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 07-08 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
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
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
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
REVERZIRANJE Klizanje i brzina vrtnje pri reverziranju motora - reverziramo li motor, 0 5
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
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
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
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
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
Prazni hod protutrujno kočenje AZ Ael Jω( ) Jω( ) 3 Jω To je površina određena pravcem kroz ihodište, pravcem ω kont i pravcem Jω kont
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
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
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, 3 0 0 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
Rotorki gubici u zaletu Statorki gubici u zaletu Ukupni gubici za zalet Ael Jω0 0,3 57 3697 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
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 07-08 6
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 07-08 7
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 07-08 ω ω Najveća je ušteda kada je ω 0,5ω, a ušteda je Au Az, tj gubici e reduciraju na pola 8
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 07-08 9
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,, 3 3 3 ili općenito korak ω ω ( m ) ω,,, ω m m m 0 EMP 07-08
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