Универзитет „Св. Климент Охридски“ - Битола

ТЕХНИЧКИ ФАКУЛТЕТ - БИТОЛА

- Студиска програма по Индустриска електроенергетика -

“”

- Семинарска работа -

Ментор:

Ред.Проф.Д-р.Мирка Попниколова РадевскаРед.професор при ТФБ-Битола

Кандидат:

Чалеска Надеб.и.

Битола, 2010

1. ТЕОРИСКИ ДЕЛ НА АСИНХРОН МОТОР

Што е асинхрон мотор?Асинхрон мотор е електрична машина која електричната енергија ја

претвора во механичка работа. Магнетното коло на асинхрониот мотор се состои од два основни дела и тоа:

Неподвижен дел или статор Подвижен дел или ротор

Асинхрон мотор со намотан ротор- жлебовите на овој тип на ротор можат да бидат затворени, полузатворени и отворени. Во нив се ставаат намотките кои обично се трифазни. Ако намотката се поврзи во ѕвезда тогаш трите краја се поврзуваат во неутралната точка на намотката,а останатите три изводи се носат до лизгачките прстени кои пак се изолирани меѓусебе и од вратилото и се лоцирани на спротивната страна од онаа на која се наоѓа преносот. На лизгачките прстени се поврзани контакти кои се во врска со трифазниот роторски отпорник (кој служи за пуштање во работа). Со оглед на тоа што роторскиот отпорник служи само за пуштање во работа на моторот тогаш од една страна потребно е да се намали абењето на контактите кое настанува при работата, а од друга страна пак е потребно да се намалат загубите на моќност кои настануваат при триење на контактите со лизгачките прстени, повеќето мотори имаат уред кој по пуштањето на моторот во работа ги подига контактите и лизгачките прстени ги доведува во куса врска.Асинхрон мотор со краткоспоен ротор- кај овој тип на ротор жлебовите можат да бидат кружни, затворени или полузатворени. Проводници од кружни бакарни шипки се ставаат во кружните жлебови а од двете бочни страни се ставаат прстени и тврдо се лемат. Ваквата намотка се вика верверичин кафез. На прстените уште се ставаат крилца кои пак служат како вентилатори. Често магнетното коло се залива со алуминиум за да се добие алуминиумски верверичин кафез (се однесува на роторот со кружни жлебови). Моторите со краткоспоени ротори имаат големи предности во споредба со моторите со намотан ротор. Ќе наведам некои предности : 1.Kонструкцијата на роторот е попроста

2.Сигурноста во работата е поголема3.Многу е поевтин

Важно е да се напомене дека роторот никогаш не може да ја постигне синхроната брзина на вртење (брзината на вртење на вртливото поле). Кога тој би ја постигнал синхроната брзина на вртење тогаш нема да има релативна брзина на вртење меѓу вртливото поле и роторот, па како последица на тоа нема да има пресекување на проводниците, индуцирана електромоторна сила, струја и роторот ќе почне да заостанува. Кога роторот работи напразно (не е оптоварен) треба само да го совлада сопствениот кочен момент. Овој момент е многу мал па може да се констатира дека брзината на роторот е блиска до синхроната брзина. Кога моторот ќе го оптовариме со некоја работна машина, тогаш роторот ќе заостанува повеќе и како последица на тоа ќе се појави поголема електромоторна сила и поголема струја во роторот. Оваа струја тежнее да го намали флуксот на статорот но со тоа

би се нарушила магнетната рамнотежа. За да се одржи таа магнетна рамнотежа мора да се зголеми струјата во статорот. На тој начин со посредно дејство на вртливото поле се врши претворање на електричната енергија која моторот ја зема од мрежата во механичка работа која се дава на осовината.

При оптоварување роторот се врти со брзина која е помала од синхроната . Разликата на овие две брзини се нарекува апсолутно лизгање. Односот меѓу

апсолутното лизгање и синхроната брзина се нарекува релативно лизгање и е дадено со следната релација:

(1.1)

или пак

(1.2)

Вредноста на лизгањето при номинално оптоварување кај помалите мотори (со помала моќност) се движи од 3 до 8% , додека кај поголемите мотори (со поголеми моќности) се движи од 1 до 3%.

