KOČENJE ASINHRONOG MOTORA

Transcript

1 KOČENJE ASINHRONOG MOTORA Razmatramo tri načina kočenja: 1. Rekuperativno;. Protivtrujno na dva načina; 3. Dinamičko ili kočenje jednomernom trujom.

2 1. Rekuperativno kočenje Pokazano je da ainhroni motor radi kao ainhroni generator (razvija negativan momenat) kada je brzina obrtanja veća od inhrone brzine (ω > ω ), odnono kada je klizanje negativno ( < 0). U režimu ainhronog generatora mehanička energija koja e pretvara u električnu predaje ( vraća ) e izvoru napajanja, ako ovaj može da primi.

3 Rekuperativno kočenje U opiani režim kočenja može e doći na dva načina: a) Ako e brzina motora poveća iznad inhrone. Tipičan primer u kolica a ainhronim pogonom na nizbrdici. b) Ako e inhrona brzina manji ipod trenutne brzine. Primeri u manjenje učetanoti napajanja, ili povećanje broja polova.

4 Rekuperativno kočenje Za realizaciju ovog kočenja nije potrebna dodatna oprema. PRIMENA: Kočenje kod pogona a potencijalnom prirodom opterećenja i u tacionarnom i u prelaznom režimu; Kočenje radi manjenja brzine kod regulianih pogona.

5 Rekuperativno kočenje Prikazane u dve tatičke karakteritike momenta (mehaničke karakteritike), u I-kvadrantu (motornom) i u II-kvadrantu (generatorkom), pri inhronim brzinama ω 1 i ω. Kretanje radne tačke na tatičkim karakteritikama kada e inhrona brzina trenutno manji a ω 1 na ω : Iz tacionarnog tanja, tačka (A), radna tačka e premešta u (B) na novoj karakteritici, zatim preko tačke praznog hoda (C), do novog tacionarnog tanja a manjom brzinom, tačka (D). Rekuperativno (generatorko) kočenje e ima na delu karakteritike od tačke (B) do tačke praznog hoda (C), pri inhronoj brzini ω.

6 Rekuperativno kočenje mehaničke karakteritike 4 3 moment [r.j.] D ω C A ω 1 m m m e <0 ω B brzina [r.j.]

7 Rekuperativno kočenje tatičke karakteritike truja truja [r.j.] B R =0, M, P Fe =0 1 D A ω ω C brzina [r.j.] ω

8 Rekuperativno kočenje tatičke karakteritike truja B P Fe =0 truja [r.j.] D C A 0.5 ω ω brzina [r.j.] ω

9 Statičke karakteritike nage uzete iz mreže (P ), mehaničke nage (P r ) i efektivne vrednoti truje ( I ) motora a kaveznim rotorom Snage [r.j.], truja [r.j.] P > 0; P < 0 P > 0; P > 0 P < 0; P < 0 P > 0; P < 0 r r brzina [r.j.] r r ω P Fe =0 P P r I

10 . PROTIVSTRUJNO KOČENJE Prvi način Ovo kočenje moguće je primeniti amo kod motora a namotanim rotorom. Otvaruje e uključivanjem velikog dodatog otpora u kolo rotora.

11 Protivtrujno kočenje (I način) mehaničke karakteritike Kočenje otpočinje prelakom iz tacionarnog tanja, tačka (A) u tačku (B). Pogon e može zautaviti ako e dobije M e (ω=0)< M m za lučaj reaktivne prirode opterećenja, tačka (C) na lici. Zautavljanje e može otvariti u lučaju da je otpor rotora prilagođen opterećenju pogona, tačka (E) na lici. Pogon e može reverirati do novog tacionarnog tanja u lučaju potencijalne prirode opterećenja, tačka (D) na lici.

12 Protivtrujno kočenje (I način) mehaničke karakteritike R rd =0 1.4 moment [r.j.] D C E m m A 0. R r +R rd brzina [r.j.] B ω

13 Protivtrujno kočenje (I način) tatičke karakteritike truja R rd = truja [r.j.] D C E A R r +R rd brzina [r.j.] B ω

14 . PROTIVSTRUJNO KOČENJE Drugi način Otvaruje e promenom mera obrtanja obrtnog magnetnog polja, promenom redoleda faza na tatoru. Ovaj način može e primenjivati i na motore a kaveznim rotorom. Na lici je prikazan primer protivtrujnog kočenja promenom redoleda faza kod motora a kratko pojenim rotorom koji pokreće potencijalno opterećenje.

15 Protivtrujno kočenje (II način) motora a kaveznim rotorom mehaničke karakteritike Kočenje otpočinje ukrštanjem dve faze na tatoru, uled čega e radna tačka premešta iz (A) u (B). Od tačke (B) do (C) imamo protivtrujno kočenje. Ubrzanje pogona a uprotnim merom obrtanja počinje od tačke (C) i traje do negativne inhrone brzine, tačka (D). Od tačke (D) do (E) ima e rekuperativno kočenje. U tački (E) natupa novo tacionarno tanje u režimu rekuperativnog kočenja.

16 Protivtrujno kočenje (II način) motora a kaveznim rotorom mehaničke karakteritike moment [r.j.] E D C m ko B A m m ω.4 3 brzina [r.j.]

17 Protivtrujno kočenje (II način) motora a kaveznim rotorom tatičke karakteritike truja truja [r.j.] C B Mora e naglaiti da je za vreme protivtrujnog kočenja (B do C) truja motora jako velika, veća od polazne! E D brzina [r.j.] A ω

18 Protivtrujno kočenje (II način) motora a namotanim rotorom mehaničke karakteritike Kod motora a namotanim rotorom ovaj način kočenja je povoljniji: 1. može e dobiti veći kočioni momenat;. truja motora e može ograničiti. Statičke karakteritike ilutruju primer a pogonom u kome je motor a namotanim rotorom. VAŽNA NAPOMENA: Kod protivtrujnog kočenja motor uzima energiju iz izvora (mreže), ova energija i energija kočenja pretvaraju e u toplotu u motoru i dodatom otporu rotora, ako ovaj potoji.

19 Protivtrujno kočenje (II način) motora a namotanim rotorom mehaničke karakteritike Kočenje otpočinje ukrštanjem dve faze na tatoru i itovremenim uključenjem velikog otpora u kolo rotora, prelazi e iz tačke (A) u tačku (B). Kočioni momenat koji e ada dobija je znatno veći nego u lučaju bez dodavanja otpora. Takođe, dodati otpor ograničava truju i omogućava da e veliki deo energije kočenja diipira (pretvara u toplotu) izvan motora. Protivtrujno kočenje e ima između tačaka (B) i (C). Od (C) do (D) imamo ubrzavanje a uprotnim merom obrtanja, u motornom režimu do inhrone brzine. Od tačke (D) do tačke (E) imamo dalje ubrzavanje pogona, u režimu rekuperativnog kočenja. Stacionarno tanje u tački (E) je u režimu rekuperativnog kočenja.

20 Protivtrujno kočenje (II način) motora a namotanim rotorom mehaničke karakteritike 3 moment [r.j.] E E 1 D C m ko B A m m ω U bilo kom trenutku u periodu rada između tački (C) i (D) može e iključiti (premotiti, kratko pojiti) dodati otpor, čime e povećava moment motora, a time i koeficijent ubrzanja. Utaljeno tanje koje e tada dobija je na manjoj brzini, tačka (E 1 ). 3 brzina [r.j.]

21 Protivtrujno kočenje (II način) motora a namotanim rotorom tatičke karakteritike truja 6 truja [r.j.] E E 1 D C A B ω Za vreme protivtrujnog kočenja (B do C) truja motora je velika, ali e može ograničiti odgovarajućim izborom vrednoti dodatog otpora. brzina [r.j.]

22 PRINCIP RADA: Kroz namotaje tatora proputi e jednomerna truja uled čega e u motoru obrazuje nepokretno magnetno polje. Ako e rotor obrće u njemu će e indukovati elektromotorna ila, odnono upotaviti truja koja će (čije će polje) a nepokretnim poljem obrazovati momenat koji e uprottavlja obrtanju, kočioni momenat. Mašina radi kao inhroni generator, pri čemu je induktor tator, indukt rotor, a potrošač omki otpor u kolu rotora. Odgovarajuće analitičke relacije za opiani režim mogu e dobiti ako e pođe od izraza za truju rotora. Pošto je učetanot napajanja tatora ada ω =0 dobija e izraz: N: 3. DINAMIČKO KOČENJE Kočenje jednomernom trujom Relativna brzina rotora je: j ωr M U Ir = R + j ω + M R ( λ ) r r r ωr = ω

23 Dinamičko kočenje - kočenje jednomernom trujom Analitički izraz za mehaničku karakteritiku motora je: N: M e Rr ω Rr M U Ir ω r ( Rr ) + ω ( λr + M) R = = Negativan predznak M e Može e pokazati da potoji rešenje jednačine: = 0 ω Odnono, da momenat motora pri brzini: ω p Rr = ± λ + M r ima ektremne vrednoti: M e 1 M U =± ( λr + M) R

24 Napon U je efektivna vrednot faznog napona napajanja tatora, ali kako je ω =0 trenutne vrednoti napona po fazama u: ω = 0 ua = U co( 0 ) ua = U ω = 0 b = ( ) b = u U co 10 u U / ω = 0 c = ( ) c = u U co 40 u U / PRAKTIČNO ovo bi značilo da e na fazu (a) tatora mora doveti jednomerni napon U a + krajem na početku, a - krajem na kraju faznog namotaja, dok e na faze (b) i (c) mora doveti jednomerni napon U /, a + krajem na krajevima, a - krajem na početku ovih faznih namotaja. Realizacija ovakvog trofaznog jednomernog napajanja bila bi vrlo ložena, a time i nepraktična, jer bi morali da rapolažemo a dva različita jednomerna izvora i morali bi nam biti dotupni vi krajevi tatorkih namotaja.

25 Dinamičko kočenje kočenje jednomernom trujom Moramo da U1 Sprega u ZVEZDU rapolažemo a dva različita jednomerna + U1 V1 W1 izvora i morali bi nam biti dotupni vi krajevi tatorkih namotaja. U W U V PE V U W Sprega u TROUGAO U1 V1 W1 U / U / W U V PE + V1 W1 +

26 Iti kočioni efekat može e potići i jednotavnim priključivanjem odgovarajućeg jednomernog napona (U dc ) na dva lako dotupna kraja tatora. Vrednot napona U dc koja će dati iti kočioni momenat kao i kod trofaznog jednomernog napajanja određuje e iz jednakih magnetopobudnih ila tatora, a zaviiće od prege (načina povezivanja namotaja) tatora. U dc U dc U dc U dc U dc Simetrično ikorišćenje ve tri faze.

27 Stator pregnut u zvezdu Magnetopobudna ila od trofaznog jednomernog napajanja je: U U F = N ( ) ( ) = N R 3 1 co 10 co 40 R Magnetopobudna ila koja e ima kada e jednomerni napon U dc dovede na dva ulazna kraja tatorkog namotaja je: F dc 3 U = N R dc F dc U dc N broj navojaka po fazi

28 Iz ulova jednakoti: F3 = F dc Dobija e: U = U dc 3 M e ω Rr M Udc 3 R r = + + ( R ) ω ( λ M) r Negativan predznak U cilju poboljšanja efikanoti kočenja mogu e korititi i druge prege (načini vezivanja) namotaja tatora. Na lici u prikazane mehaničke karakteritike motora u režimu dinamičkog kočenja.

29 Mehaničke karakteritike motora u režimu dinamičkog kočenja 3 I j R r R r1 ω I = ω = I n j I R < I j1 j < R r1 r moment [r.j.] 1 0 I j1 m m ω brzina [r.j.]

30 Pogodne mehaničke karakteritike mogu e otvariti podešavanjem vrednoti jednomernog napona, odnono truje i odgovarajućim dodatim otporom rotora (ako je motor a namotanim rotorom). Napomena: Izvedeni proračun ne uvažava zaićenje motora, uled koga e vrednot induktivnoti M može značajno menjati. Uvažavanje ovog efekta bitno bi komplikovalo proračune, ali e to zaićenje nekada u praki mora uzimati u obzir. Primer: Da bi kod motora nage 3kW makimalni momenat pri dinamičkom kočenju bio jednak prevalnom momentu na prirodnoj mehaničkoj karakteritici, jednomerna truja kojom e napaja tator mora biti koro dva puta veća od nominalne truje.