Upload
tranque
View
229
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
Jednosmerni ili asinhroni pogon?
Poređenje motora:J d i (DC) A i h i (AC)Jednosmerni (DC)Složena konstrukcija.Skup.Zahteva značajno održavanje
Asinhroni (AC)Jednostavna konstrukcije.Niža cena po kW.Praktično bez održavanjaZahteva značajno održavanje.
Skuplji za održavanje.Mogući niži vidovi zaštite (IP). Max brzina
Praktično bez održavanja.Minimalni troškovi održavanja.Visoki stepeni zaštite (IP).Max brzina 2 5x zbog prevalnog Max brzina
3x - nekompenzovan, 5x - kompenzovan
Manji moment inercije
Max brzina 2,5x zbog prevalnogmomenta.Veći moment inercije
Manji moment inercije
Prodaja u prethodnom periodu
ABB: „DC or AC Drives? A guide for users of variable-speed drives (VSDs) ”https://library.e.abb.com/public/8843efec91f93d9fc1257b1300574a3b/3ADW000059.pdf
ABB: „DC or AC Drives? A guide for users of variable-speed drives (VSDs) ”https://library.e.abb.com/public/8843efec91f93d9fc1257b1300574a3b/3ADW000059.pdf
Jednosmerni ili asinhroni pogon?Kriterijumi odlučivanja:
I Ukupne investicije.II T šk i k l t ijII Troškovi eksploatacije:
• troškovi održavanja.• troškovi eksploatacije/stepen efikasnosti
zahtevi za prostorom za smeštaj• zahtevi za prostorom za smeštaj.III Tehnološko/inovativni aspekti:
• Performanse (dinamički odziv, 4‐kvadrantni).Di ij t ži• Dimenzije, težina.
• Usklađenost sa pravcima razvoja u oblasti.IV Pouzdanost.
• Primena međunarodnih standarda (IEC, EN, CE-EMC, CSA, UL,…)• Uticaj okoline • Stepen zaštite.
D i• Dostupnost servisa.V Uticaj na okolinu.
• Uticaj na izvor (mrežu) i EMC.VI Zagrevanje
ABB: „DC or AC Drives? A guide for users of variable-speed drives (VSDs) ”https://library.e.abb.com/public/8843efec91f93d9fc1257b1300574a3b/3ADW000059.pdf
MOTOR JEDNOSMERNE STRUJEPoprečni presek jednosmernog motora:op eč p ese jed os e og oto a
q – osa iliif
GP KN q osa ili poprečna osa
d – osa ili
fGP KN
Sia
uzdužna osa
i
me,
aR
PP PPif
iaf
i
fGP KN
Osnovni delovi:S – stator R – rotor
if
GP – glavni polovi PP – pomoćni poloviKN – kompenzacioni namotaj.
Slike motora jednosmerne struje
1. Mehanička spojnica
2. Rotorska zvezda
13.Držač četkica14.Četkice15.Kolektorska
k iškzvezda3. Limovi rotora4. Poprečne veze
rotora
kriška16.Držač kriški 17.Vratilo18 Ležaj
5. Glavni pol6. Namotaj
glavnog pola7 Pokretni spoljni
18.Ležaj19.Ležište ležaja20.Prstenovi za
podmazivanje 7. Pokretni spoljni
poklopac 8. Kućište9. Kompenza-
i i j
21.Rezervoar ulja22.Postolje23.Noseća ploča
cioni namotaj10.Držači četkica
na kućištu11.Namotaj rotoraj12.Spoj namotaja
rotora sa kolektorom
1. Četkice2. Opruge četkica3. Ležaj na komutatorskom kraju4. Ležaj na pogonskom kraju5. Rotor (armatura)6 Pomoćni pol sa namotajem6. Pomoćni pol sa namotajem7. Glavni pol i njegov namotaj8. Držač ležišta (komutatorski kraj) 9. Zaštitni poklopac10. Konzola četkice11. Ventilator na rotoru12. Držač ležišta (pogonski kraj)13 Kućište namotaja statora pogonski kraj13. Kućište namotaja statora
komutatorski kraj
Slike motora jednosmerne struje
Osobine: - pogodne mehaničke karakteristike- jednostavno upravljanje- složena konstrukcija (komutator)- potrebno periodično održavanje
mala preopteretljivost- mala preopteretljivost(kompenzacioni namotaj)
- ograničena maksimalna brzina.og a če a a s a a b a
Primena: - regulisani pogoni- električna vuča.
POGON SA POGON SA MOTOROM JEDNOSMERNE STRUJEMOTOROM JEDNOSMERNE STRUJEMOTOROM JEDNOSMERNE STRUJEMOTOROM JEDNOSMERNE STRUJE
NEZAVISNA POBUDANEZAVISNA POBUDANEZAVISNA POBUDANEZAVISNA POBUDA
Uprošćena, principijelna šema:Uprošćena, principijelna šema:
Ra La
+
+ +e
Ime,fif Rf
ua uf
I
mm
M
i
Lf
Nf
ia
Motor, reduktor, opterećenje.reduktor
opterećenje (valjak)reduktor motor jednosmerne struje
Matematički model, sistem jednačina:
diferencijalne jednačine:
a iReudiL (1)aaaa
a iReudt
L
(1)
f f f ff f f f
d L i i dN u R i
dt dt
(2)
kkmm
dtdJ me (3)
dtdI (4)
Konvertor za čelik –objašnjenje zavisnosti momenta opterećenja od pozicijeobjašnjenje zavisnosti momenta opterećenja od pozicije
0+ 900 − 900
I MI M
Konvertor za čelik –objašnjenje zavisnosti momenta opterećenja od pozicijeobjašnjenje zavisnosti momenta opterećenja od pozicije
algebarske jednačine:
ffce
f - ukupan fluks
afafe iicm
f f f f fc f i c L i i Karakteristika magnećenja
f f fL i - kada je mašina nezasićena
Karakteristika magnećenja
f
f
ffb
Lf
Lfb
ififb
NORMALIZACIJA
- uprošćenje jednačina;
NORMALIZACIJA
- eliminacija dimenzija svih veličina osim vremena;- svođenje vrednosti svih veličina nai ti i i d tisti nivo nezavisno od snage motora.
A N AA: N: A:
A: - apsolutni domen; N: - normalizovani domen.
Postupak normalizacije:
xx bx
x *
indeksi:- * normalizovana vrednost veličine x;- b bazna vrednost za veličinu x.
Napomena: Indeks "*" se može izostaviti ako su sve veličine u izrazu normalizovane, ali se tada to mora naglasiti sa oznakom "N:". U mešovitim izrazima indeks "*" je obavezanizrazima indeks je obavezan.
A:Jednačine i izrazi u apsolutnom domenu.Jednačine i izrazi u apsolutnom domenu.
N:Jednačine i izrazi u normalizovanom domenu.
A:Jednačine i izrazi u apsolutnom domenu.
Bazne vrednostiosnovne (usvojene):
ii;anomab uu ;anomab ii ;nomb
izvedene:
;ab
abab i
uR ;b
abb
u
;bb c ;abbb icm
1 ;fb bi f ;fbffb iLL ;ffb RR fbfbfb iRu f fff ff fff
NORMALIZACIJA MATEMATIČKOG MODELA POGONANORMALIZACIJA MATEMATIČKOG MODELA POGONA
bbbbababab ciRu Jednačina (1) /
aafaaaa
ii
RR
cc
uu
ii
dtd
RR
RL
ababbbabababa iRcuidtRR
* * * * * * *fdT R i u R i * * * * * * *a a a a f a aT R i u R idt
* *f f !!!!!!!!!!
f f
* 1adiT u i
!!!!!!!!!!
* * * **
a a f aa
T u idt R
TTa - elektromagnetna vremenska konstanta indukta.
J d či (2) / Riu Jednačina (2) / fbfbfb Riu
f ffb f f b f f f f
f fb fb fb b fb f fb
L iL i N u R id dR dt L i u dt u R i
f fb fb fb b fb f fbR dt L i u dt u R i
d L i i * * * ** *
f f f ff f f f
d L i i dT T u i
dt dt
!!!!!!!!!!
Kada je mašina nezasićena:
1L i
!!!!!!!!!!
* * 1!!!f fL i
Tf – elektromagnetna vremenska konstanta induktora.
iiJednačina (3) / abbabbb iicm
f ab m b biJ m k kd
b b b ab b b b b bm dt i m m m
********
kkmidt
dT mafm dt
Tm – mehanička vremenska konstanta pogona.
Jednačina (4) / b
bbb
b
dtdI
**
dt
dT
Priroda veličine (položaj) dozvoljava proizvoljno biranje njene bazne vrednostiproizvoljno biranje njene bazne vrednosti.
Za izabrano: Ibb / bb
dobija se:s1T s1T
STATIKA
0*
d 0dt
STATIČKE KARAKTERISTIKE POGONASTATIČKE KARAKTERISTIKE POGONASA NEZAVISNO POBUĐENIM JEDNOSMERNIM MOTOROM
Jednačine (1), (2) i (3) u stacionarnom stanju:
A:aafa iRcu
fffff fRiRu 1
mmafe mkmicm
Iz jednačine (4) u stacionarnom stanju sledi:
= 0 !! Specijalni slučaj!!! = 0 !! Specijalni slučaj!!!
N:
U normalizovanom domenu:
iRiR aafaafa iRiRu
fff fiu 1
mmafe mkmim
U nominalnom režimu:N:N:
ua nom = 1; ia nom = 1; nom = 1 .
Iz jednačine (1) se dobija:
1 !!!fnom anomR Ranom - sopstveni otpor indukta.
1 1!!!fnom fnom anomR
U praksi je:A:
// nomanomaabababnoma iuiuRR //
* 0a nomR *a nom
Kod manjih motora je Ra nom* veće, a kod većih motora je manje.
S d ž i tiSada se može napisati:
N:
1fnom fnom ali < 1 !!!
Takođe važi:
1e nom f nom f nomm
Iz jednačina koje važe u stacionarnom stanju dobijaju se j j j j janalitički izrazi za statičke karakteristike motora - pogona.
N: RuN:
0a
f
a
f
a iRu ff
0 – brzina idealnog praznog hoda promena br ine sled opterećenja – promena brzine usled opterećenja
e m f am m i f
Takodje, dobija se i MEHANIČKA KARAKTERISTIKA:
2a a
mu R m 2
f f
UTICAJ DODATOG OTPORA U KOLU INDUKTANA STATIČKE KARAKTERISTIKENA STATIČKE KARAKTERISTIKE
2a a ad
mf f
u R R m
N:
0
f f
0
Odnos promena brzine usled opterećenja:
11
adada RRR 11
aanom RR
Za određeno opterećenje (mm)brzina motora zavisi od vrednosti dodatog otpora:
2
brzina motora zavisi od vrednosti dodatog otpora:
am
fad R
mR 0za0
1adR
af
adm RRm2
0za0
2adR
f
m
RR
m2
00
am
fad R
mR 0za0
3adR
mm
0R 0adR
1adR3 2 1 0ad ad adR R R 3 2 1ad ad ad
mm
2adRPotencijalna karakteristika
ć j 2ad
R
opterećenja mm
3adR
mm
0R 0adR
1adR3 2 1 0ad ad adR R R 3 2 1ad ad ad
mm
2adRReaktivna
karakteristika t ć j 2ad
R
opterećenja mm mm
3adR
UTICAJ PROMENE NAPONA INDUKTA NAOBLIK STATIČKIH KARAKTERISTIKA
Pri konstantnoj pobudi motora (f = const) statičke karakteristike:Pri konstantnoj pobudi motora (f const) statičke karakteristike:
= i (ia) i = m (m'm)Važne napomene:
1. u praksi je 1< u < 1;1. u praksi je 1 ua 1;
2. u praksi je f = f nom ;3. posmatra se opseg promene opterećenja u kome magnetna p p g p p j g
reakcija indukta ne dolazi do izražaja (do m'mmax). Ovaj opseg određen je maksimalno dozvoljenom strujom motora (komutacijom) koja je u praksi
i (1 5 ÷ 2 5)
constm i Prema tome:
ia max (1,5 ÷ 2,5).
max max const.m f nom am i Prema tome:
N
a nomu
N1 N
11au
2au a nomu
1au
2au
1
ia
<1
mm
1 <1
u u u 1 2a nom a au u u
UTICAJ PROMENE POBUDE NA OBLIKSTATIČKIH KARAKTERISTIKASTATIČKIH KARAKTERISTIKA
Pri konstantnom naponu indukta (ua = ua nom = const.)k kt i tič d ti h ičk j k kt i ti ikarakteristične vrednosti na mehaničkoj karakteristici su:
N:
00 / 1/m a nom f fm u
brzina idealnog praznog hoda
0m a nom f f
momenat kratkog spoja
afafnomak RRum //0
momenat kratkog spoja
Napomena: Ova vrednost momenta kratkog spoja je fiktivna, stvarna vrednost momenta kratkog spoja je znatno manjastvarna vrednost momenta kratkog spoja je znatno manja zbog uticaja magnetne reakcije indukta.
o
Promena statičkih karakteristika prilikom smanjenja fluksa.
mk
mm
Promena statičkih karakteristika prilikom smanjenja fluksaprilikom smanjenja fluksa.
Kod promene pobude, maksimalni moment je funkcija fluksa:p p , j j
max maxm f a fm i f
smenom u (i ) dobija se:smenom u i (ii ) dobija se:
maxmax1 aaas iiR
max
maxmaxmax
m
aaas
m HIPERBOLA!!!!!
Maksimalna dozvoljena struja određuje oblast rada.
Za trajni rad u oblasti slabljenja polja, mora se voditi računa j j j p j ,o zagrevanju mašine. U trajnom radu trebalo bi da struja indukta bude manja ili jednaka nominalnoj.
a a nomi i2P m i e i u i R i m m f a a a a a aP m i e i u i R i
Promene statičke karakteristike prilikom smanjenja fluksa. Kriva konstantne snageKriva konstantne snage.
Polazeći od statičke karakteristike 2a a
mu R m 2
f f
1a a nomu u uz uslov:
Promenu brzine u funkciji promene fluksa dobićemo rešavanjem jednačine:
02132 mf
a
ff
mRdd
j
02 maextf mRZamenom rešenja
č
1
u statičku karakteristiku, dobijamo maksimalnu brzinu pri smanjenju pobude
ma mR
4max HIPERBOLA - OBVOJNICA !!!!
1Mehanička snaga je tada maksimalna : max max
14m m
a
P mR
Zbog konstruktivnih razloga brzina motora je ograničena:
)32(max k )32(max Pa dobijamo:
1 a a max a maxs km max k
R i im
1
4k
m max km
R
km max 4 a m maxR
Praktično ima smisla samo smanjivati fluks:
max max
a nom a a nomnomk k
u R ie
min min
maxi
ili ,f f f f nom
a nom a au R ie
maxmin
max max
a nom a ak k
e
( s )( k )m maxm ( k )
m maxmmax
m ,n nm
Crna linija Granica mogućih radnih tačaka.Žuta linija Granica teorijski mogućih radnih tačaka.j j g♦● Momenti na maksimalnoj brzini♦ Nominalna radna tačka
KOMBINOVANO UPRAVLJANJE(PROMENOM NAPONA INDUKTA I PREKO POBUDE)(PROMENOM NAPONA INDUKTA I PREKO POBUDE)
N: ua f
uafnoma
e ≈ const.
PODRUČJE MOGUĆIH RADNIH TAČAKA U (mm; ) RAVNI.
N N: maxAA1
BB1
} ua=1f < fnom
C1
ua=1; f =fnomua = 0 } 0< ua <1
f = fnom
CD1 } 0> ua >1
=
mm
ua=1; f =fnom
D
}} u = 1
f = fnom
maxEE1
} ua 1f < fnom
max
KOORDINATE KARAKTERISTIČNIH TAČAKA U PODRUČJU MOGUĆIH RADNIH TAČAKA U (mm; ) RAVNI NA PRIMERU.m
maxAA1
0 1 2 i 3:
1 1 1 0 9 0 9a a max max
nom anom f nom a e nom f nom a nom
Za R . , i
u , i , R . , m i .
A:BB1
C1
nom anom f nom a e nom f nom a nom
0 267 0 533a nom a amax
A max A A A amaxu R i
, . , m i .
A1:
C
D
D1
0 4 0 8a nom a amaxu R im i
0 267 0 533A max A A A amaxmax
, . , m i .
maxEE1
1 1 1 1
0 4 0 8A max A A A amaxmax
, . , m i .
B: 0 899 1 0 9 1 8a nom a a maxB B f nom a B f nom amax
f nom
u R i. , R . , m i .
1 1 11 33 1 0 9 1 8a nom a a max
B B f nom a B f nom a maxf nom
u R i. , R . , m i .
B1:
f nom
KOORDINATE KARAKTERISTIČNIH TAČAKA U PODRUČJU MOGUĆIH RADNIH TAČAKA U (mm; ) RAVNI NA PRIMERU.m
maxA
B
A1
B1
00 222 1 0 9a a max
C C f nom af nom
R i. , R . ,
C:
C
C1
D1
1 8C f nom amaxm i .
00 222 1 0 9a a max
C C fR i
R
C1:
max
D
EE1 1 1
1
0 222 1 0 9
1 8
C C f nom af nom
C f nom a max
. , R . ,
m i .
C1:
D: 1 33 1 0 9 1 8a nom a a maxD D f nom a D f nom amax
f nom
u R i. , R . , m i .
f nom
D1: 1
0 899 1 0 9 1 8a nom a a maxD D f nom a D f nom a max
f nom
u R i. , R . , m i .
f
E: 3 0 4 0 8a nom a amaxE max E D E amax
max
u R i, . , m i .
E1:
1 1 1 13 0 267 0 533a nom a amax
E max E E E amaxmax
u R i, . , m i .