ELEKTOTEHNIČKI FAKULTET OSIJEK Osove električih strojeva Vježba br 4 ASINKONI MOTO Studet: Grupa: KONSTUKCIJA I NATISNA LOČICA 1 UVOD 1 1 Osovi dijelovi asikroog motora Mehaički: kućište, osovia, ležaji štitovi, ležaji, vetilator Električki: amot statora i rotora, priključe stezaljke Magetski: jaram i zubi statora, jaram i zubi rotora, zrači raspor odjela statorskih amota može biti po više kriterija, a ajčešće se dijele a: - višefazi ili jedofazi; - trofazi spoje u trokut ili zvijezdu; - jedosloji, dvosloji; otorski amoti ajčešće se dijele a: - kaveze, kojima su amotaji izrađei od bakreih profila položeih u utore rotorskog paketa diamo limova Krajevi amota s čela su kratkospojei prsteom, tako da sam amot ima oblik kaveza - klizokolute, koji imaju amot poput statorskog, spojeog u zvijezdu, ali su krajevi amota izvedei a klize prsteove Slika 1 1 resjek trofazog asikroog kavezog elektromotora: 1 ležaji (boči) poklopac, vratilo (osovia), 3 ležaj, 4 priključa kutija, 5 priključe stezaljke, 6 vetilator, 7 rotor, 8 stator s amotajima 1
1 ricip rada asikroog motora Slika 1 resjek trofazog asikroog klizokolutog elektromotora riključkom statorskog amota asikroog motora a izmjeiči apo poteče struja koja stvara okreto magetsko polje, koje rotira brziom: 60 f1 (1) p Silice magetskog polja presijecaju vodiče amota statora i rotora i u jima iduciraju apoe frekvecije f 1 izosa: stator: E1 4, 44 f1 w s fs, () rotor : E 4, 44 f1 w r fr (3) Napo E 1 jedak je ariutom fazom apou Napo E protjerat će kroz kratko spojei rotor struju pa će a rotor djelovati oboda sila i momet zbog presijecaja struje kroz vodiče u magetskom polju otor će se zavrtjeti pod utjecajem zakretog mometa do brzie pri kojoj se uspostavi ravoteža razvijeog mometa i mometa tereta, ili do brzie prazog hoda, ako je motor eoptereće ad asikroog motora priključeog a apo ograičavaju dva pogoska staja: mirovaje (kratki spoj) i sikroizam (ideali prazi hod) U sikroizmu brzia motora je jedaka sikrooj brzii Sikroizam ije moguć kao stacioaro staje, jer tada e bi tekla struja i e bi bilo mometa koji bi ga podržavao U realom prazom hodu mora teći eka struja koja će stvoriti momet da se svlada otpor treja i pokriju gubici azliku brzie vrtje okretog magetskog polja s i brzie vrtje asikroog motora izražava parametar azva klizaje s : s s (4) s
1 3 Natpisa pločica Natpisa pločica ima zadaću dati osove podatke o gradji stroja te o jegovim mogućostima u eksploataciji Svaka veća itervecija a stroju zahtijeva izmjeu ili dopuu atpise pločice (pr pri premataju, promjei ačia hlađeja i sl) s obavezom azakom imea izvođača ovih promjea azjašjeja podataka s atpise pločice asikroog stroja prikazaa su a primjeru malog trofazog asikroog motora, koji se u laboratoriju koristi za vježbe Tablica 1 1 rimjer atpise pločice malog asikroog stroja KONČA made i - odrijetlo stroja Croatia Code 76684 Nr 58011 - Narudžbei broj i tvorički broj 3 Type 5AZ 11- B3 - Vrsta struje, tip i oblik stroja M4 Δ/Y 380/660 V 8,7 / 5 A - Spoj amota, apo i struja 4 kw 0,8 cosφ - Saga i faktor sage 50 Hz 140 mi -1 - Frekvecija i broj okretaja t o C IsolF I 54 S1 - Temperatura klasa, zaštita i vrsta pogoa IEC34-1VDE0530 - Norme koje stroj udovoljava Tehička razjašjeja a) Na vrhu atpise pločice uobičajeo se alaze podaci o proizvođaču i zemlji podrijetla Slijedi šifra (Code) pod kojom se stroj vodi i aručuje od proizvođača, što je začajo kod aručivaja rezervih dijelova ili dodatih