na struja ..................................................... .2

1.1. Princip na rabota ........................................................................................ .2 1.2. Aktivni delovi na ma{inite na ednonaso~na struja ............................ .4 1.3. Nominalni golemini na ma{inite na ednonaso~na struja .................. .5

2. Namotki na ma{inite na ednonaso~na struja ..................................................... .6 2.1. Osnovni poimi i podelba na namotkite na

ma{inite na ednonaso~na struja ............................................................. .6 2.2. Izvedbi na namotkite na ma{inite na ednonaso~na struja....................................................................................... .9

2.1.1. Prosta jamkasta namotka (PJN) ..................................................... .9 2.1.2. Prosta branovidna namotka (PBN) .............................................. 11 2.1.3. Sloèna jamkasta namotka (SJN) .................................................. 13 2.1.4. Sloèna branovidna namotka (SBN) ........................................... 15

3. Osnovni elektromagnetni pojavi vo ma{inite na ednonaso~na struja ........ 17 3.1. Izraz na induciran napon ........................................................................... 17 3.2. Elektromagneten vrtliv moment ............................................................... 28 3.3. Magnetni naponi i magnetno pole ............................................................ 20

3.3.1. Reakcija na induktot ........................................................................ 20 3.3.2. Popre~na i podol`na reakcija na induktot .............................. 26 3.3.3. Reakcija na induktot kaj generatorite

za ednonaso~na struja ........................................................................27 3.3.4. Reakcija na induktot kaj motorite

na ednonaso~na struja .......................................................................29 3.3.5. Vlijanie na reakcijata na induktot vrz rabotata na ma{inite

na ednonaso~na struja i sredstva za nejzino poni{tuvawe ..... 29 4. Komutacija vo ma{inite na ednonaso~na struja .................................................33

4.1. Osnovni poimi za komutacija ..................................................................... 33 4.2. Inducirani naponi i otpori vo sekcijata {to komutira ................... 34 4.3. Linearna otporni~ka komutacija .............................................................. 36 4.4. Nelinearna otporni~ka komutacija ......................................................... 37 4.5. Nelinearna komutacija ................................................................................ 39 4.6. Sredstvo za podobruvawe na komutacija .................................................. 41

5. Generatori na ednonaso~na struja ......................................................................... 43 5.1. Primena na generatorite za ednonaso~na struja ................................... 43 5.2. Podelba spored na~inot na vozbuduvawe ................................................. 43 5.3. Energetski bilans i energetski dijagram ............................................... 44 5.4. Karakteristiki na generatorite za ednonaso~na struja ..................... 46 5.5. Karakteristiki na generatorite za ednonaso~na struja

so nezavisna vozbuda ................................................................................... 46 5.5.1. Karakteristika na prazen od......................................................... 47 5.5.2. Karakteristika na optovaruvawe.................................................. 48


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


160

5.5.3. Nadvore{na karakteristika........................................................... 48 5.5.4. Regulaciona karakteristika........................................................... 49 5.5.5. Karakteristika na kusa vrska......................................................... 50

5.6. Karakteristiki na generatorite za ednonaso~na struja so paralelna vozbuda .................................................................................. 51 5.6.1. Karakteristika na prazen od.......................................................... 52 5.6.2. Karakteristika na optovaruvawe.................................................. 53 5.6.3. Nadvore{na karakteristika........................................................... 53 5.6.4. Regulaciona karakteristika........................................................... 53 5.6.5. Karakteristika na kusa vrska......................................................... 53

5.7. Karakteristiki na generatorite za ednonaso~na struja so seriska vozbuda ....................................................................................... 54

5.8. Karakteristiki na generatorite za ednonaso~na struja so me{ana vozbuda .......................................................................................54 5.8.1. Karakteristika na prazen od.......................................................... 54 5.8.2. Karakteristika na optovaruvawe.................................................. 55 5.8.3. Nadvore{na karakteristika........................................................... 55 5.8.4. Regulaciona karakteristika........................................................... 56

6. Motori na ednonaso~na struja ................................................................................ 57 6.1. Vidovi na motori na ednonaso~na struja spored

na~inot na vozbuduvawe ............................................................................. 57 6.2. Reverzibilnost na motorite na ednonaso~na struja ............................. 58 6.3. Energetski bilans i energetski dijagram ............................................... 59 6.4. Karakteristiki na motorite na ednonaso~na struja ............................ 60 6.5. Karakteristiki na motorite na ednonaso~na struja

so paralelna vozbuda .................................................................................. 62 6.5.1. Karakteristiki na pu{tawe vo rabota ....................................... 62 6.5.2. Rabotni karakteristiki ................................................................. 67 6.5.3. Mehani~ki karakteristiki ............................................................ 69 6.5.4. Regulacioni karakteristiki ......................................................... 70

6.6. Motori so seriska vozbuda .......................................................................... 73 6.6.1. Pu{tawe vo rabota i rabotni karakteristiki ......................... 73 6.6.2. Mehani~ki karakteristiki na seriskite motori ..................... 75 6.6.3. Regulirawe na brzinata na seriskite motori ........................... 75

6.7. Motori so me{ana vozbuda ......................................................................... 80 7. Specijalni ma{ini na ednonaso~na struja ......................................................... 81

7.1. Ma{ini so popre~no pole .......................................................................... 81 7.1.1. Princip na rabota ........................................................................... 81 7.1.2. Metadin transformator ................................................................ 81 7.1.3. Metadin generator ili Rozenbergov generator ....................... 83 7.1.4. Ampliting generator ...................................................................... 84

7.2. Elektroma{inski zasiluva~i so podol`no pole ................................. 86 7.2.1. Rotortrol ........................................................................................... 86 7.2.2. Reguleks ............................................................................................... 86

8. Dinami~ka analiza na ma{inite za ednonaso~na struja .................................. 87 8.1. Dinami~ka analiza na generatorite za ednonaso~na struja

so nezavisna vozbuda .................................................................................. 87 8.2. Dinami~ka analiza na motorite za ednonaso~na struja

so nezavisna vozbuda ................................................................................... 89


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


161

II. P[TA TEORIJA NA A[INITE NA NAIZMENI^NA STRUJA ....91 1. Inducirani naponi vo ma{inite na naizmeni~na struja .................................92

1.1. Inducirani naponi kaj provodnik pri harmoni~en oblik na poleto ................................................................... 92

1.2. Induciran napon vo edna navivka ............................................................. 93 1.3. Induciran napon vo edna sekcija, vo grupa na sekcii i

vo fazna namotka ........................................................................................ 94 1.4. Induciran napon pri nesinusoidalen oblik na

magnetnoto pole ..........................................................................................95 2. Namotki kaj ma{inite za naizmeni~na struja .................................................... 98

2.1. Op{t poim i definicija ............................................................................. 98 2.2. Koncentrirana ednofazna namotka so poln navoen ~ekor ................. 99 2.3. Ednofazna ednoslojna raspredelena namotka

so poln navoen ~ekor ............................................................................... 100 2.4. Trifazna ednoslojna namotka so poln navoen ~ekor ............................ 103 2.5. Dvoslojni namotki so poln i skusen navoen ~ekor

za trifazni ma{ini za naizmeni~na struja ........................................ 107 2.6. Dropkasti namotki ....................................................................................... 110 2.7. Dvoslojna dropkasta namotka za trifazna ma{ina

za naizmeni~na struja ................................................................................ 113 3. Magnetni naponi i magnetno pole vo ma{ini za naizmeni~na struja ...........115

3.1. Magneten napon i magnetno pole na ednofazna namotka ..................... 115 3.2. Magneten napon i magnetno pole na dvofazna ma{ina ........................ 117 3.3. Magneten napon i magnetno pole na trifazna ma{ina ........................ 119

III. ASINHRONI MA[INI................................................................................... 121 1. Princip na rabota, vidovi, izvedbi i nominalni golemini ........................... 122

1.1. Princip na rabota ........................................................................................ 122 1.2. Vidovi na asinhroni ma{ini ......................................................................124 1.3. Nominalni golemini na asinhroni ma{ini ........................................... 125

2. Trifazna asinhrona ma{ina pri nepodvièn rotor ........................................ 126 2.1. Reìm na prazen od ........................................................................................126 2.2. Reìm na kusa vrska ...................................................................................... 128

3. Trifazen asinhron motor pri vrtliv rotor ....................................................... 133 3.1. Osnovni pojavi pri vrteweto na rotorot ................................................133 3.2. Ekvivalentni {emi na asinhrona ma{ina .............................................. 136

3.2.1. T - ekvivalentna {ema ..................................................................... 136 3.2.2. G - ekvivalentna {ema ......................................................................138

4. Mo}nosti i momenti kaj asinhrona ma{ina ........................................................ 141 4.1. Bilans na mo}nosti i energetski dijagram ..............................................141 4.2. Elektromagneten moment na asinhron motor ......................................... 143 4.3. Klosova ravenka na asinhrona ma{ina .................................................... 145 4.4. Rabotni i mehani~ki karakteristiki na asinhron motor ...................146

5. Kruèn dijagram na asinhrona ma{ina .................................................................148 6. Pu{tawe vo rabota na asinhrona ma{ina ............................................................150

6.1. Pu{tawe vo rabota na asinhron motor so namotan rotor ...................151 6.2. Pu{tawe vo rabota na asinhron motor so kafezna namotka ...............151

6.2.1. Direktno pu{tawe vo rabota ......................................................... 151 6.2.2. Pu{tawe vo rabota so prigu{nica ...............................................151 6.2.3. Pu{tawe vo rabota so avtotransformator ................................ 152


_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


162

7. Asinhroni motori so kavezen rotor...................................................................... .153 7.1. Asinhron motor so obi~en kafezn ............................................................ .153 7.2. Asinhroni motori so izmestuvawe na rotorskata struja .....................154

7.2.1. Op{to ....................................................................................................154 7.2.2. Asinhroni motori so dlaboki kanali ...........................................155 7.2.3. Parametri na kafeznata namotka so dlaboki kanali ...............157

7.3. Asinhronen motor so dvoen kafez ..............................................................159 7.4. Sporeduvawe na razli~nite vidovi na

asinhroni motori so kusosvrzan rotor ..................................................161 8. Regulacija na brzinata na vrtewe na asinhron motor ........................................163

8.1. Metodi za regulacija na brzinata ...............................................................163 8.2. Regulacija na brzinata so dovedeniot napon ............................................163 8.3. Regulacija na brzinata so promena na brojot na polovi ........................164 8.4. Regulacija na brzinata so promena na frekvencijata ............................165 8.5. Regulacija na brzinata so dodavawe

dopolnitelen otpor vo rotorskoto kolo .............................................166 8.6. Regulacija na brzinata so dodavawe na induciran napon

vo rotorskoto kolo na motorot ...............................................................167