jednosmerni ili asinhroni pogon? kriterijumi odlučivanja: ukupne investicije
DESCRIPTION
Jednosmerni ili asinhroni pogon? Kriterijumi odlučivanja: Ukupne investicije. Troškovi eksploatacije i održavanja. Performanse (dinamički odziv, 4‐kvadrantni). Dimenzije, težina. Pouzdanost. Uticaj na okolinu. Uticaj na izvor (mrežu) i EMC. Zagrevanje. Poređenje motora :. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Jednosmerni ili asinhroni pogon?Kriterijumi odlučivanja:
• Ukupne investicije.• Troškovi eksploatacije i održavanja.• Performanse (dinamički odziv, 4‐kvadrantni).• Dimenzije, težina.• Pouzdanost.• Uticaj na okolinu.• Uticaj na izvor (mrežu) i EMC.• Zagrevanje.
Poređenje motora:
Jednosmerni (DC)Složena konstrukcija.Skup.Zahteva značajno održavanje.Skuplji za održavanje.Mogući niži vidovi zaštite (IP). Max brzina 3x - nekompenzovan,
5x - kompenzovanManji moment inercije
Asinhroni (AC)Jednostavna konstrukcije.Niža cena po kW.Praktično bez održavanja.Minimalni troškovi održavanja.Visoki stepeni zaštite (IP).Max brzina 2,5x zbog prevalnog momenta.Veći moment inercije
Prodaja u prethodnom periodu
MOTOR JEDNOSMERNE STRUJEPoprečni presek jednosmernog motora:
Osnovni delovi:S – stator R – rotorGP – glavni polovi PP – pomoćni poloviKN – kompenzacioni namotaj.
q – osa ili poprečna osa
d – osa ili uzdužna osa
if
f
GP KN
Sia
if
if
fGP KN
ia
me,
f
aRPP PP
Slike motora jednosmerne struje
1. Mehanička spojnica
2. Rotorska zvezda
3. Limovi rotora
4. Poprečne veze rotora
5. Glavni pol
6. Namotaj glavnog pola
7. Pokretni spoljni poklopac
8. Kućište
9. Kompenza-cioni namotaj
10.Držači četkica na kućištu
11.Namotaj rotora
12.Spoj namotaja rotora sa kolektorom
13.Držač četkica
14.Četkice
15.Kolektorska kriška
16.Držač kriški
17.Vratilo
18.Ležaj
19.Ležište ležaja
20.Prstenovi za podmazivanje
21.Rezervoar ulja
22.Postolje
23.Noseća ploča
komutatorski kraj
pogonski kraj
1. Četkice2. Opruge četkica3. Ležaj na komutatorskom kraju4. Ležaj na pogonskom kraju 5. Rotor (armatura)6. Pomoćni pol sa namotajem7. Glavni pol i njegov namotaj 8. Držač ležišta (komutatorski kraj) 9. Zaštitni poklopac10. Konzola četkice11. Ventilator na rotoru12. Držač ležišta (pogonski kraj) 13. Kućište namotaja statora
Slike motora jednosmerne struje
Osobine: - pogodne mehaničke karakteristike- jednostavno upravljanje- složena konstrukcija (komutator)- potrebno periodično održavanje- mala preopteretljivost (kompenzacioni namotaj) - ograničena maksimalna brzina.
Primena: - regulisani pogoni- električna vuča.
POGON SA POGON SA MOTOROM JEDNOSMERNE STRUJEMOTOROM JEDNOSMERNE STRUJE
NEZAVISNA POBUDANEZAVISNA POBUDA
Uprošćena, principijelna šema:
+
ua
+ +
uf
e
I
mm
me,
Mf
ia
ifRf
Lf
Nf
Ra La
Motor, reduktor, opterećenje.
opterećenje (valjak)
reduktor motor jednosmerne struje
Matematički model, sistem jednačina:
diferencijalne jednačine:
aaaa
a iReudt
diL
fff
ff
fff iRudt
dN
dt
iiLd
kkmm
dt
dJ me
dt
dI
(1)
(2)
(3)
(4)
Konvertor za čelik – objašnjenje zavisnosti momenta opterećenja od pozicije
0+ 900 − 900
I M
Konvertor za čelik – objašnjenje zavisnosti momenta opterećenja od pozicije
algebarske jednačine:
ffce
f - ukupan fluks
afafe iicm
fffff iiLcifc
fff iL - kada je mašina nezasićena
Karakteristika magnećenja
f
if
Lf
fb
ifb
Lfb
f
Karakteristika magnećenja
- uprošćenje jednačina;- eliminacija dimenzija svih veličina osim vremena;- svođenje vrednosti svih veličina na isti nivo nezavisno od snage motora.