Аголната брзина може да се добие со изразот (1.3)

Релативната брзина на полето на статорот во однос на роторот изнесува (1.4)

Од оваа брзина за да се олеснат пресметките може да се добие фреквенцијата на роторот која е изразена преку:

(1.5)Како важна последица од малата фреквенција во роторот треба да се

напомене е дека загубите во железото во роторот се мали и може да се занемарат. Кога моторот работи од празен од до полно оптоварување лизгањето му се менува (се зголемува) а со тоа и фреквенцијата на роторот. Само во моментот на пуштање на моторот во работа или во моментот кога роторот после оптоварување застанува, фреквенцијата на роторот е еднаква на статорската, лизгањето е еднакво на единица бидејќи вртливото поле во тој момент со иста брзина ги пресекува проводниците на статорот и роторот. Електромоторната сила на роторот може да се изрази преку следната равенка:

(1.6)Со промената на лизгањето од празен од до целосно оптоварување се

менуваат и сите величини на роторот кои зависат од фреквенцијата. При некое оптоварување изразот за електромоторната сила е даден како

(1.7)Индуктивниот отпор со оглед на расипувањето изнесува

(1.8)

Во последната равенка со е дадена индуктивноста на роторот која

одговара на растурниот флукс додека со е означен индуктивниот отпор кога роторот е неподвижен.

Бидејќи активниот отпор на роторот не зависи од фреквенцијата тогаш струјата во роторот може да се најде како

(1.9)

Ако роторот е повеќе фазен тогаш повеќе фазните струи кои течат низ намотките на роторот создаваат вртливо поле.

(1.10)Важно е да се каже дека вртливото поле на роторот се движи во иста насока

и со иста брзина како вртливото поле на статорот. Еквивалентните шеми според кои се претставува еден асинхрон електричен

мотор ќе бидат претставени подолу.

Слика1.1.Г-еквивалентна шема на асинхрон мотор

Слика1.2.Т-еквивалентна шема на асинхрон мотор

2. Термички дел на асинхрон мотор2.1. Основни делови на асинхроиот мотор

Асинхроната машина е електрична машина која ја претвора електричната енергија во механичка енергија. Како и кај другите електрични машини исто така и кај асинхроните мотори нивните активни делови се магнетното и електричното коло. Магнетното коло го сочинуваат статорот кој ни го преставува неподвижниот дел на моторот и роторот кој ни го преставува подвижниот дел, овие два дела меѓусебно се одделени. Електричното коло преставено со:

- статорот кој ни го преставува индукторот (примар)- роторот кој ни го преставува индуктот (секундарот)Статорот има форма на шуплив цилиндар. Составен е од динамолимови со

напречен пресек од 0.3-0.5mm. кои меѓусебно се изолирани со слој лак или тенка хартија, со што се намалува дејството од виорните струи како и падовите на напон. Овие мотори се карактеризираат со доста позитивни карактеристики како што се: едноставна изведба, добар коефициент на полезно дејство , сигурност во работата како и др. Но исто така има и негативни карактеристики како што се: мала можност за регулација на брзината , како и лош фактор на моќност . Постојат две поделби на асинхрониот мотор и тоа

- Асинхрон мотор со намотан ротор- Асинхрон мотор со кафезен роторНа следната слика ни е преставен напречен пресек на магнетното коло

(статор-ротор)

Сл.2.1 Асинхрон мотор

2.2 Основни равенки на асинхрон мотор

Во основа роторот се врти со брзина која е помала од синхроната брзина . Разликата која се јавува меѓу овие две брзини се вика апсолутно лизгање.

Додека пак односот меѓу двете брзини се вика релативно лизгање и тоа се прасметува според следниот израз:

Доколку релативното лизгање го изразиме процентуално се добива:

Вредноста на лизгањето која се јавува при номинално оптеретување, се движи во следните граници кај мали мотори од 3-8%, а кај големите мотори лизгањето се движи во граници од 1-3%. Брзината на роторот ќе биде:

Аголната брзина може да се добие со изразот

Релативната брзина на полето на статорот во однос на роторот изнесува

Со самото добивање на релативната брзина може да се олеснат пресметките,

а воедно и да се добие фрекфенцијата на роторот:

Кога моторот работи во празен од, до полно оптеретување лизгањето во тој

случај се менува. Само во моментите на пуштање на моторот во погон или во моментот кога роторот после оптеретувањето застане, во тој случај фрекфенцијата на роторот ќе биде еднаква на фрекфенцијата на статорот односно лизгањето ќе биде еднакво на единица, бидејки вртливото поле во тој момент ги пресекува проводниците на статорот и роторот. Во тој случај електромоторната сила на роторот ке биде :

Во врска со промената на лифањето од празен од до полно оптеретување се

менуваат и сите големини на роторот кои зависат најмногу од фрекфенцијата, струјата и индуктивниот отпор, па се добива:

Индуктивниот отпор со оглед на расипувањето изнесува:

Од последниот израз ни ја преставува индуктивноста на роторот која

одговара на растурниот флукс, а со ни е преставена индуктивноста на роторот кога тој е неподвижен.

Поради тоа што омскиот отпор не зависи од фреквенцијата во тој случај струјата во роторот ќе биде еднаква на :

Доколку роторот е повеќе фазен, што е и чест случај, тогаш повеќе фазните струи кои протекуваат низ намотките на роторот создаваат кружно или вртливо поле. Брзината на ова поле во однос на роторот може да се пресмета со следната формула:

Важно е да се напомени за асинхроните мотори дека вртливото поле на роторот се движи во иста насока и со иста брзина како и вртливото поле на статорот.

2.3 Основни дијаграми на асинхрониот мотор

Еквивалентните шеми според кои се претставува еден асинхрон електричен мотор ќе бидат претставени подолу.Како прва ќе биде разгледана Г-еквивалентната шема. Параметрите кои се карактеристични за оваа шема важат исто така и за Т-еквивалентната шема и нејзините параметри -

статорски фазен напон, - статорска возбудна струја, - сведена роторска струја,

и - статорски и сведен роторси активен отпор, и -статорски и сведен

индуктивен отпор на растурање, и - активен и индуктивен отпор на гранката на магнетизирање, -синхрона аголна брзина на вртење, - фрекфенција на мрежниот наизменичен напон, - број на чифтови полови,

- лизгање на моторот.

Сл.2.2 Г-еквивалентна шема на асинхрон мотор

Од Г-еквивалентната шема на испитуваниот асинхрон мотор за сведената роторска струја се добива:

Додека пак за моментот на асинхрониот мотор кој може да се определи од самите загуби на бакарот се добива:

Доколку се изврши израмнување на предходните две равенки ќе се добие моментот на асинхрониот мотор во зависност од лизгањето:

Се определува вредноста на критичното лизгање, со што моторот во тој случај развива максимален(критичен)момент:

Со соодветното дејство на критичното лизгање, може да се определат максималните моменти во моторен и генераторски режим:

Со тоа што “+” ни го преставува моторскиот режим, а “-“генераторскиот режим. Исто така максималниот момент на генераторскиот режим е различен од моторскиот режим, при што максималниот момент на генераторскиот режим е поголем:

На следната слика ни е преставена Т-екивалентна шема, а воедно оваа шема ни ја прикажува состојбата на асинхрониот генератор по воспотавувањето на самовозбудувањето.

Сл.2.3 Г-еквивалентна шема на асинхрон мотор

За напонот на кондензаторот се добива вредност дека тој е еднаков на фазниот напонот на моторт и занего се добива:

Кај овие мотори неможи да настапи никаква самовозбуда доколку кружната фрекфенција е многу мала , така да нема можност да се јави пресечна

точка и правата на самовозбудување . За таа точка на брзина на вртење струјата во секундарот ќе биде еднаква на нула, па во тој случај целата примарна струја ќе биде еднаква на возбудната струја .На следната слика ни е преставен тој однос

Сл.2.4 Векторски дијаграм на индуцираните напони и струи

За односот помеѓу фрекфенцијата на примарот и мрежната фрекфенција може да се напише , при што може да се напише:

Во ситуација на почетно самовозбудување, кога го бележиме односот на фреквенцијата со поради тоа што ни преставува долна, односно најниска вредност на фреквенцијата при која што моторот сеуште се наоѓа во возбудна состојба. При што важи:

При што за се добива:

Во тој случај за најниската брзина на вртење на возбудениот мотор може да се напише: