8-2 Asinhroni Motori

8/18/2019 8-2 Asinhroni Motori

http://slidepdf.com/reader/full/8-2-asinhroni-motori 1/38

ASINHRONI MOTORI





Na provodnik rotora u kome teče struja i kada se nalazi u magnetnom polju

deluje elektromagnetna sila

Relativna brzina obrtanja provodnika manja je od brzine obrtanja magneta

Neka magnetni polovi statora rotiraju i stvaraju obrtno magnetno polje

Provodnik rotora i magnet ne obrću se sinhrono (u taktu), već ASINHRONO



Teslin elektromotor (indukcioni motor)

Ako bi se izjednačile brzine obrtanja provodnika i magneta, linije magnetne

indukcije ne bi sekle provodnik, u njemu se ne bi indukovale struje, nestala bi

elektromagnetna sila, provodnik bi počeo da se zaustavlja

Ali sa zaustavljanjem, linije magnetne indukcije bi većom brzinom sekle

provodnik i opet bi se indukovale struje

Krajnji rezultat je da se brzina obrtanja provodnika veoma približava brzini

obrtanja magneta, ali je uvek manja od nje

Aragova sprava nije elektromotor, jer se magnet mora na neki način obrtati

Nikola Tesla je uspeo da obrtno magnetno polje dobije bez

obrtanja magneta, pomoću nepomičnih kalemova kroz koje

su proticale naizmenične struje, međusobno faznopomerene

Ovaj veliki pronalazak nazvan je asinhroni ili indukcioni

motor



Obrtno magnetno polje stvoreno dvofaznom strujom

Za stvaranje obrtnog magnetnog polja potrebne su najmanje dve naizmenične

struje fazno pomerene jedna prema drugoj

Stator asinhronog motora sa najjednostavnijim dvofaznim namotajem: svaki

fazni namotaj ima samo jedan zavojak (po dva aktivna provodnika u

žlebovima statora)

Sa U i X ozačeni su početak i kraj prvog faznog namotaja, a sa V i Y isto za

drugi fazni namotaj

U i V su počeci, a X i Y završeci faznih namotaja

Stvaranje obrtnog magnetnog poljaStvaranje obrtnog magnetnog poljaStvaranje obrtnog magnetnog polja



Na dijagramu su struje u namotajima, koje se fazno razlikuju za 90°

Magnetni polovi N i S obrtnog magnetnog polja obrću se zbog promena

smerova struja u faznim namotajima UX i VY



Polje načini jedan obrt za vreme jedne periode

Za vreme od 50 perioda u sekundi, obrtno magnetno polje obrnuće se 50 puta

u sekundi, ili 60 50 = 3000 puta u minutu

Namotaj statora tako je raspoređen, da obrtno polje ima dva magnetna pola

(severni N - mesto odakle izlaze linije magnetne indukcije i

južni S - gde linije indukcije ulaze)

Provodnici faznog namotaja UX i namotaja VY na međusobnoj su udaljenosti

od 1/2 unutrašnjeg obima statora





Trofazne struje stvaraju, po intenzitetu, ravnomernije obrtno magnetno polje

od dvofaznih struja

Stator ima tri fazna namotaja UX, VY i WZ. U ovom primeru svaki od njih

ima po 4 provodnika, tako da se dobija četvoropolno obrtno magnetno polje

Na dijagramu su struje u

namotajima, koje se fazno

razlikuju za 120°

Obrtno magnetno polje stvoreno trofaznom strujom





Dva osnovna dela: nepokretni (stator) i obrtni (rotor)

Osnovni elementi konstrukcije i vrsteOsnovni elementi konstrukcije i vrsteOsnovni elementi konstrukcije i vrste

Stator se priključuje na mrežu i po funkciji je induktor, jer stvara magnetno

polje

Stator je izrađen u vidu šupljeg valjka, od dinamo limova debljine oko 0,5 mm

(da bi se na najmanju meru smanjile vrtložne struje i gubici u gvožđu)

Rotor je indukt, jer se u njegovim provodnicima indukuju struje

Na unutrašnjem obimu statora nalaze se žlebovi u kojima je smešten namotaj

statora

Kroz namotaje statora protiču višefazne (najčešće trofazne) struje, koje stvaraju

obrtno magnetno polje



Stator se stavlja u oklop (kućište) motora, koji je u obliku tanjeg cilindra

Na oklopu obično postoje rebra, da bi se povećala površina za hlađenje

Sa obe bočne strane oklopa dolaze poklopci, koji u svom centru nose ležišta zavratilo rotora

Na donjem delu oklopa nalaze se noge (stopala) motora koje služe za

pričvršćivannje motora za specijalne šine na odgovarajućoj čvrstoj podlozi

(kod većih motora - betonski temelji)



Na gornjoj strani nalazi se priključna kutija sa kablovskom uvodnicom

U kutiji je priključna pločica, koja služi za vezivanje dovodnih provodnika

kabla sa jedne strane i krajeva faznih provodnika statora sa druge

Raspored ulaznih i izlaznih krajeva namotaja je standardizovan - da bi se

namotaj statora mogao pomoću metalnih lamela po potrebi jednostavno vezati

u zvezdu ili u trougao

Na zadnjem poklopcu je otvor sa rešetkom za strujanje vazduha kojim se hladi

unutrašnjost motora

Snažno strujanje proizvodi ventilator, naglavljen na vratilu motora



Asinhroni motor u preseku:

Vide se i putevi strujanja vazduha za hlađenje motora On se usisava kroz rešetku zadnjeg poklopca i struji preko rebara za hlađenje

na oklopu motora

Jedan deo ovog vazduha prolazi kroz prostor između statora i rotora.



Magnetno kolo rotora sastavljeno je od istih limova kao i za stator i u

magnetnom pogledu čine celinu koja se naglavljuje na vratilo

Rotor po svom obimu ima žlebove, koji kao i kod statora, mogu biti različitih

oblika, a u njima su smešteni namotaji

Prema vrsti električnog kola, rotori se mogu podeliti na:

1. kratkospojene

2. namotane

Kratkospojeni rotorKratkospojeni rotorKratkospojeni rotor

Namotaj rotora sastoji se od neizolovanih štapova od bakra ili aluminijuma,

koji su na obe čeone strane rotora međusobno kratko spojeni masivnimprstenovima

Takav namotaj rotora ima oblik kaveza i naziva se "kavezni namotaj"

Motori sa ovom vrstom namotaja na rotoru - asinhroni motori sa kratkospojenim rotorom, ili prosto kratko spojeni motori

Ova vrsta elektromotora je najjednostavnija, najtrajnija i najjeftinija

Prilikom rada, samo su im ležišta izložena trošenju



Namotaj sa bakarnim provodnicima realizuje se tako što se okrugle bakarne

šipke postavljaju u okrugle žlebove, a sa obe bočne strane stavljaju se prstenovi

i tvrdo leme

Na prstenove se još stavljaju i krilca koja služe kao ventilator

Često se koriste i aluminijumski provodnici

Gvozdeni deo rotora sa okruglim žlebovima zaliva se aluminijumom

Tako se dobija aluminijumski kavez kao celina sa kratkospajajućim

prstenovima

Rotorski kavezni namotaj od

bakarnih štapova i prstenova

Namotaj kratkospojenog rotora

sa nekoliko limova



Pod uticajem obrtnog magnetnog polja,

stvorenog strujama iz mreže u namotaju

statora, indukuju se struje u provodnicima

rotora (otuda i drugi naziv za ove motore -indukcioni motori

Rotor se ne može obrtati istom brzinom kao i obrtno polje

Kada bi rotor dostigao sinhronu brzinu, ne bi postojala relativna brzina izmeđunjegovih provodnika i obrtnog magnetnog polja, ne bi bilo indukovanih struja,

niti elektromagnetne sile, pa bi rotor počeo da usporava

Tada bi opet došlo do povećanja relativne brzine između rotora i polja,

indukovanja struje i pojave sile

Kao krajnji rezultat, rotor asinhronog motora obrće se sa nešto manjim brojem

obrtaja n, nego što je broj obrtaja ns obrtnog magnetnog polja

Pošto se provodnici rotora nalaze u

magnetnom polju, na njih deluju

elektromagnetne sile i dolazi do obrtanja

rotora u smeru obrtanja magnetnog polja



Obrtno magnetno polje kod asinhronog motora obrće se sinhronim brojem

obrtaja ns:

p

f n

60s

f - frekvencima pobudne struje (namotaja statora)

p - broja pari magnetnih polova

Rotor asinhronog motora obrće se asinhronim brojem obrtaja n:

Razlika između sinhronog i asinhronog broja obrtaja naziva se klizanje

asinhronog motora s, koje se najčešće izražava u procentima sinhronog broja

obrtaja ns:

%100s

s

n

nn

s

Nominalna vrednost klizanja pod punim opterećenjem reda je veličine:

6% za male motore, 3% za srednje i 0,5% za velike motore

snn



Namotani rotorNamotani rotorNamotani rotor

U žlebove ovih rotora stavljaju se namotaji (obično trofazni), čije je izvođenjeisto kao i za namotaje statora, odnosno, kao višefazni namotaj

Ako je na rotoru trofazni namotaj, njegova tri kraja vezana su za tri mesingana

klizna prstena, izolovana međusobno i od vratila za koje su učvršćeni

Na klizne prstenove prislonjene su

četkice koje su u vezi sa trofaznimrotorskim otpornikom.

Motori sa ovom vrstom namotaja na

rotoru nazivaju se i asinhroni

motori sa kliznim prstenovima

Kod ovih rotora, preko kliznihprstenova, postoji veza namotaja sa

okruženjem



Veza namotaja rotora može biti u „zvezdu" ili „trougao"

Ako se namotaj spregne u zvezdu, tri kraja faznih namotaja spoje se u

neutralnu tačku na samom namotu, a ostala tri izvode do tri klizna prstena

Kod sprege u trougao, njegova temena vezuju se za klizne prstenove.



Karakteristika struje rotora I 2 od

klizanja s

Karakteristike asinhronih motoraKarakteristike asinhronih motoraKarakteristike asinhronih motora

Karakteristika faktora snage cos

od kliz nj



Maksimalna vrednost momenta ( M max) naziva se prekretni moment - nastupa

pri prekretnom klizanju (spr)

Maksimalni (prekretni) moment ne zavisi od omskih otpora rotora i statora

Karakteristika obrtnog momenta M

od klizanja s

Međutim, omski otpor rotora direktno utiče na vrednost prekretnog klizanja

Promenom veličine omskog otpora rotora, menja se veličina klizanja pri

kojoj nastaje maksimalni moment, a da se pri tome vrednost maksimalog

momenta ne menja



Promena omskog otpora rotora, može se postići ubacivanjem rotorskog

otpornika u strujno kolo rotora (kod motora sa kliznim prstenovima)

Povećavanjem njegove veličine, M max se razvija pri sve većim vrednostimaklizanja (pomera se udesno, ka vrednosti s = 1, na dijagramu M = f (s)



Pokretanje asinhronih motoraPokretanje asinhronih motoraPokretanje asinhronih motora

Pri pokretanju kratkospojenih motora, njihov rotor se nalazi u stanju

mirovanja, dok je namotaj statora priključen na mrežu i obrtno magnetno poljeveć ima puni sinhroni broj obrtaja

Pri pokretanju motora relativna brzina kojom linije magnetne indukcije seku

bakarne štapove namotaja rotora najveća je, pa su indukovana elektromotorna

sila i struja u namotaju rotora vrlo velike

Međutim, moment pokretanja je prilično mali, često manji od nominalnog -

nepovoljno, naročito ako se motor pokreće pod većim opterečenjem

Pri pokretanju motora, zbog velike struje u namotaju rotora, mora se pojaviti i

velika jačina struje u namotaju statora, te se kod velikih motora pojavljuju tzv.

"udari struje ", koji izazivaju neprijatne varijacije napona u mreži

Varijacije napona predstavljaju smetnju u mrežama u kojima se kratkospojeni

motori često pokreću i zaustavljaju



Motori sa kratkospojenim rotorom smeju se priključivati na električne mreže

samo sa ograničenom veličinom snage, primenom propisanog načina

pokretanja

Prilikom puštanja u rad asinhronog motora, moraju se ispuniti dva uslova:

1. polazni moment mora imati vrednost veću od potrebne donje granice

2. struja pokretanja mora biti ispod dozvoljene maksimalne vrednosti

Kod asinhronih motora veće snage - za smanjenje jačine struje pri

pokretanju primenjuju se razna pomoćna sredstva - pokretači motora

Trofazni asinhroni motori male snage do 1,1 kW mogu se puštati u rad bezpomoćnih pokretačkih aparata, mada i oni pri pokretanju mogu povući iz

mreže struju I max koja može biti i do 6 puta veća od nominalne struje I n

Zbog toga osigurači ovih motora moraju biti za nominalnu jačinu struje I n, ali

sa „usporenim dejstvom", potrebno je da izdržavaju kratkotrajnu, veliku

jačinu struje I max pri pokretanju motora, ne prekidajući strujno kolo

Pokretanje kratkopojenih asinhronih motoraPokretanje kratkopojenih asinhronih motoraPokretanje kratkopojenih asinhronih motora



1) Pokretanje prekidačem zvezda - trougao

Pri pokretanju, namotaj statora trofaznog asinhronog motora sa

kratkospojenim rotorom vezuje se u „zvezdu“ - uzima iz mreže tri puta

manju jačinu struje, nego da je vezan u „trougao“

Kada motor razvije nominalan

broj obrta, namotaj statora

prevezuje se u „trougao“ i sa tom

vezom motor dalje trajno radi

Vezivanje i prevezivanje

namotaja statora, kao i isključenje

motora sa mreže vrši se

prekidačem zvezda-trougao

Nedostatak: u sprezi „zvezda“ moment je tri puta manji od momenta kada je

namotaj statora u sprezi „trougao“



Promenljivi otpornik sastoji se od tri jednaka otpora, vezana ispred tri fazna

namotaja statora, a čija veličina se može menjati

2) Pokretanje promenjivim otpornikom

Pri pokretanju motora, da bi se smanjila suviše velika jačina struje, uključuju

se celi otpori

Ovaj način pokretanja ima prednost nad prekidačem zvezda - trougao, jer se

jačina struje može menjati kontinualno ili sa malim skokovima

Sa porastom broja obrtaja motora, smanjuje se jačina struje, pa se otpori mogu

postepeno isključivati, a pri nominalnom broju obrtaja sasvim se isključuju

Nedostaci:

- pri pokretanju motor razvija manji obrtni moment, nego pri pokretanju sa

prekidačem zvezda - trougao

- u otpornicima se javljaju veliki gubici snage

Primenjuje se ređe i to za motore koji se pokreću sa vrlo malim opterećenjem i

za motore koji se ređe zaustavljaju i ponovo pokreću



3) Pokretanje pomoću autotransformatora

Ispred namotaja statora vezuje se trofazni autotransformator, čiji se napon na

sekundarnoj strani može regulisati

Pri pokretanju napon se smanjuje na oko 50% vrednosti, a time i jačina struje

koju motor uzima iz mreže, napon se zatim postepeno povećava i na kraju se

motor neposredno priključuje na mrežu

Puštanje u rad pod sniženim naponom i praktično bez Džulovih gubitaka

Nedostaci:

- pokretanje je moguće samo sa smanjenim momentom

- veća cena

Primenjuje se kod kaveznih motora svih snaga, kada se pokreću u praznom

hodu ili pod malim opterećenjem



Ideja centrifugalne spojnice je da se motor pokrene u praznom hodu

(neopterećen) i kasnije se optereti

4) Pokretanje sa centrifugalnom spojnicom

Centrifugalna spojnica taj zadatak izvršava automatski - počinje da deluje

kada motor postigne puni broj obrtaja i spaja motor sa mašinom radilicom

koju treba pokrenuti pod punim opterećenjem mirno i ujednačeno

„Udar“ struje je manji i traje kraće



Specijalne konstrukcije kratkospojenih rotora - povećanje omskog otpora

rotora i smanjenje faznog pomeraja izmedu njegove ems i struje, što utiče napoboljšanje karakteristika pri puštanju motora u rad

Dvokavezni (Bušero)

motori

Motori sa

dubokim žlebovima

5) Pokretanje sa dvostrukim i dubokim žlebovima

Najbolje osobine pokazali su dvokavezni (Bušero) motori i motori sa dubokim

žlebovima



Donji provodnik (B) obuhvaćen je većim magnetnim fluksom, njegova ems je

veća, pa je i njegov induktivni otpor veći, što kao rezultat daje vrlo malu struju

koja teče kroz ovaj provodnik, koja je znatno pomerena od ems, pa donji kavez

pri pokretanju razvija mali obrtni moment (radni kavez)

Dvostruki kavez ima i dvojaku ulogu:

- da smanji polaznu struju

- da poveća polazni momet

Gornji provodnik (A) obuhvaćen je manjim magnetnim fluksom, indukovana

ems u njemu znatno je manja, izrađen je od materijala većeg specifičnog

otpora, polazni moment je veliki (polazni kavez)



Pre uključivanja motora na mrežu, ručice pokretačkog otpornika treba da su u

položaju maksimalnog otpora

Pokretanje motora sa namotanim rotoromPokretanje motora sa namotanim rotoromPokretanje motora sa namotanim rotorom

Veličina polazne struje ograničava se

pomoću rotorskog otpornika, čiji

krajevi su vezani preko četkica i

kliznih prstenova za krajeve

pojedinih faza rotora, a ostala tri suspojena u zvezdište preko kliznog

prstena K

Po uključenju, trokraka ručica se postepeno pomera, čime se u skokovima

smanjuju vrednosti otpora uključenih u pojedine faze



- Moment ne pada ispod neke

granice ( M ’)

Ako se na vreme i pravilno isključuju pojedine sekcije pokretačkog otpornika,

promena momenta u toku pokretanja vrši se po krivoj, koju čine vršni delovi

pojedinih karakteristika za različite vrednosti pokretačkog otpornika

Ceo tok puštanja u rad, odnosno promena momenta do postizanja nominalnogrežima označen je crvenom linijom

- Polazni moment (s = 1) na

prirodnoj (neregulisanoj)

karakteristici (5) znatno je

manji od momenta

opterećenja ( M t), tako da

bez povećanja otpora u kolu

rotora motor, pod datim

opterećenjem, ne bi mogaoda se pokrene



Prednosti asinhronih motora sa kliznim prstenovima:

smanjena struja pokretanja

veliki polazni moment (jednak maksimalnom)

polazni moment se može po potrebi podešavati moguće podešavanje brzine

Nedostaci, u odnosu na kratkospojene motore:

- složenija i skuplja konstrukcija

- Džulovi gubici

- neizbežno varničenje na kliznim prstenovima (nepogodni za primenu ueksploziono ugroženim sredinama, gde su u prednosti kratkospojeni motori -

jedini motori koji po principu rada ne varniče)

Asinhroni motori sa namotanim rotorom i kliznim prstenovima primenjuju

se za sve snage, a naročito za velike i najveće, sa teškim pokretanjem, kada

je potreban veoma veliki polazni moment

Ovakvi motori za visoke napone ne smeju se isključiti iz mreže sa otvorenim

namotajem rotora zbog opasnosti naponskog proboja izolacije



promenom klizanja (promenom napona statora ili otpora u kolu rotora) promenom broja pari polova

promenom frekvencije napona napajanja

Promena brzine obrtanja promenom napona statora

Regulacija brzine obrtanja asinhronih motoraRegulacija brzine obrtanja asinhronih motoraRegulacija brzine obrtanja asinhronih motora

Promena brzine obrtanja : rs

60n

p

f n

Trofazni pretvarač napona (1)izveden pomoću antiparalelnog

spoja tiristora koji napaja stator

asinhronog motora (2)

Samo za motore malih snaga, ili za motore većih snaga ako ne rade dugo sa

sniženim brzinama obrtanja

Veliki gubici - veliki deo energije troši se na rotorskim otporima

Dodavanjem otpora u kolu rotora -

(3) povećava se prekretno klizanje



Promena omskog otpora rotora - ubacivanjem promenljivog otpornika u

njegovo strujno kolo (kod motora sa kliznim prstenovima)

Promena brzine obrtanja promenom otpora u kolu rotora

Povoljnije je rešenje sa impulsnom promenom otpora u kolu rotora:asinhroni motor (1), trofazni dvostrani ispravljač (2) i pretvarač za impulsno

uključivanje otpornika otpornosti Rr

Promena brzine obrtanja promenom broja pari polova

Nije moguće obezbediti kontinualnu promenu brzine, vec samo diskretnu,

i to za dve do četiri različite brzine



F k i či lj j i h i i



Pretvarač za upravljanje trofaznim

asinhronim motorima male snage

Serija pretvarača za snage

motora od 5,5 kW do180 kW

Pretvarači koji pokrivaju širok spektar

snaga motora, od 1,1 do 500 kW

Frekventni pretvarači za upravljanje asinhronim motorima:

Date post:	07-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	sinisa-becic
View:	280 times
Download:	3 times

8-2 Asinhroni Motori

Documents