trofazni naizmeniČni sistemi semestar/elektrotehnika u... · ð§u zavisnosti od vezivanja...
TRANSCRIPT
![Page 1: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/1.jpg)
TROFAZNI NAIZMENIČNISISTEMI
TROFAZNI NAIZMENITROFAZNI NAIZMENIČČNINISISTEMISISTEMI
![Page 2: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/2.jpg)
Jedan namotaj obrće se ustranom magnetnom polju
Dva namotaja, postavljena pod90, obrću se zajedno u stranommagnetnom polju - dvofaznanaizmenična struja
U oba namotaja indukovaće senaizmenične ems istefrekvencije, koje su faznopomerene za ugao /2
JEDNOFAZNI SISTEM
DVOFAZNI SISTEM
![Page 3: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/3.jpg)
Tri namotaja - međusobno postavljena pod uglom od 120
U namotajima se indukuju tri ems, koje su međusobno vremenskipomerene za T/3, a fazno za 2/3
TROFAZNI SISTEM
![Page 4: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/4.jpg)
Danas su skoro svi generatori naizmenicne struje trofazni
Oni u svom pokretnom delu (rotoru) imaju tri posebna namotaja,pomerena medusobno za ugao od 120°, u kojima se indukuju tri emsfazno pomerene upravo za 120°, ili vremenski za trecinu periode
Kalemovi se obicno označavaju slovima R, S i T i svaki od njih definišejednu fazu
Trofazni sistem naziva se simetričnim, ili uravnoteženim ako su amplitudepojedinih faza međusobno jednake
![Page 5: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/5.jpg)
)sin(2R tUu
)120sin(2S tUu
)240sin(2T tUu
0TSR uuu
Za simetričan trofazni sistem važi da je zbir ova fazna napona u svakomtrenutku jednak nuli (najmanji broj faza za koji važi ova osobina)
Omogućava ekonomično prenošenje kroz provodnike
![Page 6: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/6.jpg)
Trofazni sistem u prenosu električne energijeTrofazni sistem u prenosu elektriTrofazni sistem u prenosu električčne energijene energije
U praksi na trofazne generatore priključuju se :- jednofazni potrošači (električne sijalice, grejalice, elektronski aparati, ...)- trofazni potrošači (elektromotori, trofazne električne grejalice, ...)
U sistemu prenosa električne energije, teži se:- smanjenju jačine struje po provodniku- smanjenju broja provodnika- povećanju ukupne prenesene snage
Za prenos veće snage potrebno je povećanje broja “kanala” za prenosenergije, odnosno broja provodnika, što značajno uvećava cenuelektrodistributivnih sistema
![Page 7: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/7.jpg)
NEVEZANI TROFAZNI SISTEM - sistem trofaznog generatora sa trimeđusobno izolovana strujna kola
U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricneenergije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili sa 3 provodnika
Spajanje, odnosno vezivanje trofaznih sistema može se vršiti:- u spregu “zvezda”- u spregu “trougao”
Za prenos električne energije odkalemova generatora do potrošačapotrebno je 6 provodnika
![Page 8: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/8.jpg)
Simetrični trofazni sistem spojen u “zvezdu” - dovoljan je samo jedanpovratni vod za sve tri faze NULTI PROVODNIK
Zajedničke tačke generatora (ili potrošača) - ZVEZDIŠTA
U slučaju simetričnog opterećenja kroz zajednički povratni vod ne tečestruja
TSR EEE
TSR RRR
Omogućen je prenos trostruko veće energije sa ukupno četiri provodnika
![Page 9: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/9.jpg)
Kalemovi generatora u sprezi “zvezda”
Poceci svih kalemova vezani su u jednu tačku (tzv. nulta tačka)
Sa svakog drugog kraja kalema kreće po jedan, fazni (ili linijski)provodnik, a sa nulte tačke, nulti provodnik
Za prenos električne energije potrebno je 4 provodnika
Kod veze u zvezdu, naponi između pojedinih faznih provodnika inultog provodnika nazivaju se fazni naponi
![Page 10: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/10.jpg)
Kalemovi generatora u sprezi “trougao”
Kalemovi su vezani tako da je jedan kraj jednog provodnika vezan započetak sledećeg, i tako redom
Za prenos električne energije potrebna su 3 provodnika
![Page 11: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/11.jpg)
