Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI Ενότητα 6: Εισαγωγή στους ασύγχρονους κινητήρες Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε
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
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» 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
Σκοποί ενότητας Γνωριμία με είδη κινητήρων και μετατροπή ενέργειας. 4
Περιεχόμενα ενότητας Είδη ασύγχρονων κινητήρων. Χρήση. Λειτουργία. 5
Κινητήρες εναλλασόμενου ρεύματος - AC Κινητήρες Δύο βασικές κατηγορίες AC κινητήρων: 1. Επαγωγικός ή ασύγχρονος κινητήρας. i. Τριφασικός (Βραχυκυκλωμένου κλωβού). ii. iii. Τριφασικός (Δακτυλιοφόρου δρομέα). Μονοφασικός. 2. Σύγχρονος κινητήρας. 3. Κινητήρας με συλλέκτη (Universal ή AC Commutator Motor). 6
Επαγωγικοί κινητήρες + Το χαμηλότερο κόστος. + Στιβαρή-ανθεκτική κατασκευή. + Μικρές απαιτήσεις συντήρησης μεγάλη διάρκεια ζωής. + Μεγαλύτερη ισχύ με μικρότερο όγκο-βάρος. Χαμηλός συντελεστής ισχύος σε μικρές ταχύτητες. Μεγάλο ρεύμα εκκίνησης. Δυσκολία σε μεταβλητές ταχύτητες (απαιτείται σύστημα με αντιστροφέα) (χρήση κυρίως σε σταθερής ταχύτητας εφαρμογές π.χ. Ανεμιστήρες, αντλίες). 7
+ Υψηλή απόδοση. Σύγχρονοι κινητήρες + Ελεγχόμενος συντελεστής ισχύος. + Χαμηλό ρεύμα εκκίνησης (σε σχέση με βραχ.κλπ.). Μεγαλύτερο κόστος από βραχ. Κλωβού. Χαμηλή ροπή εκκίνησης. Απαιτείται κύκλωμα διέγερσης. 8
AC Κινητήρες (Γενικά) (1) Σχήμα 1. Κατανομή κινητήρων στην αγορά, Πηγή : «Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας», Ντοκόπουλος Π. Εκδόσεις Ζήτη. Κυριαρχία των 3φ επαγωγικών κινητήρων στις πωλήσεις (Ε.Ε. 2006). 9
AC Κινητήρες (Γενικά) (2) Σχήμα 2. Μεγέθη ασύγχρονων κινητήρων, Πηγή : «Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας», Ντοκόπουλος Π. Εκδόσεις Ζήτη. Κυρίαρχα μεγέθη έως 0,75-75kW. 10
Επαγωγικοί ή ασύγχρονοι ηλεκτρικοί κινητήρες (1) Με διαφορά οι πιο διαδομένοι κινητήρες στην περιοχή 1-150kW, χρησιμοποιώντας το 90% της ενέργειας που καταναλώνουν όλοι οι κινητήρες στην περιοχή αυτή. Συνήθως πρόκειται για 3φ κινητήρες. Υπάρχουν και 1φ, που όμως είναι ακριβότεροι, λιγότερο αποδοτικοί σε εφαρμογές χαμηλής ισχύος (π.χ. σε οικιακές συσκευές). 11
Επαγωγικοί ή ασύγχρονοι ηλεκτρικοί κινητήρες (2) Σχήμα 3. Απλό λειτουργικό διάγραμμα, Πηγή : «Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας», Ντοκόπουλος Π. Εκδόσεις Ζήτη. Αρχή λειτουργίας ενός ηλεκτροκινητήρα 12
Επαγωγικοί ή ασύγχρονοι ηλεκτρικοί κινητήρες (3) Σχέσεις ισχύος σε έναν ηλεκτροκινητήρα Αυτό που μπαίνει είναι ηλεκτρική ισχύς: P = 3 V πολ Ι γρ cos. Αυτό που βγαίνει είναι μηχανική ισχύς: P m = Tω m. Απώλειες: P loss = P P m. 1HP = 0,746 kw = 746 W. 13
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος, «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Σύγχρονη Παιδεία. Chapman S., Electrical Machinery Fundamentals, Fourth Edition, McGraw-Hill Inc.. «Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας», Ντοκόπουλος Π. Εκδόσεις Ζήτη. 14
Τέλος Ενότητας.
Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Πουλάκης. «Ηλεκτρομαγητισμός». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: URL. 16
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 17
Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 18
Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες: 1. Ντοκόπουλος Π. (2006). «Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας». Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη. 2. Σκραπαρλής Ν., Μολασιώτης Β., Τσιαμήτρος Δ. (2013). «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Σύγχρονη Παιδεία. 3. Chapman S. (2009). Electrical Machinery Fundamentals, Fourth Edition, McGraw-Hill Inc. 19