razjašjeja između korisika i proizvođača b) Ozaka 3 ukazuje da se radi o trofazom stroju za izmjeiču struju c) Svaki motor ozače je tipom ozakom koja daje osove podatke o stroju u pogledu električke i mehaičke izvedbe Tipa ozaka sastoji se iz skupie slova i brojki čije je začeje određeo iterim tvoričkim stadardom Za aš primjer: A B C D 5 AZ 100LB- 4 A A Ozaka serije 5 - serija motora izvedeih u silumiskom kućištu (za oblik B3 s odliveim ogama) 6 - serija motora izvedeih u silumiskom kućištu (za oblik B3 s motažim ogama) 7 - serija motora izvedeih u kućištu od lijevaog željeza (B3 s motažim ogama) B - Ozaka vrste stroja AZ - asikroi zatvorei motor AZA - motori s razlikom u mehaičkoj izvedbi ABZ - motori brodske izvedbe, itd C - podaci koji su stadardizirai međuarodim propisima, a dai su radi kompatibilosti strojeva različitih proizvođača azličitim duljiama kućišta odoso aktivog dijela (limovi i amotaji) postižu se različite sage stroja, uz isti promjer statora i osu visiu 100 Osa visia (u mm) je visia cetra osovie od postolja a koje se pričvršćuju ožice Za male el motore ose visie su stadardizirae 56 50 L - Duljia kućišta ( postoje ozake S, M, L ) B - Duljia aktivog dijela uutar iste duljie kućišta (postoje ozake A, B, C ) 4 - Broj polova stroja, ( kod višebrziskih el motora ozaka je pr /4 ) 3
D - Ozaka dodate opreme ili izvedbe stroja (u ašem primjeru ema ove ozake) A - motor s ugrađeim grijačima amota G - motor s prigrađeim ikremetalim davačem K - motor s priključim kabelom S - motor s prigrađeom sklopkom T - motor s ugrađeom termičkom zaštitom d) Izvedbei oblik motora i jegovo ozačavaje defiirai su propisima IEC 60034-7 i DIN 4950, a ima za cilj lakšu zamjeu strojeva razih proizvođača U dojoj tabeli su eki češće korištei oblici s usporedim ozakama prema DIN i prema IEC Tablica 1 Izvedbei oblici motora B Strojevi s bočim oklopima (štiticima) i horizotalim vratilom V Strojevi sa bočim oklopima (štiticima) i vertikalim vratilom Izvedbei oblici Objašjeje Izvedbei oblici Objašjeje ozaka skica ozaka skica IM B3 IM 1001 IM V1 IM 3011 pričvrsa prirubica oblika A prema DIN 4948 a pogoskoj strai u blizii ležaja IM B35 IM 001 pričvrsa prirubica oblika A prema DIN 4948 a pogoskoj strai u blizii ležaja IM V3 IM 3031 pričvrsa prirubica oblika A prema DIN 4948 a pogoskoj strai u blizii ležaja IM B5 IM 3001 pričvrsa prirubica oblika A prema DIN 4948 a pogoskoj strai u blizii ležaja IM V5 IM 1011 e) Nazivi apo, struja i spoj Trofazi kavezi asikroi elektromotori azivih saga do kw daas se izrađuju stadardo za apo 30/400V (spoj D/Y), a motori azivih saga izad 3kW za apo 400/690V (spoj D/Y) aiji stadard bio je 0/380 V Za klizokoluti stroj da je i apo a otvoreim stezaljkama rotora i aziva struja rotora Dopušteo odstupaje od azivog apoa izosi ± 10%, pri čemu aziva saga elektromotora ostaje epromijejea Navedea je aziva struja elektromotora pri azivom apou mreže i pri azivom opterećeju Kod višebrziskih (polopreklopivih) motora, podaci o spoju, apou, struji i brzii dai su za svaku brziu motora rvi podatak za struju vrijedi uz prvi podatak o apou odoso spoju Isto tako drugi podatak za struju vrijedi uz drugi podatak o apou odoso spoju U ašem primjeru, ako elmotor spajamo u spoj trokut (ozaka D ili Δ), tada je azivi apo 380 V, a aziva struja 8,7 A Ako elmotor spajamo u spoj zvijezda, tada je azivi apo 660 V, a aziva struja je 5 A f) Naziva saga i cosφ Na atpisoj pločici avedea je aziva saga elektromotora