NORMALIZACIJA
A: N: A:
A: - apsolutni domen; N: - normalizovani
domen.
Postupak normalizacije:
bx
xx *
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 obavezan.
A:Jednačine i izrazi u apsolutnom domenu.
N:Jednačine i izrazi u normalizovanom domenu.
A:Jednačine i izrazi u apsolutnom domenu.
Bazne vrednostiosnovne
(usvojene):
;anomab uu ;anomab ii ;nomb
izvedene:
;ab
abab i
uR ;
b
abb
u
;bb c ;abbb icm
;1bfb fi ;fbffb iLL ;ffb RR fbfbfb iRu
NORMALIZACIJA MATEMATIČKOG MODELA POGONANORMALIZACIJA MATEMATIČKOG MODELA POGONA
bbbbababab ciRu Jednačina (1) /
ab
a
ab
a
bb
f
ab
a
ab
a
ab
a
a
a
i
i
R
R
c
c
u
u
i
i
dt
d
R
R
R
L
******* aafaaaa iRuidt
dRT
** ff
*****
* 1afa
a
aa iu
Rdt
diT
Ta - elektromagnetna vremenska konstanta indukta.
!!!!!!!!!!
Jednačina (2) / fbfbfb Riu
fbf
ff
fb
f
b
f
fb
bf
fb
f
fb
ff
f
fb
iR
iR
u
u
dt
d
u
N
i
i
L
iL
dt
d
R
L
* * * *
* *f f f f
f f
d L i i dT T u i
f fdt dt
Kada je mašina nezasićena:
!!!1
**
fi
fL
Tf – elektromagnetna vremenska konstanta induktora.
!!!!!!!!!!
Jednačina (3) / abbabbb iicm
f ab m b b
b b b ab b b b b b
iJ m k kd
m dt i m m m
********
kkmidt
dT mafm
Tm – mehanička vremenska konstanta pogona.
Jednačina (4) / b
bbb
b
dt
dI
**
dt
dT
Priroda veličine (položaj) dozvoljava proizvoljno biranje njene bazne vrednosti.
Za izabrano: Ibb /
dobija se:
s1T
STATIKA
0
*
dt
d
STATIČKE 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!!!
N:
aafaafa iRiRu
fff fiu 1
mmafe mkmim
U normalizovanom domenu:
U nominalnom režimu:N:
ua nom = 1; ia nom = 1; nom = 1 .
Iz jednačine (1) se dobija:
!!!1 nomanomf R Ra nom - sopstveni otpor indukta.
!!!11 nomanomfnomf RU praksi je:A:
nomanomaabababnoma iuiuRR //
* 0a nomR
Kod manjih motora je Ra nom* veće, a kod većih motora je manje.
Sada se može napisati:
N:
1 nomfnomf
Takođe važi:
1 nomfnomfnomem
ali < 1 !!!
Iz jednačina koje važe u stacionarnom stanju dobijaju se analitički izrazi za statičke karakteristike motora - pogona.
N:
0a
f
a
f
a iRu
0 – brzina idealnog praznog hoda
– promena brzine usled opterećenja
afme imm
Takodje, dobija se i MEHANIČKA KARAKTERISTIKA:
mf
a
f
a mRu
2
UTICAJ DODATOG OTPORA U KOLU INDUKTANA STATIČKE KARAKTERISTIKE
2
0
a a adm
f f
u R Rm
11
a
ad
a
ada
nom R
R
R
RR
Odnos promena brzine usled opterećenja:
N:
am
fad
am
fad
am
fad
m
Rm
R
Rm
R
Rm
R
m
20
20
20
za0
za0
za0
1adR
2adR
3adR
Za određeno opterećenje (mm)brzina motora zavisi od vrednosti dodatog otpora:
mm
mm
1adR
2adR
3adR
0adR
Potencijalna karakteristika opterećenja
mm
3 2 1 0ad ad adR R R
mm
mm
1adR
2adR
3adR
0adR
Reaktivna karakteristika opterećenja
mm mm
3 2 1 0ad ad adR R R
UTICAJ PROMENE NAPONA INDUKTA NAOBLIK STATIČKIH KARAKTERISTIKA
Pri konstantnoj pobudi motora (f = const) statičke karakteristike:
= i (ia) i = m (m'm)Važne napomene:
1. u praksi je 1< ua < 1;
2. u praksi je f = f nom ;
3. posmatra se opseg promene opterećenja u kome magnetna reakcija indukta ne dolazi do izražaja (do m'mmax). Ovaj opseg određen je
maksimalno dozvoljenom strujom motora (komutacijom) koja je u praksi
const.maxmax anomfm im Prema tome:
ia max (1,5 ÷ 2,5).
