GUBICI ENERGIJE U DINAMIČKIM STANJIMA ASINKRONOG STROJA

Transcript

1 GUBICI ENERGIJE U DINAMIČKIM STANJIMA ASINKRONOG STROJA Dinamička tanja: ZALET REVERZIRANJE PROTUSTRUJNO KOČENJE Pretpotavka: Trenutno u završene električne prijelazne pojave; Jednadžba gibanja: d ω M m M t + J dt Prazni hod, zalet od n 0 do n n T em >> T el EMP M M + M zbog M 0, m t u t dω M m J ω ω( ), d ω ω d, dt M dt Jω d / ω m M ω dt m P dt okr Jω d Jω d

2 P okr u gubici u rotorkom krugu Pel Pokr Gubici energije u rotorkom krugu će biti: el ω ω P dt J d J d Ael Jω ( ) (), 0 U praznom hodu za zalet od do, gubici energije u rotorkom krugu će biti: A el Jω A el A kinetičko Gubici u jednaki kinetičkoj energiji

3 Ukupna energija dovedena rotoru u proceu zaleta od klizanja do klizanja je: t t rot okr m ω ω t t A P dt M dt J d A Jω ( ) () rot, 0 Ako je zalet u praznom hodu, a ukupna energija dovedena rotoru je A rot Jω 3

4 Rezime za prazni hod, do 0 Ukupna energija dovedena rotoru : A Jω Jω Energija pretvorena u gubitke u namotu : el A Kinetička energija rotirajućih maa: Ak Jω Jω Jω 4

5 REVERZIRANJE Klizanje i brzina vrtnje pri reverziranju motora - reverziramo li motor, 0 5

6 Gubici energije pri reverziranju neopterećenog motora U trenutku nakon zamjene dviju faza rotor e vrti brzinom n, a okretno polje +n Prema formuli () bit će, : a) gubici u trujnom krugu rotora: 0 b) dovedena energija rotoru: c) promjena kinetičke energije: A Jω ( ) Jω ( 0) 4 Jω 4A el k A Jω ( ) Jω, Δ A Jω ( 0) Jω ( 0) 0 K 6

7 Protutrujno kočenje neopterećenog motora Motor e koči od klizanja (prazni hod) do klizanja (zautavljanje) Gubici energije u rotorkom krugu: 0 Ael Jω ( ) Jω ( ) 3 Jω 3 AK Gubici u jednaki trotrukoj kinetičkoj energiji Energija dovedena rotoru: A Jω ( ) Jω ( ) Jω Promjena kinetičke energije: Δ AK Jω 3 Jω Jω Gubici u trujnom krugu rotora pokrivaju e iz mreže i kinetičke energije rotirajućih maa 7

8 Gubici opterećenog motora Ako u dinamičkim tanjima zaleta, reverziranja i kočenja potoji i opterećenje na oovini motora računamo gubitke: dω d Mu Mm Mt J Jω dt dt d dt J ω / M mω, M M t t m m M ω dt J ω t Mmd M M M m Peldt Ael Jω d M m Mt m t,, (3) Analitička rješenja u moguća ako e pojednotave izrazi za momentnu karakteritiku motora i opterećenja Iz izraza (3) e vidi da će gubici energije u dinamičkim tanjima opterećenog motora biti još veći od gubitaka neopterećenog motora 8

9 Formalni prikaz gubitaka energije u dinamičkim tanjima zaleta, reverziranja i kočenja ainkronog neopterećenog motora U koordinatnom utavu brzina ω umnožak Jω površina obuhvaćena oima je Jω Za puni zalet od ω 0 do ω ω A Jω energija privedena rotoru AK Jω Od toga je AK Jω, a gubici u rotorkom krugu AZ Jω ( AZ Ael) 9

10 Prazni hod - zalet Ukupna površina AK Jω ω ω Kinetička energija AK Jω AK Jω Izgubljena energija u rotoru AZ Jω Općenito AZ Ael Jω( ) 0

11 Prazni hod protutrujno kočenje AZ Ael Jω( ) Jω( ) 3 Jω To je površina određena pravcem kroz ihodište, pravcem ω kont i pravcem Jω kont

12 Prazni hod - reverziranje Ar Ael Jω ( ) Jω ( 0) 4 Jω ω ω Gubitke predtavlja površina omeđena pravcima Jω kont, ω kont ihodište Jω i pravcem kroz

13 Gubici u tatorkom namotu za trajanja dinamičkih tanja Zanemarimo li u nadomjenoj hemi trofaznog ainkronog motora truju praznog hoda (poprečna grana) bit će gubici u tatorkom namotu : ( I je tatorka truja I rotorka preračunta na tator) ' R R P 3I R 3I R 3 I R, ' ' ' ' ' ' R R R P P R el ' ' ' el el, R R ( četo R,,4 R ), A I A I ' Ukupni gubici u namotima tatora i rotora u prijelaznim pojavama mogu e računati: A A A el el + el 3