V220TSR UUU
Fazni napon je napon jedne faze (prema nuli)
V380RTSTRS UUU
Međufazni naponi su URS, UST i URT i oni su puta veći od faznih napona3
Njihova efektivna vrednost iznosi 380 V:
Linijski (međufazni) napon je napon između pojedinih faznih provodnika
Svi fazni naponi ravnomerno opterećene mreže jednaki su i za gradskumrežu iznose 220V efektivne vrednosti
![Page 12: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/12.jpg)
Potrošači u trofaznom sistemu veza:
sprega “zvezda” sprega “trougao”
3fUU l 3fII l
fIIl fUU l
Fazna struja je struja jedne faze
Linijska (međufazna) struja je struja jednog voda trofazne linije
![Page 13: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/13.jpg)
Ukupna SNAGA VIŠEFAZNIH SISTEMA jednaka je sumi snaga pofazama (bez obzira na vrstu sprege)
Ako se sa Pf označi aktivna snaga jedne faze:
cosfff IUP
U slučaju simetričnog trofaznog sistema, ukupna aktivna snaga jednakaje:
cos3 ff3f IUP
Kod veze "zvezda" jačina struje kroz nulti provodnik jednaka je nuli, alisamo pri ravnomernom opterecenju sve tri faze
U praksi, savršeno ravnomerno opterećenje faza teško se ostvaruje, pakroz nulti provodnik uvek protiče slabija ili jača struja
Struja kroz nulti provodnik, međutim, uvek je slabija od struja u linijskimprovodnicima, usled čega nulti provodnik može biti tanji, po čemu se onmože i prepoznati
![Page 14: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/14.jpg)
ASINHRONI MOTORIASINHRONI MOTORIASINHRONI MOTORI
![Page 15: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/15.jpg)
Princip rada asinhronih motoraPrincip rada asinhronih motoraPrincip rada asinhronih motora
Magnetno polje statora rotira
obrću se i njegove linije magnetne indukcije
usled rotirajućeg magnetnog polja, u namotaju rotora indukuju se struje
po Lencovom pravilu ove struje teže da zaustave magnet
rotor se obrće u istom smeru kao i rotirajuće polje statora
![Page 16: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/16.jpg)
Kada rotor počne da se obrće - njegova brzina obrtanja manja je odbrzine obrtanja magnetnog polja statora
Ako bi se brzine obrtanja rotora i statora izjednačile
Linije magnetnog polja statora ne bi sekle namotaje rotora
U provodnicima rotora ne bi se indukovala struja
Nestala bi elektromagnetna sila i rotor bi počeo da se zaustavlja
Ako rotor počne da se zaustavlja, linije magnetne indukcije sekle birotor većom brzinom i opet bi se indukovale struje
Rezultat: brzina obrtanja rotora približno je jednaka brzini magnetnogpolja statora, ali je uvek manja od nje
Rotor i stator obrću se asinhrono
![Page 17: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/17.jpg)
Za stvaranje obrtnog magnetnog polja potrebne su najmanje dvenaizmeniče struje, fazno pomerene jedna u odnosu na drugu
Neka stator ima dva fazna namotaj UX i VY (svaki fazni namotaj imasamo po jedan navojak dvopolno magnetno polje)
Magnetni polovi obrtnog N i S magnetnog polja obrću se zbog promenastruja u faznim namotajima
Dvopolno obrtno magnetno polje dobija se kada su provodnici faznihnamotaja UX i VY međusobno udaljeni za 1/2 unutrašnjeg obima statora,a struje u njihovim namotajima se fazno razlikuju za 90°
![Page 18: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/18.jpg)
Trofazne struje stvaraju ravnomernije obrtno magnetno polje od dvofaznih
Stator ima tri fazna namotaja UX, VY i WZ (svaki ima po 4 provodnika četvoroplono magnetno polje)
Struje u faznim namotajima fazno se razlikuju za 120°
![Page 19: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/19.jpg)
Osnovni delovi asinhronog motora:
STATOR - induktor - priključuje se na mrežu (najčešće trofazne struje) istruja u njegovim namotajima stvara obrtno magnetno polje
Stator je u obliku šupljeg valjka, na unutrašnjem obimu - žlebovi ukojima je namotaj statora
ROTOR - indukt - u njegovim provodnicima se indukuju struje I rotor po obimu ima žlebove - mogu biti različitog oblika Prema vrsti električnog kola rotora: kratkospojeni i namotani rotori
![Page 20: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/20.jpg)
Obrtno magnetno polje kod asinhronog motora obrće se sinhronimbrojem obrtaja ns:
p
fn
60s
f - frekvencima pobudne struje (statora)p - broja pari magnetnih polova
Rotor asinhronog motora obrće se asinhronim brojem obrtaja n, koji jenešto manji od sinhronog broja obrtaja
Razlika između sinhronog i asinhronog broja obrtaja naziva se klizanjeasinhronog motora s, koje se najčešće izražava u procentima sinhronogbroja obrtaja ns:
%100s
s
n
nns
Nominalna vrednost klizanja pod punim opterećenjem reda je veličine:6% za male motore, 3% za srednje i 0,5% za velike motore
![Page 21: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/21.jpg)
Najrasprostranjeniji od svih električnih motora:- ekonomičan je (u poređenju sa jednosmernim motorom)- lako se održava (nema četkica i komutatora)- robusan i u teškim uslovima rada (rad u eksplozivnoj atmosferi)- podnosi preopterećenja- pogodan za servo aplikacije- primena u širokom opsegu brzina
Nedostaci:- složena promena brzine rotora- nelinearna zavisnost momenta od brzine- problem pri puštanju u rad
![Page 22: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/22.jpg)
SINHRONI MOTORISINHRONI MOTORISINHRONI MOTORI
![Page 23: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/23.jpg)
Princip rada sinhronih motoraPrincip rada sinhronih motoraPrincip rada sinhronih motora
U namotaje STATORA (koji je ovde indukt) dovodi se trofazna struja izelektrične mreže (tri naizmenične struje iz mreže, efektivnih vrednosti Ia,koje su međusobno fazno pomerene za 120°)
Struje u statoru proizvode obrtno magnetno polje koje se obrće brzinom:
p
fn
60s
ROTOR je ili u obliku stalnog magneta(kod sinhronih motora male snage) ili jeu obliku pobudnog namotaja u koji sedovodi jednosmerna struja (Ip)
U normalnom pogonu, rotor se obrće zajedno sa obrtnim magnetnimpoljem stalnom brzinom obrtaja , motor je u sinhronizmusnn
![Page 24: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/24.jpg)
Rotor ima veliku masu i inerciju, a obrtno polje rotira velikom brzinom, pamagnetni polovi polja statora i rotora ne mogu da se “zakače”
1) priključenjem drugog pomoćnog motora na njegovo vratilo
2) asinhronim pokretanjem - ako se u rotor ugradi dodatni (zaletni) kavez
3) sinhronim pokrtetanjem - postavljanjem pretvarača frekvencije izmeđumreže i motora
Brzine obrtanja sinhronog motora pri određenoj učestanosti imaju fiksnevrednosti u zavisnosti od broja polova motora - npr. pri f = 50Hz
p 1 2 3 4 5 6n [o/min] 3000 1500 100 750 600 500
Potrebno je rotor spolja pokrenuti i dovesti ga na sinhronu brzinu obrtanja,posle čega se on dalje obrće sopstvenim obrtnim momentom:
![Page 25: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/25.jpg)
U zavisnosti od načina izvođenja rotora, sinhroni motori mogu biti:
Stator sinhronog motora po građi je identičan statoru asinhronog motora
a) sa cilindričnim rotorom b) sa istaknutim polovima
![Page 26: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/26.jpg)
Tipičan izgled sinhronog motora velike snage (više stotina kW)
Sinhroni motori malih snaga - koriste se tamo gde je neophodnoprecizno i kvalitetno upravljanje (izuzetno su važni za primenu urobotici, alatnim mašinama i servopogonima)
![Page 27: TROFAZNI NAIZMENIČNI SISTEMI semestar/Elektrotehnika u... · ð§U zavisnosti od vezivanja kalemova generatora, prenos elektricne energije do potrošaca, može se obaviti sa 4 ili](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021621/5e2be9527e73fb5cd13aa3ab/html5/thumbnails/27.jpg)
Sinhroni motor može se upotrebiti za pokretanje izvozne mašine, zapokretanje kompresora, ventilatora i slično
Dobre osobine :- dobar faktor snage (služi za popravku faktora snage mreže)- visok stepen korisnog dejstva- izdržava znatna preopterećenja- neosteljiv je na varijacije napona
Nedostaci :- pokreće se specijalnim kratkopojenim namotajem na rotoru ili malim
asinhronim motorom- puštanje u rad zahteva sinhroniziranje- za pobudni namotaj potrebna je jednosmerna struja- broj obrtaja ne može se menjati- pri velikim preopterećenjima može ispasti iz sinhronizma i stati