Aandrijfsystemen: Motoren VTI Brugge F. Rubben, ing.
-
Upload
sterre-lambrechts -
Category
Documents
-
view
225 -
download
3
Transcript of Aandrijfsystemen: Motoren VTI Brugge F. Rubben, ing.
Aandrijfsystemen: Motoren
VTI Brugge
F. Rubben, ing.
Aandrijfmethoden
Hydraulica Pneumatica Elektriciteit (motoren)
Continu regelbaar Ja Ja Ja
Trage rechtlijnige beweging (grote kracht)
Zeer goed Mogelijk Mogelijk
Snelle rechtlijnige beweging Mogelijk Zeer goed Mogelijk
Roterende beweging Eenvoudig te realiseren Eenvoudig te realiseren Zeer goed
Explosieve omgeving? Mogelijk Zeer goed Mogelijk
positienauwkeurigheid goed Slecht Zeer goed
Kostprijs energie en installatie
hoog Zeer hoog ‘Laag’
Intelligente besturing? matig matig Zeer goed en goedkoop
Veiligheid goed goed goed
Energie-dichtheid Zeer hoog gering Gering
energiebeschikbaarheid Zeer slecht goed Zeer goed
rendement slecht slecht hoog
Bron: Elektrische aandrijftechniek – dr.ir. R. D’hulster
Keuze Motor?
Parameters bij bepalen van de Motor? Spanning en frequentie?
Type Motor? Vermogen en Snelheid? Dynamisch Regelgedrag? Belastingsprofiel? Type behuizing? Afmetingen? Montagemogelijkheden? Omgevingsfactoren? Aankoopprijs? Onderhouds- en energiekosten?
pK?
1pK = 746W
5000W = ………..pK
2pK’tje = …………W
Soorten Elektrische Motoren
Soorten Elektrische Motoren
Soorten Elektrische Motoren
INDUCTIEMOTOREN (3F)
Synchrone vs Asynchrone motoren Draaiveld
Slip, poolparen, frequentie
Types asynchrone motoren Hoe loopt kooirotor aan?
TN-curve ASM: eigenschappen Invloeden op de TN-curve => effecten in labo Hoe TN-curve (motor dus) GEWENST beïnvloeden?
In the picture: FREQUENTIEREGELAAR In the picture: niet perfect net…
INDUCTIEMOTOREN (3F)
Synchrone vs Asynchrone motoren Draaiveld
Slip, poolparen, frequentie
Types asynchrone motoren Hoe loopt kooirotor aan?
TN-curve ASM: eigenschappen Invloeden op de TN-curve => effecten in labo Hoe TN-curve (motor dus) GEWENST beïnvloeden?
In the picture: FREQUENTIEREGELAAR In the picture: niet perfect net…
Inductiemotoren: ASM vs SM?
What’s in a name?
ASM:
SM:
STATOR HEEFT DEZELFDE BOUW.ONTSTAAN Draaiveld?
Bouw inductiemotor?
Inductiemotoren: stator
Statorwikkelingen zijn 120° verschoven!!!
> 3fase spanningen aangesloten
> Rond stroomvoerende windingen ontstaat een magnetisch veld
> Door variërende spanningen (en dus stromen) ontstaat er een draaiveld.
Inductiemotoren: stator
Bron: http://www.elektromotorendevier.nl/elektromotoren.php
Inductiemotoren: DRAAIVELD
Theorie in bundel!
Inductiemotoren: DRAAIVELD
Vereenvoudigde voorstelling:
Snelheid draaiveld:Synchrone snelheid
Ns = 60 * f / pEenheid: [trn/min] f: aangelegde frequentiep: aantal poolparen
Inductiemotoren: DRAAIVELD
Voorbeeld. f p Ns
50 1 3000
50 2
50 3
70 2
40 4
60 1
60 2
Inductiemotoren: DRAAIVELD
Slip? Asynchrone motor: rotor draait niet zo snel als
het magnetisch veld in de stator.
Ns <> Nr verschil in % uitgedrukt
Ns
NrNss
De slip
Oefeningen.
Motor draait op 1350 trn/min. Als er 2 poolparen zijn, wat is de slip bij 50Hz?