14 Primjer računanja gubitaka u prijelaznoj pojavi zaleta a motora (približni rezultat) Motor 0kW; 400V; 50Hz; 440 o/min; η 0,85; M max,5nm; M K,8Nm; J 0,3kgm zalijeće e bez tereta Izračunati trajanje zaleta i gubitke energije za zalet Srednji moment u zaletu,5 +,8 Mr Mn,5 Mn, M n 30 3,7 Nm, 440 π M 85,3 Nm r Trajanje zaleta ω0 57 tz J 0,3 0,65 M 85,3 r 4

15 Rotorki gubici u zaletu Statorki gubici u zaletu Ukupni gubici za zalet Ael Jω0 0, W A A ( R R ) ' el el A A 7394 W el el Gubici u nazivnom pogonu u trajanju od 0,65 η 0,85 Pg Pn 0 3,59 kw, η 0,85 A P t 3,59 0,65 58,3 W g g Omjer energija gubitaka zaleta i tacionarnog tanja u trajanju od 0,65 Ael Azaleta 7 394,7 A A 58 g pogona 5

16 Zaključci: Na gubitke energije u rotorkom krugu u prijelaznim pojavama zaleta, reverziranja i kočenja nemaju utjecaja: - mehaničke karakteritike motora, - trajanje prijelaznih pojava, - parametri nadomjene heme motora J Jedini je utjecaj momenta tromoti i brzine do koje treba zaletjeti rotor ω EMP

17 Načini manjenja gubitaka u dinamičkim tanjima: Zamjena kokovitog zadavanja konačne brzine vrtnje potepenim podizanjem vrtnje: - primjenom polno preklopivih motora, - potepenim podizanjem napona, - regulacijom porata brzine od mirovanja do konačne brzine Smanjenje momenta tromoti izborom odgovarajućeg motora i reduktora ili npr zamjena motora a dva manja motora pola nage, 3 Izbjegavati protutrujno kočenje, zamijeniti ga dinamičkim kočenjem ili mehaničkom kočnicom EMP

18 Polno preklopivi dvobrzinki motor ušteda ' A z '' A z Uključimo motor na manju brzinu (zadali mo ' mu ω ), gubici u namotu rotora u A z, a zatim ga prepojimo na ω (višu brzinu) Gubici u '' namotu na višoj brzini u A z Razlika između površine Az Jω ' '' i ume A + A je ušteda z z Koji je optimalni omjer polno preklopivog motora (za najveću uštedu) ω ω ω A A + A A ( ) + A ( ) ' '' zp z z z z ω ω ω ω A + z [( ) ( ) ] () ω ω Derivacijom izraza () po omjeru brzina ( ) i izjednačenjem nulom dobijemo ω ω EMP ω ω Najveća je ušteda kada je ω 0,5ω, a ušteda je Au Az, tj gubici e reduciraju na pola 8

19 Potepeno podizanje napona i frekvencije Itomjerni pogon, napon zadajemo u koracima Ušteda Gubici pri pokretanju itomjernog pogona zadavanjem napona u 5 tupnjeva Kontinuiranim podizanjem napona (iz izvora kojem možemo regulirati napon) gubici pokretanja e mogu manjiti teoretki do nule EMP

20 Zašto je ova ušteda važna? Bit ove uštede je najčešće manjenje zagrijanja rotora, tj povećavanje poobnoti motora da vladava velike momente tromoti Za višebrzinke motore (više od dva namota) dobije e omjer brzina takav da u koraci među njima jednaki, tj ako je motor trobrzinki koraci u 3,, ili općenito korak ω ω ( m ) ω,,, ω m m m 0 EMP 07-08

21 Zaključci: U dinamičkim tanjima u gubici energije u rotoru znatno veći nego u tacionarnim tanjima Ovie o razini zadane brzine vrtnje na početku prijelazne pojave, odnono pogonkog zahvata Ako na početku prijelazne pojave itomjernog motora zadamo konačnu brzinu narinutim itomjernim naponom, bit će gubici u prijelaznim tanjima određeni zadanim naponom Ako ainkronom motoru mijenjamo broj pari polova možemo utjecati na veličinu gubitaka u dinamici Promjenom frekvencije i napona određujemo konačnu brzinu, pa time utječemo na manjivanje gubitaka u dinamičkim tanjima Umetanjem otpora u rotorki krug ainkronog motora ne manjujemo gubitke u dinamici, već ih izvlačimo iz rotora da e manji zagrijanje rotora Bitan je način na koji e mijenja dinamičko tanje, potepeno u koracima, ili odjednom, naglo za cijelu promjenu tanja