Maturalni Rad-frekventni Pretvaraci

8/18/2019 Maturalni Rad-frekventni Pretvaraci

1/28

Elektrotehnika kola Zagreb

Konavoska 2

Zagreb

Asinkroni motor u elektromotornom pogonu

Zavr ni rad

Maturalni rad k. god. 2010/2011

Mentor: prof. Josip Biani

Uenik: Krunoslav irke

Zagreb, 07.2011.


2/28

1

SADRAJ

SADRAJ ............................................................................................................................................ 1

UVOD ................................................................................................................................................ 3Asinkroni strojevi ........................................................................................................................... 3

Asinkroni motori ............................................................................................................................ 4

Namoti asinkronog stroja............................................................................................................... 7

NATPISNA PLOICA ........................................................................................................................... 9

Uvod.............................................................................................................................................. 9

Tehnika razja njenja natpisne ploice........................................................................................... 9

Statika stanja pogona s trofaznim asinkronim motorom ............................................................. 13

Pokretanje pogona s asinkronim motorima.................................................................................. 13

Soft-start ureaj s mimovodnim bajpas kontaktorom prema industrijskom katalogu ............. 14

Elektromotorni pogon - sustav za pretvorbe elektrine u mehaniku energiju.............................. 15

Koenje elektromotornoog pogona s asinkronim motorima ....... ....... ....... ........ ....... .............. ....... 15

Elektromotorni pogon promjenljive (regulirane) brzine vrtnje ..................................................... 15

Funkcionalni dijagram izmjeninog EMP (IEC 61800-2)................................................................. 16

Brzina vrtnje asinkronog motora .................................................................................................. 16

Regulacija brzine vrtnje asinkronog motora promjenom napona i frekvencije .............................. 17

Skalarna regulacija ....................................................................................................................... 17

Skalarna regulacija ogranienja u radu pretvaraa .................................................................... 18

Optimizacija magnetskog toka pri regulaciji brzine....................................................................... 18

Vektorska regulacija .................................................................................................................... 19

Utjecaj primjene frekvencijskih pretvaraa na neka svojstva elektromotornog pogona ............. ... 19

Vi i harmoniki lanovi ................................................................................................................ 19

Problem leajnih struja reguliranih pogona .................................................................................. 20

Za tita motora u reguliranim pogonima ....................................................................................... 21

Frekventni pretvarai .................................................................................................................. 21


3/28

2

Tipina struktura pretvaraa frekvencije za asinkroni motor ........................................................ 23

Posebni zahtjevi EMP-a................................................................................................................ 23

Regulirani ili neregulirani elektromotorni pogon-izbor? ............................................................... 24

Zamjena nereguliranog elektromotornog pogona reguliranim ..................................................... 24

Regulacija zbog zahtjeva tehnolo kog procesa ............................................................................. 24

Regulacija zbog za tite mree, motora i radnih mehanizama ....................................................... 25

Regulacija EMP-a zbog u teda energije ........................................................................................ 25

ZAKLJUAK ...................................................................................................................................... 26

LITERATURA .................................................................................................................................... 27


4/28

3

UVOD

Asinkroni strojevi

Uglavnom se koriste kao motori od najmanjih snaga do najveih reda 60 ak MW, a

ponekad kao generatori (vjetroelektrane). Naje e se izvode trofazno, a samo manjih snaga

jednofazno.

Elektrini strojevi od kojih se rotor vrti brzinom koja malo odstupa od brzine okretnog

magnetskog polja statora zovu se asinkroni strojevi.

Ako se rotor asinkronog stroja pogoni nadsinkronom brzinom vrtnje (rotor ima veu brzinu

vrtnje od okretnog magnetskog polja statora), tad stroj radi kao generator

samo zajednosa sinkronim generatorom ili uz pomo kondenzatora.

Ako se pogoni podsinkronom brzinom vrtnje tad stroj radi kao motor tkz. indukcijski motor.

Podjela asinkronih strojeva :

a)

Kolutne asinkrone motore

b)

Kavezne asinkrone motore

c)

Asinkrone generatore

Izbor za konkretni EMP ovisi o:

a)

mogunostima izvora (mree),

b) zahtjevima pogona (nain pokretanja, regulacija brzine vrtnje, ...)

c)

mjestu ugradnje,

d) nabavnoj cijeni,

e) mogunostima i tro kovima odravanja.