Zelfde motor als hierboven, die stilstaat. Bereken nu de slip.
Zelfde motor als hierboven, wat is de slip bij 60Hz?
Zelfde motor als hierboven, hoe groot is de slip bij 1500trn/min?
Zelfde motor als hierboven, hoe groot is de slip als de motor op 1600 trn/min draait?
INDUCTIEMOTOREN (3F)
Synchrone vs Asynchrone motoren Draaiveld
Slip, poolparen, frequentie
Types asynchrone motoren Hoe loopt kooirotor aan?
TN-curve ASM: eigenschappen Invloeden op de TN-curve => effecten in labo Hoe TN-curve (motor dus) GEWENST beïnvloeden?
In the picture: FREQUENTIEREGELAAR In the picture: niet perfect net…
3f ASM: bouw rotor
KooiankerofKooirotor
Sleepringanker
Kortgesloten staven vormen een kooi. Rotoraansluitingen bereikbaar van buitenaf.
KA DASM
Staven liggen schuin.Reden?
Vorm rotorstaven varieert.Doel?
Krijgen van andere motorkarakteristieken.
SA DASM
3 extra aansluiting bij motorRotor belasten met R’n?
Andere motorkarakteristiek…
Bron: http://users.skynet.be/kevin.vangenechten/
SA DASM
3f ASM: Aanzetten kooirotor
Stator: 3fase spanningen aangesloten Rond stroomvoerende windingen ontstaat een magnetisch
veld Door variërende spanningen (en dus stromen) ontstaat er een
draaiveld.
Rotor: Staat stil! Magnetisch veld beweegt t.o.v. een geleider. ° inductiespanning in de geleiders. In die geleiders (‘kort’gesloten) ° inductiestromen Stroomvoerende geleider in magnetisch veld: °FL. Elkaar versterkende krachten rond een as: ° Koppel (M of T) Motor begint te draaien. (Mm > Mlast)
Mmot > Mlast? Aanzetten motor Motor versnelt
tot Mmot < Mlast Motor vertraagt
Tot Mmot > Mlast Motor versnelt
… tot evenwicht
dt
dJMM lastmot
INDUCTIEMOTOREN (3F)
Synchrone vs Asynchrone motoren Draaiveld
Slip, poolparen, frequentie
Types asynchrone motoren Hoe loopt kooirotor aan?
TN-curve ASM: eigenschappen Invloeden op de TN-curve => effecten in labo Hoe TN-curve (motor dus) GEWENST beïnvloeden?
In the picture: FREQUENTIEREGELAAR In the picture: niet perfect net…
TN-curve
IN-curve
Nss=0
N = 0S = 1
NS
i
T
Praktische problemen TN?
5. Aanzetten van een ASM
Bij aanzet: Relatief groot koppel, maar ook grote stroom. Hoge stroom vaak ongewenst.
Beperken van de stroom bij aanzetten van ASM!
Oplossingen? Verlagen statorspanning (U daalt > I daalt ook)
Ster-driehoek Transformator Softstarter
Gebruiken rotorweerstanden (SA-motoren!!!)
5.0. Probleemschetsing
Nss=0
N = 0S = 1
NS
i
T
WerkingsgebiedStroom aanvaardbaar
Aanzetstroom:Zéér groot…
InomTnom
5.1. Ster-driehoek
Nss=0
N = 0S = 1
NS
i
T
D
D
St
St
T last1
T last2
Bij belasting 1 is dit geen probleem om te gebruiken!!!Bij belasting 2 is dit niet aangewezen! (motor kan niet aanzetten in Ster)Andere oplossingen? B.v. softstarter
5.2. Transformator
Nss=0
N = 0S = 1
NS
i
T
T last1
T last2
U1
U1
U2
5.3. Softstarter
Nss=0
N = 0S = 1
NS
i
T
T last3
T begin (instelbaar in %)
D.m.v. vermogenelectronica wordt de statorspanning geregeld. Meestal kan men een aantal parameters instellen:
softstarter in klas: beginkoppel (start torque), aanlooptijd (rise time), uitlooptijd.
Bij sommige belastingen (last 4) moet het aanzetkoppel echter groot zijn!!!
=> softstarter is ook niet geschikt. last 4: kunnen voor deze motor dan beter direct aanzetten)last 5: andere methode zoeken
T last4
T last5
Softstarter: lagere spanning/stroom
iT
5.4. Aanzetweerstanden (rotor)
R neemt toe
1500N = 0
NS
T
U/f = cte
f
U
f neemt toe? U ook, Zolang U/f = Cte.
50
5.5. frequentie regelen (bij het aanzetten!!!)
NS
T
5.5. frequentie regelen (bij het aanzetten!!!)
T transportband
Frequentieregelaar gaat van beginfrequentie bouwt op een continue manier de frequentie op. Hierdoor verschuift het werkpunt van links naar rechts tothet gewenste toerental bereikt is.
6.1. Remmen SA
6.2. Vermogenelectronica
SoftstarterFrequentieregelaarDC-rem
Driefasig Asynchrone Motor
Bouw Principes Types Karakteristieken:
Koppel-toerentalcurve Stroom-toerentalcurve Slip
Aanzetten Remmen Snelheid regelen
7. Regelen snelheid van een ASM
Rotorweerstand veranderenIngangspanning
Ns = 60*f / p Invloed frequentie Invloed polen
7.1. SA: weerstanden (rotor)
R neemt toe
7. Regelen van een ASM
D.m.v. verlaagde spanning (f=cte)
NsD.m.v. veranderende frequentie (U = cte)
frequentieregelaarD.m.v. poolveranderingen
Dahlandermotor
7.2. Verlaagde spanning
Nss=0
N = 0S = 1
NS
i
T
T last3
T begin (instelbaar in %)
Slipverandering.* Weliswaar miniem.
T last4
T last5
lagere spanning
iT
7. Regelen van een ASM
D.m.v. verlaagde spanning (f=cte)
NsD.m.v. veranderende frequentie (U = cte)
FrequentieregelaarD.m.v. poolveranderingen
Dahlandermotor
1500N = 0
NS
T
U/f = cte
f
U
f neemt toe? U ook, Zolang U/f = Cte.
50
7.3. frequentie regelen
7.4. Dahlander
Door poolparen te wijzigen, krijgt men andere snelheid!
7.4. Dahlander
Door poolparen te wijzigen, krijgt men andere snelheid!
Driefasig Asynchrone Motor
Bouw Principes Types Karakteristieken:
Koppel-toerentalcurve Stroom-toerentalcurve Slip
Aanzetten Remmen Snelheid regelen
Xtra
Xtra: Schakelen DASM op 1f-net
Hoe kunnen we een 3f motor op een 1f net schakelen?
Omkeren draaizin steinmetzschakeling
Meer info over de Steinmetzschakeling in het handboek Elekt. 3 Wolters Plantyn blz. 163.
Omkeren draaizin steinmetzschakeling
driehoek
Omkeren draaizin steinmetzschakeling
ster
de frequentieregelaar
DoelBouwAansluiting
De frequentieregelaar
DoelBouwMogelijkhedenAansluitenParameters
Doel frequentieregelaar
aanzet motor
stopvoorziening
snelheid regelen.
De frequentieregelaar
DoelBouwMogelijkhedenAansluitenParameters
Bouw frequentieregelaar
Driefasig net > DC > Driefasige net bisGelijkrichter
Tussenkring VSI CSI
RemweerstandWisselrichter
Controle-unit U/f-karakteristiek fluxvectorregeling
Bouw frequentieregelaar
De frequentieregelaar
DoelBouwMogelijkhedenAansluitenParameters
Mogelijkheden frequentieregelaar
De motor aansturen is mogelijk via:
Operator Panel (TD)
Terminals
bussysteem
De frequentieregelaar
DoelBouwMogelijkhedenAansluitenParameters
Aansluiten frequentieregelaar
VermogenkringStuurkring
Vermogenkring frequentieregelaar
Aansluiten frequentieregelaar
VermogenkringStuurkring
Stuurkring frequentieregelaar
De frequentieregelaar
DoelBouwMogelijkhedenAansluitenParameters
Parameters frequentieregelaar
Afhankelijk van de fabrikant
Basisprincipes gelijk!
Basisprincipe parameters
Start/Stop en FWD/REV
ofStart/FWD en REV
Emergency stop
…