u trajom radu, vrsta pogoa S1, pri temperaturi okolie od 40 C i admorskoj visii do 1000 m Ukoliko su arušei uvjeti hlađeja, zbog povećae temperature okolie ili povećaja admorske visie, tada sagu motora treba korigirati prema tablicama Tablica 1 3 Korigiraje sage motora prema temperature i admorskoj visii Temperatura rahladog zraka 30 C 35 C 40 C 45 C 50 C 55 C 60 C Saga motora u % azive sage 100% 100% 100% 96% 91% 86% 80% Nadmorska visia 000 m 3000 m 4000 m Saga motora u % azive pri temperaturi zraka 40 C 9% 84% 78% Naziva saga motora pri temperaturi rashl zraka 3 C 4 C 16 C 4
g) Naziva frekvecija i broj okretaja Naziva frekvecija za elektromotor iz primjera je 50Hz Elektromotori izrađei za frekveciju mreže 50Hz mogu se priključiti a mrežu frekvecije 60Hz, pri čemu će brzia vrtje motora porasti približo 0% Ukoliko se uz povećaje frekvecije u istom omjeru poveća i apo mreže, motor se smije opteretiti s približo 15% većom sagom od saga koje su avedee u tehičkim podacima Izosi Ik/I, Mk/M i Mm/M ostaju približo isti Ukoliko je uz povećaje frekvecije apo mreže ostao isti, tada se saga motora e smije povećavati, a izosi Ik/I, Mk/M i Mm/M smajuju se a vrijedosti približo 85% od vrijedosti avedeih a atpisoj pločici h)temperatura klasa ozačava se slovima Y, A, B, F, H i C i daje podatak o maksimaloj temperaturi koju amot može trajo izdržati za predviđeu životu dob U ašem primjeru (za klasu F) maksimala temperatura ajtoplijeg dijela amota e smije biti veća od 155 C Trajo povišeje temperature za 8 C uzrokuje skraćeje živote dobi izolacije a poloviu Motor je potpuo zatvore, a hlađeje se ostvaruje odvodom toplie preko orebreog kućišta pomoću vetilatora motiraog s vajske strae motora a vratilo i zaštićeog vetilatorskom kapom Vetilator je takvog oblika da se motor može azivo opteretiti bez obzira a smjer vrtje Motor treba motirati uvijek tako da rashladi zrak može oko jega esmetao strujati Tablica 1 4 Dozvoljee traje temperature amota po propisima klasa izolacije maksimala temperatura [ o C] temperatura okolie [ o C] rezerva za ajtoplije mjesto [ o C] dozvoljea adtemper [ o K] materijal Y 90 40 VC mekaa plastika A 105 40 5 60 papir, tkaia B 130 40 10 80 izolacija a bazi poliestera F 155 40 15 100 H 180 40 tijac, staklo C >180 40 i) Stupaj zaštite Elmotor iz primjera izvede je u stupju zaštite I 54 Ova zaštita štiti osobe od dodira dijelova pod apoom i od pokretih uutarjih dijelova, od štetog taložeja prašie i prskaja vode iz svih smjerova Druge stupjeve zaštite proizvođači rade a poseba zahtjev U dojoj tablici dao je začeje ekoliko stupjeva zaštite koji se češće primjejuju kod elmotora Tablica 5 Stupjevi zaštite elektromotora Ozaka stupja zaštite kućišta I 54 I 55 I 56 Zaštita osoba od dodira s dijelovima pod apoom i pokretih uutarjih dijelova otpua zaštita Opseg zaštite Zaštita od ulaza straih krutih tijela Zaštita od štetog taložeja prašie u uutrašjosti, prodor prašie ije potpuo spriječe, ali prašia e može ući u količii dovoljoj da utječe a rad stroja Zaštita od štetog djelovaja prodora vode Zaštita od prskaja vode iz svih smjerova Zaštita od prskaja vode u mlazu iz svih smjerova Zaštita od zapljuskivaja morskom vodom i jakih mlazova j) Vrstom pogoa defiira je režim rada pod kojim elektromotor radi u trajom pogou U ašem primjeru, ozaka S1 zači da je elmotor predviđe za stali rad s azivim opterećejem 5