5/28

4

Asinkroni motori

Kolutni asinkroni motori imaju izoliran rotorski namot naje e izveden trofazno s jednakim

brojem pari polova kao i statorski namot. Krajevi namota spojeni su na kolute, tako da se

preko etkica moe prikljuiti vanjski otpori u rotorski krug svake faze.

Dodatnim vanjskim otporom (tzv. pokretaem) postie se drukija vanjska karakteristika (

odreuje se pokusom optereenja) i poveani moment uz smanjenu struju pokretanja.

Mogue je i neekonomino regulirati brzinu mijenjanjem vanjskog otpora. Uglavnom su ti

motori skuplji i osjetljiviji od kaveznih. Presjek niskonaponskog kolutnoga asinkronog

motora prikazan je na slici 1.2.

Kavezni asinkroni motori imaju rotorski namot u obliku kaveza. U rotorskim utorima nalaze

se aktivni neizolirani bakreni ,mjedeni ili aluminijski vodii koji su na eonim stranama kratko

spojeni prstenovima. Jednostavnije su izvedbe, robusniji su i jeftiniji od kolutnih.

Napajaju se esto statikim naponsko-frekvencijskim pretvaraima, ime je omoguena fina

regulacija napona i frekvencije napajanja motora, a time i brzine vrtnje pogona.

Osnovni dijelovi niskonaponskog asinkronog motora prikazani su na slici 1.1.

Dijelove asinkronog stroja moemo podijeliti i na slijedei nain:

a)

Mehaniki dijelovi kui te, osovina, leajni titovi, leaji, ventilatori,

b) Elektriki dijelovi namot statora i rotora, prikljune stezaljke,

c)

Magnetski dijelovi jaram i zubi statora, jaram i zubi rotora, zrani raspor.


6/28

5

Slika 1.1. Presjek trofaznog asinkronog kaveznog elektromotora

Prikljuna kutija

Stezaljke

Kuglini leaj

Kratkospojeni prsten s

krilcima za hlaen e

Leajni tit

Statorski trofazni

namot

Kui te

Osovina

Kuglini leaj

Klin

Kratkospojeni prsten s

krilcima za hlaenje

Kavezni rotor

Statorski pokret

limova


7/28

6

Slika 1.2. Presjek trofaznog asinkronog kliznokolutnog elektromotora

Kuglini leaj

Statorski paket limova

Trofazni namot rotora

Ventilator

Kuglini leaj

Klin

Statorski paket limova

Statorski trofazni namot

etkice

Klizni koluti

Kuglini leaj

Stezaljke za

prikljuak uputnika

Prikljuna kutija za

statorski namot


8/28

7

Namoti asinkronog stroja

a)

Uzbudni namot

Ovaj namot se nalazi na statoru i ubaen je u utore statorskog paketa dinamo limova. Izvodi

se kao i kod sinkronih strojeva.

Podjela statorskih namota moe biti po vi e kriterija, a naje e se dijele na:

· Jednofazne ili vi efazne ,

· Jednoslojne ili dvoslojne.

b)

Armaturni namot

Armaturni namot redovito se postavlja na rotor. Rotor ine dinamo paketi, namoti I

konstrukcijski elementi. Ovisno o vrsti stroja namot moe biti izoliran (kolutni) ili neizoliran

(kavezni). Namotaji kaveznog motora su izraeni od bakrenih (legure bakra)

profila, naje e okruglih, i poloenih u utore rotorskog paketa dinamo limova. Krajevi

namota s ela su kratkospojeni prstenom, tako da sam namot ima oblik kaveza. Kod manjih

motora se namot - kavez tlano lijeva, od legure aluminija, direktno u sam rotor.

Kliznokolutni imaju namot poput statorskog, spojenog u zvijezdu, ali su krajevi namota

izvedeni na klizne prstenove.


9/28

8

Slika 1.3. Presjek dvokaveznog asinkronog stroja

Klin

Leajni tit

Statorski namot

Kuglini leaj

Vanjski ventilator

Za titni poklopacventilatora

Poklopac

prikljune kutije

Prikljune stezaljke

Statorski

paket limova

Rotorski paket limova sa

sko enim utorima

Kratkospojeni prsten vanjskog

(gornjeg) kaveza

Kratkospojeni prsten

unutarnjeg (donjeg) kaveza

Vanjski leaj

Osovina s rotorom


10/28

9

NATPISNA PLOICA

Uvod

Funkcija natpisne ploica je da daje osnovne podatke o gradnji stroja te o njegovim

mogunostima u eksploataciji. Redovito su na natpisnoj ploici asinkronog stroja navedeni

podaci za: napon, struju, snagu, brzinu vrtnje, cos, vrstu napajanja uzbude, struju uzbude,

napon uzbude, vrstu za tite, vrstu pogona, godinu proizvodnje, klasu izolacije pojedinih

namota, propise kojima odgovara gradnja stroja, intermitenciju, tvorniki broj, tip, vrstu

izvedbe, naziv proizvoaa. Svaka vea intervencija na stroju zahtijeva izmjenu ili dopunu

natpisne ploice (npr. pri prematanju, naina hlaenja i sl.) s obaveznom naznakom imena

izvoaa ovih promijena.

Tehnika razjanjenja natpisne ploice

a) Proizvo a i zemlji podrijetla.

b) ifra i kod pod kojom se stroj vodi i naruuje od proizvoaa, to je znaajno kod

naruivanja rezervnih dijelova ili dodatnih razja njenja izmeu korisnika i

proizvoaa.


11/28

10

c) Oznaka 3 ~ ukazuje da se radi o trofaznom stroju za izmjeninu struju.

d) Tipna oznaka koja daje osnovne podatke o stroju u pogledu elektrine i mehanike

izvedbe. Tipna oznaka sastoji se iz skupine slova i brojki ije je znaenje odreeno

internim tvornikim standardom.

A Oznaka serije

5 - motor izveden u siluminskom kui tu (za oblik B3 s odlivenim nogama)6 - motor izveden u siluminskom kui tu (za oblik B3 s montanim nogama)

7 - motor izveden u kui tu od lijevanog eljeza (B3 s montanim nogama)

B - Oznaka vrste stroja

AZ - asinkroni zatvoreni motor

AZA - motori s razlikom u mehanikoj izvedbi

ABZ - motori brodske izvedbe itdC - Oznaka C sadri podatke koji su standardizirani meunarodnim propisima,

a radi kompatibilnosti strojeva razliitih proizvoaa. Razliitim duljinama

kui ta odnosno aktivnog dijela, (limovi i namotaji) postiu se razliite snage

stroja, uz isti promjer statora i osnu visinu.

100 Osna visina (mm) je visina centra osovine od postolja na koje se

privr uju noice). Za male el. motore osne visine su standardizirane 56 250

L - Duljina kui ta (postoje oznake S, M, L)

B - Duljina aktivnog dijela unutar iste duljine kui ta (postoje oznake A, B, C)

4 - Broj polova

D - Oznaka dodatne opreme ili izvedbe stroja

A - motor s ugraenim grijaima namota

G - motor s prigraenim inkrementalnim davaem


12/28

11

K - motor s prikljunim kabelom

S - motor s prigraenom sklopkom

T - motor s ugraenom termikom za titom

e)

Izvedbeni oblik

Izvedbeni oblici motora i njihovo oznaavanje definirani su propisima IEC 60034-7 i DIN

49250, a kao i ostali standardizirani podaci ima za cilj lak u zamjenu strojeva raznih

proizvoaa.

f)

Nazivni napon, struja i spoj namota

Trofazni kavezni asinkroni elektromotori nazivnih snaga do 2.2kW danas se izrauju

standardno za napon 230/400V (spoj D/Y), a motori nazivnih snaga iznad 3kW za napon

400/690V (spoj D/Y). Raniji standard, bio je 220/380 V. Za kliznokolutni stroj obino je dan

podatak napona na otvorenim stezaljkama rotora i nazivna struja rotora. Dopu teno

odstupanje od nazivnog napona iznosi ± 10%, pri emu nazivna snaga elektromotora ostaje

nepromijenjena. Navedena je nazivna struja elektromotora pri nazivnom naponu mree i pri

nazivnom optereenju. Kod vi ebrzinskih (polnopreklopivih) motora, podaci o spoju, naponu,

struji i brzini dani su za svaku brzinu motora..

g)

Nazivna snaga i cos

Na natpisnoj ploici navedena je i nazivna snaga elektromotora u trajnom radu, vrsta

pogona S1 pri temperaturi okoline od 40° C i nadmorskoj visini do 1000 m.


13/28

12

h) Nazivna frekvencija i broj okretaja

Napomena:

Elektromotori izraeni za frekvenciju mree 50Hz mogu se prikljuiti na mreu frekvencije

60Hz, pri emu e brzina vrtnje motora porasti priblino 20%. Ukoliko se uz poveanje

frekvencije u istom omjeru poveao i napon mree, motor se smije opteretiti s priblino 15%

veom snagom od snaga koje su navedene u tehnikim podacima.

i)

Temperaturna klasa

Temperaturna klasa oznaava se slovima Y, A, B, F, H i C i daje podatak o maksimalnoj

temperaturi koju namot moe trajno izdrati za predvienu ivotnu dob .U na em primjeru

(za klasu F) maksimalna temperatura najtoplijeg dijela namotaja ne smije biti vea od 155 C.

Trajno povi enje temperature za 8 C uzrokuje skraenje ivotne dobi izolacije na polovinu.

Napomena:

Motor je potpuno zatvoren, a hlaenje se ostvaruje odvodom topline preko kui ta pomou

ventilatora montiranog s vanjske strane motora na vratilo i za tienog ventilatorskom

kapom. Ventilator je takvog oblika da se motor moe nazivno opteretiti bez obzira na smjer

vrtnje.

Motor treba montirati uvijek tako da rashladni zrak moe oko njega nesmetano strujati.

Ulazni otvori zraka na ventilatorskoj kapi moraju biti slobodni, a razmak od ventilatorske

kape do prepreke, koja moe sprijeiti ulaz zraka, smije biti najmanje polovina osne visine

motora izraena u mm. Motor se ne smije postaviti pokraj toplih tijela niti u zatvorene

prostore s tako malom koliinom zraka, da zagrijavanje motora utjee na porast

temperature rashladnog zraka. Ventilator i ventilatorska kapa ne smiju biti o teeni niti

skinuti dok motor radi, jer bez potpune ventilacije motor u trajnom radu ne moe davati

snagu naznaenu na natpisnoj ploici.


14/28

13

j) Stupanj za tite

Izveden je u stupnju za tite IP 54. Ova za tita titi osobe od dodira dijelova pod naponom i

od pokretnih unutarnjih dijelova, od tetnog taloenja pra ine i trcanja vode iz svih

smjerova.

Druge stupnjeve za tite proizvoai rade na poseban zahtjev.

k)

Vrsta pogona

Vrstom pogona definiran je reim rada pod kojim elektromotor radi u trajnom pogonu. U

na em primjeru, oznaka S1 znai da je elektromotor predvien za stalni rad s nazivnim

optereenjem.

Statika stanja pogona s trofaznim asinkronim motorom

Zbivanja u motoru se analiziraju:

· nadomjesnom shemom,

· analitikim proraunima

·

ili ugrubo krunim dijagramom.

·

Od posebnog je interesa mehanika (vanjska) karakteristika motora n = f(M), koja

treba biti prilagoena zahtjevima pogonjenog stroja-tehnologije procesa.

Pokretanje pogona s asinkronim motorima

· Posebno razmatramo probleme pokretanja pogona s kaveznim i pogona s

kliznokolutnim motorima.

·

Kolutni motori.

Pokreu se:

o uvijek preko pokretaa-otpornika u rotorskom krugu kojim se pode ava struja zaleta

i moment zaleta tako da se titi mrea i motor i da se zadovolji tehnologija procesa.


15/28

14

· Kavezni motori

Pokreu se:

o

Direktno pokretanje na mreu, ako to dozvoljava mrea (struje pokretanja i

dozvoljeni padovi napona u mrei) i stanje mehanizama pogona.

o

Pokretanje zvijezda- trokut preklopkom kod motora niskog napona.

o Pokretanje elektronikim soft start ureajima.

Kod primjene frekvencijskog pretvaraa za regulaciju brzine vrtnje istovremeno je rije en i

problem struja pokretanja.

Veliki asinkroni motori (motori snage iznad 2 MW) pokreu se slino kao i veliki sinkroni

motori (vidi sinkroni motori: pomou autotransformatora, soft start ureaja, prigu nice, dva

namota, ...

Soft-start ureaj s mimovodnim bajpas kontaktorom prema industrijskom

katalogu

Soft start (mekano-polagano) je uobiajeni naziv ureaja za polagani zalet asinkronog i sinkronog

motora.

Struja i moment pokretanja se pode avaju regulacijom veliine napona.

Blok shema


16/28

15

Elektromotorni pogon - sustav za pretvorbe elektrine u mehaniku energiju

Koenje elektromotornoog pogona s asinkronim motorima

Koristi se vi e mogunosti elektrikog koenja pogona:

· Nadsinkrono ili generatorsko koenje potencijalnog tereta,

· Protustrujno koenje,

· Koenje vi ebrzinskim motorom (motor s vi e odvojenih namota),

·

Koenje nesimetrinim spojevima statorskog namota,

·

Dinamiko koenje istosmjernom strujom,

· Dinamiko koenje prikljukom kondenzatora.

Elektromotorni pogon promjenljive (regulirane) brzine vrtnje

Temeljna funkcija elektromotornog pogona regulirane brzine vrtnje je upravljanje tokom

energije izmeu mree (izvora energije) i tehnolo kog procesa.

Energija se dovodi procesu posredstvom osovine (vratila) elektromotora.

Stanje osovine je odreeno dvjema fizikalnim veliinama (koordinatama gibanja):

momentom i brzinom vrtnje osovine. Da bi se upravljalo tokom energije neophodno je

upravljati ovim fizikalnim veliinama.

U pogonu se svaka od njih moe upravljati stoga imamo regulaciju brzine vrtnje i regulaciju

momenta vrtnje. Jednu i/ili drugu regulaciju se ostvaruje djelovanjem na mehaniku


17/28

16

karakteristiku motora. esto se jednu od koordinata dri na traenoj razini pri nezavisnoj

promjeni druge.

Kada pogon radi u reimu reguliranog momenta brzina vrtnje je odreena teretom. Kada

pogon radi u reimu regulirane brzine moment vrtnje je odreen teretom.

Funkcionalni dijagram izmjeninog EMP (IEC 61800-2)

Energetski ureaji:

· izvor energije,

· prekida,

· Za tita,

· pretvara,

· motor,

· radni mehanizam.

Upravljaki ureaji:

· upravljaki elementi,

· za tita i nadzor,

· regulacija procesne veliine,

· komunikacija,

· protokoliranje,

· signalizacija stanja napajanja pretvaraa i motora.

Brzina vrtnje asinkronog motora

Brzina vrtnje asinkronog motora je:

n=60fs/p(1-s)

gdje je p broj pari polova, s klizanje, f s frekvencija napona napajanja statora

Moemo je mijenjati (regulirati):

a) promjenom klizanja s,

b) promjenom broja pari polova p i

c)

promjenom frekvencije f.


18/28

17

Klizanje moemo mijenjati dodavanjem otpora u rotorski krug(kolutni motori),statorski krug

ili promjenom napona napajanja.

Broj pari polova moemo mijenjati prespajanjem namota(Dahlanderovi spojevi) ili

ugradnjom vi e odvojenih namota u stator.

Promjenu frekvencije moemo ostvariti napajanjem motora iz izvora promjenljive

frekvencije (elektroniki frekvencijski pretvara).

Regulacija brzine vrtnje asinkronog motora promjenom napona i frekvencije

Promjenom frekvencije pri nepromijenjenom naponu mijenja se magnetski tok i

indukcija u motoru:

U s E s= 4,44 N f s (Smanjenje frekvencije poveava mag.tok, a poveanje ga smanjuje)

kao i moment motora:

M = k I r cosr

Da se odri priblino isti tok (zasienje) i razvijeni moment, napon U s i frekvencija f s

moraju se mijenjati istovremeno po zakonu upravljanja:

Tehniki naziv za ovakvu regulaciju je skalarna regulacija brzine vrtnje.

Skalarna regulacija

Istovremena promjena napona i frekvencije U/ f , tehniki naziv skalarna regulacija.

Ogranienja:

Skalarna regulacija U/ f ima ogranieno podru je primjene zbog toga to je promjena napona

motora ograniena, od iznosa nula do nazivnog napona.


19/28

18

Poveanje napona iznad nazivnog nije dozvoljeno zbog naponskih naprezanja.

Poveanje frekvencije iznad nazivne ogranieno je mehanikim razlozima i promjenama

mehanike karakteristike motora zbog smanjenja toka u podru ju iznad nazivne frekvencije.

Skalarna regulacija ogranienja u radu pretvaraa

Ogranienja pri radu do nazivne brzine podru je konstantnog toka:

o Motoru zadane nazivne frekvencije pretvara treba odravati proporcionalan odnos

napona i frekvencije za sve nie radne frekvencije (brzine vrtnje).

o Ograniena elektrina veliina je struja pretvaraa Imax.

Podru je slabljenja magnetskog toka iznad nazivne frekvencije:

Na frekvencijama upravljanja iznad nazivne frekvencije motora trebalo bi za konstantni

moment poveavati napona iznad nazivnog to nije dozvoljeno.

Optimizacija magnetskog toka pri regulaciji brzine

· Prilagodbom U/f karakteristika motora potrebama momenta optereenja,

odravanjem jednake preopteretivosti motora na svakoj brzini vrtnje, moe se postii

u tede energije.

· Za centrifugalne pumpe i ventilatore moment tereta kvadratino opada s brzinom

vrtnje pa je za odravanje jednake preopteretivosti pri svakoj brzini vrtnje potrebna

proporcionalnost:

· U ~ f 2

· Takva opcija regulacije se naziva Flux Optimisation.

·

Optimizacijom toka smanjuje se indukcija i gubici ueljezu motora.

·

Za razliite vrste momenta optereenja su izvedeni izrazi za odnos napona i

frekvencija pri kori tenju opcije Flux Optimisation.


20/28

19

Vektorska regulacija

Pored jednostavnije i manje precizne skalarne regulacije koja se zasniva na zakonu uravljanja

U/ f = konst. razvijena je i mnogo se koristi vektorska regulacija izmjeninih elektromotornih

pogona.

Temelj vektorske regulacije je matematiki model motora koji obuhvaa statika i dinamika

stanja elektrikih, magnetskih i mehanikih pojava u motoru.

Regulacija struje motora po iznosu i oblika u skladu s trenutnim stanjem elektromagnetskih

prilika u motoru.

Vektorskom regulacijom se poveava preciznost i dinamika svojstva reguliranog pogona.

Razvijeno je vi e metoda vektorske regulacije izmjeninih motora.

Poznati proizvoai pretvaraa imaju vlastita rje enja, obino patentirana

Utjecaj primjene frekvencijskih pretvaraa na neka svojstva elektromotornog

pogona

Premda upotreba frekvencijskih pretvaraa ima znaajnih prednosti pred nereguliranim

pogonima njihova upotreba unosi i neke nove probleme s aspekta zagrijavanja, utjecaja na

mreu i primjene motora u eksplozijski ugroenom prostoru.

Zbog nelinearnih karakteristika pretvaraa naponi i struje koje motori uzimaju iz njih nisu

sinusoidalnog oblika, kao kod direktnog napajanja iz mree, ve sadre razliite vi e

harmonike lanove.

Pri reguliranju brzine vrtnje na nie slabi hlaenje pa se temperature motora poveavaju ako

nije ugraena nezavisna ventilacija motora.

Vii harmoniki lanovi

Posljedice vi ih harmonikih lanova u strujama motora su dodatna zagrijavanja, naroito

povr inskih dijelova rotora, osovine motora te namota statora i rotora.

Vi i harmonici u naponima na stezaljkama motora izazivaju dodatna naponska naprezanja

izolacije motora (prenaponi zbog komutacije poluvodikih elemenata du/dt ).


21/28

20

U elektrinoj mrei iz koje se napajaju pretvarai frekvencije mogu se pojaviti vi i harmoniki

lanovi koji deformiraju oblike napona i struja (pogor anje kvalitete elektrine energije).

Bitno je istaknuti da se na motor ope namjene ne smije primijeniti pretvara frekvencije

bez temeljitog analiziranja svih problema koje unosi frekvencijski pretvara.

Problem leajnih struja reguliranih pogona

Problem leajnih struja i osovinskih napona elektrinih strojeva zbog nesimetrije magnetskih

krugova je davno poznat i rje ava se na klasine naine.

U modernim reguliranim pogonima generiraju se leajne struje zbog nesimetrinosti napona

zvjezdi ta motora (engl. Commonmode voltages), brzih porasta napona du/dt i visokih

sklopnih frekvencija.

Da se izbjegnu o teenja ili uni tenja leaja moraju se upotrebljavati specijalni filtri na izlazu

iz pretvaraa, te simetrini paljivo odabrani energetski kabeli. Naje e treba izolirati leaje.

to je regulirani motor vei to je i problem vei. Uputstva daje isporuitelj pretvaraa.


22/28

21

Zatita motora u reguliranim pogonima

U suvremenim reguliranim pogonima pojedini klasini elementi za tite motora postaju

nepotrebni, jer su njihove funkcije kao i dodatni zahtjevi ugraeni u frekvencijski pretvara.

Upravljaki ureaj pretvaraa preuzima za titne funkcije: kratkog spoja, preoptereenja,

poveanja napona, snienja napona, poveanja i smanjenja frekvencije, gubitka faze,

zemnog spoja, ...

Frekventni pretvarai

Statiki frekventni pretvarai su elektronski ureaji koji omoguavaju upravljanje brzinom

trofaznih motora pretvarajui mreni napon i frekvenciju, koji su fiksirane vrednosti, u

promjenljive veliine. Dok su principi ostajali isti, mnogo toga se promjenilo od pojave prvog

frekventnog pretvaraa, koji je sadravao u sebi tiristore, do pojave dana njeg

mikroprocesorski upravljanog pretvaraa. Zbog sve veeg ue a automatike u industriji,

postoji konstantna potreba za automatskim upravljanjem, a neprekidno poveanje brzine

proizvodnje i bolje metode za pobolj anje stupnja korisnosti pogona su razvijane sve

vrijeme. Elektromotori su danas vaan standardan industrijski proizvod. Ovi motori su

projektirani da rade sa konstantnom brzinom i tokom pro lih godina radilo se na optimizaciji

kontrole njihove brzine. Sve dok se nisu pojavili frekventni pretvarai nije bilo mogue u

potpunosti upravljati brzinom trofaznog AC motora. Veina statikih frekventnih pretvaraa

koji se danas koriste u industriji za regulaciju ili upravljanje brzinom trofaznih motora su

pravljeni na osnovu dva principa:

· frekventni pretvarai bez meukruga (poznati kao direktni pretvarai),

· frekventni pretvarai sa promenljivim ili konstantnim meukrugom.


23/28

22

Frekventni pretvarai sa meukrugom imaju ili strujni meukrug, ili naponski meukrug i oni

se nazivaju strujni inverteri i naponski inverteri.

Invertori sa meukrugom imaju odreene prednosti u odnosu na direktne invertere, kao to

su:

· bolje upravljanje strujom

·

redukciju vi ih harmonija

·

neogranienu izlaznu frekvenciju (ali ogranienje postoji u upravljanju I kori tenju

samih elektronskih komponenti. Frekventni pretvarai za visoke izlazne frekvencije

su u najveem broju sluajeva izvedeni sa meukrugom).

Direktni inverteri su ne to jeftiniji od invertera sa meukrugom, ali imaju tu manu da

posjeduju lo iju redukciju vi ih harmonika.

Kako veina frekventnih pretvaraa koristi jednosmjerno (DC) naponski meukrug, ovdje

emo se fokusirati samo na tu vrstu pretvaraa.



w/o sa meukrugom


w/ sa meukrugom

Konstante

Naponski meukrug

Promjenljive

Strujni meukrug Naponski meukrug

Strujni izvor

frenkventnog

pretvaraa

CSI pretvarai

Naponski izvor

frenkventnog

pretvaraa

VSI pretvarai

Naponski izvor

frenkventnog

pretvaraa

VSI pretvarai


24/28

23

Tipina struktura pretvaraa frekvencije za asinkroni motor

Posebni zahtjevi EMP-a

· U pogonu je esto vano odrati jednaku preopteretivost(omjer maksimalnog i potrebnog

momenta motora)pri svakoj brzini vrtnje (frekvenciji):

· Zanemarenjem R 1 prema X 1 +1 X 2 = X k = 2f 1L k pisati:

· Za odravanje jednake preopteretivosti pri svakoj frekvenciji (brzini) treba da bude

· Iz toga slijedi osnovni zakon upravljanja za ouvanje preopteretivost:


25/28

24

Regulirani ili neregulirani elektromotorni pogon-izbor?

Za to odabrati regulirani elektromotorni pogon ili zamijeniti postojei neregulirani

reguliranim?

1. Zbog zahtjeva tehnolo kog procesa (automatizacija,..)

2. Zbog smanjenja potro nje (u teda) elektrine energije

3. Zbog za tite mree, motora i radnih mehanizama

Zamjena nereguliranog elektromotornog pogona reguliranim

Zbog nekog od navedenih razloga se dio starih nereguliranih pogona zamjenjuje novim

reguliranim pogonima. To je mogue jer su u zadnjih desetak godina razvijene nove

tehnologije i metode upravljanja izmjeninim elektromotornim pogonima.

Cijene pretvarakih ureaja postaju ekonomski sve prihvatljivije zbog serijske proizvodnje i

velike konkurencije na svjetskom tri tu.

Smatra se da je broj reguliranih elektromotornih pogona oko (10 15)% svih postojeih

pogona.

Regulacija zbog zahtjeva tehnolokog procesa

· Prilagodba tehnolo kom procesu i uvjetima pogona upravljanjem brzinom ili

momentom elektromotora umjesto drugih tehnikih mogunosti (reduktori,

multiplikatori, prigu enja, ...)

· Produktivnost i kvaliteta proizvoda mogu bitno ovisiti o preciznosti regulacije brzine

vrtnje ili momenta motora (automatizirana proizvodnja).


26/28

25

Regulacija zbog zatite mree, motora i radnih mehanizama

Komponente pogona se tite na nain da se smanjenjem struje pokretanja, smanje

dinamike sile i momenti, te smanje zagrijavanja u toku zaleta i drugih dinamikih stanja

pogona.

Naroito je vano istaknuti da se moe na istoj mrei pokretati motore mnogo veih snaga

nego pri direktnom pokretanju na mreu. Tipian je primjer uporaba elektronikih soft-start

(lagani zalet) ureaja.

U suvremenim pretvaraima se nalaze elektrike za tite motora (preoptereenje,

nesimetrije, ispad jedne faze, pobjeg,.)

Regulacija EMP-a zbog uteda energije

Najvee u tede elektrine energije mogu se postii reguliranim pogonom centrifugalnih

pumpi, ventilatora i kompresora koji su podoptereeni u normalnom pogonskom stanju i

koji su godi nje relativno dugo vremena u pogonu.

U tehniki razvijenom svijetu prevladava tendencija primjene novih reguliranih pogona i

zamjena postojeih nereguliranih reguliranim zbog tednje energije.


27/28

26

ZAKLJUAK

Da ste prije dvadeset godina dobili zadatak da realizirate pogon promjenjive brzine ne bi ste

imali dilemu praktiki ste uzeli istosmjerni motor i to sa nezavisnom pobudom.

Razvojem mikrokontrolera (mikroprocesora) i snanih poluvodikih prekidakih komponenti

ovaj izbor je toliko pro iren.

I kao to moemo zakljuiti iz navedenog teksta asinkroni strojevi se koriste u industriji,

proizvodnji i kuanstvima u vi e od 90% sluajeva. I vidimo da se regulacijom motora postiu

velika pobolj anja u pogonu i jo vee u tede na proizvodnji i odravanju strojeva, kao i na

u tedi energije ime naravno rastereujemo kompletni sustav od proizvodnje pa do

potro

nje energije. Strojevi sa regulacijom su postali na

a svakodnevnica tako da to polakodovodimo do savr enstva kako bi jo manje tro ili, a imali jo veu iskoristivost.


28/28

LITERATURA

· Zagori, Neboj a: Industrijska elektronika - upravljanje procesima

·

Miklo evi, Kre imir: Elektrini strojevi i pogoni

· Ban, Drago i Ga parac, Ivan: Elektromotorni pogoni

· Internet:

o www.fer.hr

o www.tvz.hr
http://www.tvz.hr/http://www.fer.hr/

Documents

Maturalni Rad-frekventni Pretvaraci