Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Εργαστήριο

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Εργαστήριο Ενότητα 2: Μέθοδοι Eκκίνησης Tριφασικών Aσύγχρονων Kινητήρων Ηρακλής Βυλλιώτης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί Ενότητας Στη 2 η Eργαστηριακή Eνότητα ο φοιτητής μελετά και κατανοεί μέσα από πειράματα τους τρόπους εκκίνησης των ασύγχρονων τριφασικών κινητήρων. 4

5 Περιεχόμενα Ενότητας Εκκίνηση Τριφασικών Ασύγχρονων Κινητήρων Εκκίνηση Τριφασικών Ασύγχρονων Κινητήρων Απ ευθείας εκκίνηση Εκκίνηση με αντιστάσεις στον στάτη Εκκίνηση με αυτομετασχηματιστή Εκκίνηση με διακόπτη αστέρα - τριγώνου Εκκίνηση με αντιστάσεις στον δρομέα 5

6 Ασύγχρονων Κινητήρων - 1 Η εκκίνηση των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων βραχυκυκλωμένου δρομέα, μπορεί να επιτευχθεί με έναν από τους παρακάτω τρόπους. Απ ευθείας εκκίνηση Εκκίνηση με αντιστάσεις στον στάτη Εκκίνηση με αυτομετασχηματιστή Εκκίνηση με διακόπτη αστέρα - τριγώνου Εκκίνηση με αντιστάσεις στον δρομέα Με ρύθμιση του λόγου V/f. 6

7 Ασύγχρονων Κινητήρων - 2 Απ ευθείας εκκίνηση: Σχήμα 1.1: Συνδεσμολογία απ ευθείας εκκίνησης 7

8 Ασύγχρονων Κινητήρων - 3 Ο απλούστερος τρόπος εκκίνησης τριφασικών κινητήρων, είναι η απ ευθείας εκκίνηση με τη χρήση μόνο ενός απλού τριπολικού διακόπτη, Σχ Η μέθοδος αυτή, εφαρμόζεται σε ορισμένες περιπτώσεις στη βιομηχανία και κυρίως για κινητήρες μικρής ισχύος μέχρι 1,5 2 KW. Υπάρχουν περιπτώσεις όμως, όπου η ΔΕΗ επιτρέπει την απευθείας εκκίνηση κινητήρων μεγαλύτερης ισχύος (βλέπε κανονισμό ΔΕΗ), τόσο στη χαμηλή όσο και στη μέση τάση. Πλεονεκτήματα: Απλή μέθοδος, υψηλή ροπή εκκίνησης. Μειονεκτήματα: Μεγάλο ρεύμα εκκίνησης. 8

9 Ασύγχρονων Κινητήρων - 4 Εκκίνηση με αντιστάσεις στο στάτη: Για την εκκίνηση με αντιστάσεις στο στάτη, χρησιμοποιείται εκκινητής που αποτελείται από τρεις αντιστάσεις, οι οποίες παρεμβάλλονται στον κύκλωμα που τροφοδοτεί το στάτη του τριφασικού κινητήρα, Σχ

10 Ασύγχρονων Κινητήρων - 5 Σχήμα 1.2: Συνδεσμολογία εκκίνησης με αντιστάσεις στο στάτη 10

11 Ασύγχρονων Κινητήρων - 6 Ο κινητήρας μ αυτόν τον τρόπο, ξεκινάει με ελαττωμένη τάση και συνεπώς και με ελαττωμένη ένταση. Προοδευτικά όσο αυξάνεται η ταχύτητα του κινητήρα, αφαιρούνται σταδιακά οι αντιστάσεις, έως ότου ο κινητήρας αποκτήσει τις κανονικές στροφές, οπότε ο εκκινητής τίθεται εκτός λειτουργίας. 11

12 Ασύγχρονων Κινητήρων - 7 Σχήμα 1.3: Συνδεσμολογία εκκίνησης με αυτομετασχηματιστή 12

13 Ασύγχρονων Κινητήρων - 8 Εκκίνηση με Αυτομετασχηματιστή: Για την εκκίνηση μεγάλων ασύγχρονων κινητήρων βραχυκυκλωμένου δρομέα, χρησιμοποιείται συνήθως τριφασικός αυτομετασχηματιστής, που συνδέεται σύμφωνα με το σχ. 1.3 Με τη μέθοδο αυτή, μας δίνεται η δυνατότητα να έχουμε ελαφρώς μεγαλύτερη ροπή εκκίνησης απ ότι στην εκκίνηση με αντιστάσεις στο στάτη. Με τον αυτομετασχηματιστή η πλήρης τάση παρέχεται κλιμακωτά, αφού ο κινητήρας έχει φτάσει την ονομαστική του ταχύτητα. 13

14 Ασύγχρονων Κινητήρων - 9 Εκκίνηση με Διακόπτη Αστέρα - Τριγώνου: Σ αυτή την αρχή, βασίζεται και η αρκετά απλή και διαδεδομένη μέθοδος εκκίνησης των κινητήρων με διακόπτη αστέρα - τρίγωνο (Υ/Δ), που κυρίως εφαρμόζεται σε μικρής και μέσης ισχύος κινητήρες, Σχ

15 Ασύγχρονων Κινητήρων - 10 Σχήμα 1.5: Συνδεσμολογία εκκίνησης με διακόπτη Υ/Δ 15

16 Ασύγχρονων Κινητήρων - 11 Μέσω του διακόπτη Υ/Δ, για την εκκίνηση του κινητήρα, ο στάτης συνδέεται κατά αστέρα, Σχ. 1.6 (α), ενώ για τη κανονική λειτουργία του, κατά τρίγωνο, Σχ. 1.6 (β). Σχήμα 1.6: Σύνδεση των φάσεων του τυλίγματος του στάτη (α) κατ αστέρα, (β) κατά τρίγωνο 16

17 Ασύγχρονων Κινητήρων - 12 Αν η εκκίνηση του κινητήρα γίνονταν χωρίς διακόπτη Υ/Δ, αλλά με απ ευθεία ζεύξη των τριών φάσεων σε τρίγωνο, το ρεύμα που θα διέρρεε το τύλιγμα κάθε φάσης, θα δίνονταν από τη σχέση: I ϕ = V Z Όπου: V = Η πολική τάση του δικτύου και Ζ = Η σύνθετη αντίσταση ανά φάση του στάτη του κινητήρα. 17

18 Ασύγχρονων Κινητήρων - 13 Συνεπώς η ένταση του ρεύματος στο δίκτυο θα ήταν: I = 3I = ϕ 3V Z Τώρα που η εκκίνηση του κινητήρα γίνεται με σύνδεση των φάσεων σε αστέρα, σε κάθε φάση επικρατεί μειωμένη τάση, ίση με: V ϕ = V 3 18

19 Ασύγχρονων Κινητήρων - 14 Άρα η ένταση του ρεύματος κάθε φάσης, θα είναι: I Y Vϕ V 1 = = Z 3 Z IY 1 I = IY = I 3 3 Δηλαδή, η ένταση του ρεύματος την οποία ο κινητήρας απορροφά από το δίκτυο στην εκκίνηση με ζεύξη σε αστέρα, είναι το 1/3 από την ένταση του ρεύματος που απορροφά με απ ευθείας ζεύξη με τρίγωνο. 19

20 Ασύγχρονων Κινητήρων - 15 Εκκίνηση με μεταβολή της αντίσταση του δρομέα: Στη μέθοδο αυτή, συνδέουμε εξωτερικές ωμικές αντιστάσεις (Rε) στο τύλιγμα του δρομέα, εφόσον βέβαια ο κινητήρας είναι δακτυλιοφόρος. Σχήμα 1.8: Συνδεσμολογία εκκίνησης με μεταβολή της αντίσταση στο δρομέα. 20

21 Τέλος Ενότητας