1 4 Spajaje amota asikroog motora U priključoj kutiji običo se alazi 6 priključih stezaljki a koje su izvedei počeci i krajevi amota Ozake i raspored priključaka su stadardizirai i ozačavaju se prema propisima ovim ozakama: Tablica 6 Ozake priključaka amota Ozake Vrsta amota U, V, W amoti statora spojei u trokut U, V, W, N amoti statora spojei u zvijezdu s izvedeim zvjezdištem U1-U, V1-V, W1-W amot statora ako su izvedea oba kraja K, L, M, Q amoti klizokolutog rotora spojeog u zvijezdu Tablica 7 Sheme spajaja amota Trofazi jedobrziski motor Niži apo Viši apo Shema priključka a mrežu Trofazi dvobrziski motori s jedim amotom Niža brzia Viša brzia Dahladerov spoj D/YY - kostati momet a obje brzie Dahladerov spoj Y/YY vetilatorska karakteristika mometa Shema priključka a mrežu Smjer vrtje mijejamo zamjeom dvije dovode faze u priključoj kutiji! 6
ODEĐIVANJE IADNOSTI IKLJUČNIH STEZALJKI Izvodi amota asikroih strojeva izvedei su a stezaljkama u priključoj kutiji i ozačei su stadardim ozakama Ukoliko su a priključu pločicu izvedei počeci i krajevi statorskih amota bez ozaka, treba provesti određivaje ozaka koje se provodi a sljedeći ači: a) ommetrom se odredi pripadost stezaljki pojediim fazim amotima; b) za svaki fazi amot treba jeda od krajeva amota proizvoljo izabrati i ozačiti s U, V, odoso W, te ih međusobo kratko spojiti (zvjezdište) Za ostale stezaljke pretpostavljamo da su počeci fazih amota U1, V1, W1 Na jeda od fazih amota, pr a stezaljke U1-U, arie se izmjeiči apo izosa U Između stezaljki U1-V1 i U1-W1 mora se pojaviti apo izosa 1,5U (teorijska vrijedost, u praksi 1,U do 1,3U), jer su osi amota koji su izvedei a ove stezaljke pomakute za 10 o el, odoso 40 o el u odosu a apajai amot Između stezaljki V1-W1 mora se pojaviti apo 0V jer je os amota izvedeih a ove stezaljke pod pravim kutom u odosu a apajai; c) ukoliko spoj ije isprava, dobivaju se drugačiji izosi apoa, pr 0,5U i 1,5U ; d) redoslijed stezaljki pri priključivaju a trofazi sustav odredit ćemo tako da pri priključku sustava, S, T a stezaljke U, V, W dobijemo desi smjer vrtje Slika 1 Isprava i eisprava spoj amota 3 MJEENJE OTOA NAMOTA ASINKONOG MOTOA U-I METODOM Za mjereje otpora amota koristi se U-I metoda u aposkom spoju prema shemi spoja, slika 3 1 rije izbora istrumetarija užo je iz podataka atpise pločice procijeiti vrijedosti otpora pojediih amota: Slika 3 1 U-I metoda mjereja otpora, aposki spoj Veličia mjere struje podešava se promjeom apoa a izvoru istosmjerog apoa, a treba ju odabrati prema veličii azive struje dotičog amota i to tako da e prelazi 10 % azive struje, jer se samo tada može zaemariti povećaje otpora uslijed zagrijavaja koje izaziva mjera struja Ako se za mjereje koriste klasiči pokazi istrumeti (ampermetar i voltmetar), tada im treba mjero područje tako odabrati da im otklo bude što veći (preko /3 puog otkloa), kako bi pogreška mjereja bila što maja S obzirom da se radi o mjerom krugu s iduktivitetom, mjera struja će postupo rasti i to sporije, što je veći iduktivitet 7
Zato se očitaje apoa voltmetrom smije provesti tek kad struja dosege svoju koaču vrijedost rije isključivaja struje potrebo je odspojiti voltmetar (milivoltmetar), kako e bi došlo do jegovog oštećeja zbog iduciraja visokog apoa pri isključivaju struje u krugu iduktiviteta Kod trofazih izmjeičih strojeva mjeri se u pravilu otpor amota između stezaljki (sve tri kombiacije) Ukoliko se mjeri otpor pojedie faze, mora se avesti pogoski spoj stroja, zbog račuaja gubitaka u amotu Kada je pozat otpor između stezaljki, pogoski spoj amota ije užo pozavati Otpor amota klizokolutog rotora mjeri se direkto a klizim kolutima (elieari prijelazi otpor četkica e ulazi u otpor amota) 3 1 Utjecaj temperature a veličiu otpora Otpor amota ovisi o jegovoj temperaturi i raste s porastom temperature Zato se kod svakog mjereja otpora obvezo mora mjeriti i temperatura amota Za promjeu otpora s temperaturom, za bakree amote, vrijedi: 0(1 Cu ) (5) gdje je: otpor a temperaturi (topli otpor), otpor a temperaturi (hladi otpor), 0 0 Cu 00039 je topliski koeficijet otpora bakra, a 0 razlika rade temperature stroja i temperature okolie Kao rada temperatura stroja uzima se temperatura od 75C Obavezo se mora izmjeriti i zabilježiti temperatura amota (odoso okolie), kod koje je vršeo mjereje otpora Kada ema podatka o temperaturi okolie, pretpostavlja se 0 ºC 4 GUBICI U TOFAZNOM NAMOTU IZMJENIČNIH STOJEVA Korisost, odoso gubici u pojediim dijelovima stroja ovise o veličii stroja Kod trofazih izmjeičih strojeva mjeri se otpor amota između stezaljki (sve tri kombiacije) i a osovi sredje vrijedosti tih otpora račuaju se ukupi gubici u sve tri faze Naime, ukoliko je pozat otpor faze, moramo zati spoj amota statora da bismo mogli odrediti fazu struju i ako toga izračuati ukupe gubitke u amotu prema izrazu: 3 I (6) Cu Međutim, kada je pozat otpor između stezaljki st, pogoski spoj amota ije užo pozavati Gubici u bakru amota, pri struji I, račuaju se tada prema izrazu: 1 I (7) st ri tome vrijedi: f Cu 5 f st f 8
5 IEMA ZA VJEŽBU 1 Koje amote ima asikroi motor, kakvi mogu biti i koji su osovi ačii spajaja amota? O čemu ovise gubici asikroog motora i kako se račuaju ukupi gubici u amotu? 3 Skicirajte priključu pločicu s rasporedom stezaljki stroja i spojeve koje treba apraviti između stezaljki da se dobije spoj amota u zvijezdu, odoso u trokut 9
10 6 ZADATAK 1 S atpise pločice ispitivaog stroja očitati osove podatke i svakom podatku odrediti začeje Odrediti električu sagu koju motor uzima iz mreže pri azivom opterećeju, korisost, ukupe gubitke i sikrou brziu g M I U 30 cos 3 1 1 s s s s p f 1 60
3 ostupkom koji je opisa u opisu vježbe provjeriti ozake svih stezaljki stroja Za provjeru ozaka stezaljki koristite izmjeiči apo 40V, 50Hz ezultate mjereja upisati u tablicu Između stezaljki U1 - U U1 - V1 U1 - W1 V1 - W1 N a p o očekivao U = 40 V U = 60 V U = 60 V U = 0 V mjereo rovedei postupak pokazuje da su ozake stazaljki 4 Izmjerite U-I metodom otpor sve tri faze i izračuajte sredju vrijedost Isto tako izmjerite otpor između stezaljki u spoju zvijezda i u spoju trokut te također izračuajte sredju vrijedost otpora za oba spoja Temperatura okolie: 0 Otpor faze Stezaljke Napo, V Struja, A Otpor, Ω U1 U V1 V W1 - W f U V 3 W Otpor između stezaljki u spoju trokut Stezaljke Napo, V Struja, A Otpor, Ω U1 - V1 U1 - W1 V1 - W1 st t UV UW 3 VW Otpor između stezaljki u spoju zvijezda Stezaljke Napo, V Struja, A Otpor, Ω U1 - V1 U1 - W1 V1 - W1 st z UV 3 UW VW 5 reračuati ove otpore a toplo staje (75 o C) i izračuati izos gubitaka u bakru statorskog amota pri azivoj struji f st t st z f (1 0,0039(75 )) st t st z (1 0,0039(75 )) (1 0,0039(75 )) 0 0 0 I I I f t z 11
Gubici u statorskom amotu pri azivoj struji: Izračuati preko otpora faze: 3 I Cu f f Izračuati preko otpora između stezaljki u spoju trokut: Cu 1 5 I t st t Izračuati preko otpora između stezaljki u spoju zvijezda: 1 5 I Cu z st z 6 Zapažaja a vježbi i kometar: 1