N
1
1
ia
N
<1
1
mm
a nomu
1au
2au
1 2a nom a au u u
a nomu
1au
2au
UTICAJ PROMENE POBUDE NA OBLIKSTATIČKIH KARAKTERISTIKA
Pri konstantnom naponu indukta (ua = ua nom = const.)karakteristične vrednosti na mehaničkoj karakteristici su:
N:
ffnomam um /1/0 0
brzina idealnog praznog hoda
afafnomak RRum //0
momenat kratkog spoja
Napomena: Ova vrednost momenta kratkog spoja je fiktivna, stvarna vrednost momenta kratkog spoja je znatno manja zbog uticaja magnetne reakcije indukta.
o
mk
mm
Promena statičkih karakteristika prilikom smanjenja fluksa.
Promena statičkih karakteristika prilikom smanjenja fluksa.
Kod promene pobude, maksimalni moment je funkcija fluksa:
fafm fim maxmax
smenom u i (ii ) dobija se:
max
maxmaxmax
1
m
aaas
m
iiR HIPERBOLA!!!!!
Maksimalna dozvoljena struja određuje oblast rada.
Za trajni rad u oblasti slabljenja polja, mora se voditi računa o zagrevanju mašine. U trajnom radu trebalo bi da struja indukta bude manja ili jednaka nominalnoj.
a a nomi i2
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 snage.
021
32 m
f
a
ff
mR
d
d
02 maextf mR
ma mR
4
1max HIPERBOLA - OBVOJNICA !!!!
Polazeći od statičke karakteristike 2a a
mf f
u Rm
Promenu brzine u funkciji promene fluksa dobićemo rešavanjem jednačine:
Zamenom rešenja
u statičku karakteristiku, dobijamo maksimalnu brzinu pri smanjenju pobude
Mehanička snaga je tada maksimalna : max max
1
4m ma
P mR
1a a nomu u uz uslov:
Zbog konstruktivnih razloga brzina motora je ograničena:
)32(max kPa dobijamo:
1 a a max a maxs km max k
m max
R i im
1
4
km max k
a m max
mR
Praktično ima smisla samo smanjivati fluks:
max max
min min
maxmin
max max
ili ,
a nom a a nomnomk k
f f f f nom
a nom a a
k k
u R ie
u R ie
( s )( k )m maxm ( k )
m maxmmax
,n nm
Crna linija Granica mogućih radnih tačaka.
Žuta linija Granica teorijski mogućih radnih tačaka.
♦● Momenti na maksimalnoj brzini
♦ Nominalna radna tačka
KOMBINOVANO UPRAVLJANJE(PROMENOM NAPONA INDUKTA I PREKO POBUDE)
N:ua f
fnom
ua
e ≈ const.
PODRUČJE MOGUĆIH RADNIH TAČAKA U (mm; ) RAVNI.
N: max
max
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
}
} ua=1f < fnom
} ua= 1f < fnom
0> ua >1f = fnom
ua=1; f =fnom
mm
ua=1; f =fnom
ua = 0 } 0< ua <1f = fnom
KOORDINATE KARAKTERISTIČNIH TAČAKA U PODRUČJU
MOGUĆIH RADNIH TAČAKA U (mm; ) RAVNI NA PRIMERU.
A:
A1:
B: 0 899 1 0 9 1 8a nom a a maxB B f nom a B f nom a max
f nom
u R i. , R . , m i .
max
max
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
1 1 1
1 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:
0 1 2 i 3:
1 1 1 0 9 0 9
a a max max
nom anom f nom a e nom f nom a nom
Za R . , i
u , i , R . , m i .
1 1 1 1
0 4 0 8a nom a a max
A max A A A a maxmax
u R i, . , m i .
0 267 0 533
a nom a a maxA max A A A a max
max
u R i, . , m i .
KOORDINATE KARAKTERISTIČNIH TAČAKA U PODRUČJU
MOGUĆIH RADNIH TAČAKA U (mm; ) RAVNI NA PRIMERU.
D:
max
max
A
B
C
D
E
A1
B1
C1
D1
E1
00 222 1 0 9
1 8
a a maxC C f nom a
f nom
C f nom a max
R i. , R . ,
m i .
1 1
1
00 222 1 0 9
1 8
a a maxC C f nom a
f nom
C f nom a max
R i. , R . ,
m i .
C1:
1 33 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 .
D1:
10 899 1 0 9 1 8
a nom a a maxD D f nom a D f nom a max
f nom
u R i. , R . , m i .
E: 3 0 4 0 8a nom a a maxE max E D E a max
max
u R i, . , m i .
E1:
1 1 1 13 0 267 0 533a nom a a max
E max E E E a maxmax
u R i, . , m i .
C: