Metody rozruchu silników indukcyjnych i regulacji prędkości

Silnik klatkowy:

1)Przełącznik gwiazda trójkąt

silniki małej i średniej mocy o napięciu znamieniowym 1 kV

Warunki rozruchu:

1)Uzwojenia stojana silnika podczas pracy w warunkach zasilania napięciem znamionowym połączone jest w trójkąt

2)do tabliczki zaciskowej silnika doprowadzone są początki i końce uzwojeń fazowych stojana

3)moment oporowy mazyny roboczej w początkowym okresie rozruchu nie przekracza 20-40% momentu znamieniowego silnika

W pierwszym etapie rozruchu uzwojenie stojana polączone jest w gwiazdę. Po osiągnięciu przez silnik prędkości kątowej zbliżonej do znamieniowej, uzwojenie przełącza się w trójkąt.Przy polączeniu uzwojeń stojana w gwiazdę , prad fazowy silnika jest 3^0.5 krotnie mniejszy. Ze względu na mała wartość uzyskanego momentu rozruchowego ten sposób rozruchu może być stosowany w przypadku silnika nieobciążonego lub w napędzie maszyn roboczych o charakterystyce wentylatorowej .

2)Rozruch z zastosowaniem rozrusznika stojanowego

Rozruszniki stojanowe pozwalają na obniżenie napięcia zasilania silnika w stopmiudowolnym.Rolę rozrusznikkkkków stojanowych pełnia rezystory w przypadku silników małej mocy oraz dławiki w przypadku silników małej i średniej mocy. Rozruszniki stojanowe stosuje się do silników o dowolnym napieciu znamieniowym. Z reguły są symetryczne. Rozruszniki nie symetryczne mają zqstosowanie jedynie wtedy gdy zadaniem rozrusznika jest ograniczenie momentu rozruchowego silnika, bez troski o wartość prądu rozruchowego

3)Rozruch z zastosowaniem autotransformatora rozruchowego

stosowany jest do silników wysokonapięciowych srednich i dużej mocy. Napiecie zasilania na czas rozruchu należy dobrac stosownie do wymagan ukladu napedowego ze względu na wymagany minimalny moment rozruchowy. W początkowej fazie rozruchu silnik zasilany jest napięciem obniżonym do odpowiedniej wartości.W tym celub włacza się odpowiednie styczniki. Po dokonaniu rozruchu wyłącza się jeden z nich, co powoduje ze silnik zostaje zasilany przez część uzwojenia autotransformatora, spelniającego role dlawika .

Uzyskuje się w ten spsób pośredni stopień rozruchowy, lagodzacy procesy przełanczania silnika do pracy przy napięciu znamieniowym. W koncowej fazie następuje wyłączenie transformatora i bezpośrednie podłączenie.

4)Rozruch z zastosowaniem tyrystorowego sterownika napięcia

Dotyczuy silników niskiego napiecia, malej i sredniej mocy. Włączenie w obwód uzwojenia stojana symetrycznych układów tyrystorowych prowadzi do obniżenia napięcia na jego zaciskach. Sterowanie to polega na na uzależnieniu sterowania zaspołu tyrystorów od czasu. Przez regulację wartości początkowej napiecia oraz

Czasu narastania napięcia od wartości pocątkowej do znamieniowej, możliwe jest optymalizowanie rozruchu ze względu na wartość początkową prądu i momentu silnika oraz przyspieszenia układu napedowego. Po dokonaniu rozruchu stosuje się zwieranie sterownika napięcia dodatkowym łącznikiem w celu odciążenia zespolu tyrystorow podczas pracy silnika.

Pierścieniowy

Rozruch za pomoća rozrusznika wlączonego w obwód wirnika. Zadaniem rozrusznika jest ograniczenie wartosci prądu rozruchowego silnika odpowiednie ukształtowanie charakterystyki momentu obrorowego w czasie rozruchu, stosowanie do wymagan stawianych przez maszyne roboczą i siec zasilajacą.najczesciej stosowane rozruszniki wielostopniowe rezystorowe.Sterowanie odbywa się w funkcji czasu i w fukcji prądu

Hamowanie elektryczne silnika indukcyjnego polega na wymuszeniu takiego stanu pracy podczas którego moment elektromagnetyczny silnika jest skierowany przeciwnie do kierunku predkosci katowej wirnika.

Metody:

• Hamowanie odzyskowe (generatorowe,pradnicowe,nadsynchroniczne)

• Hamowanie przeciwwłączeniem (przeciwwpradowe,hamowanie pradem sieci)

• Hamowanie dynamiczne pradem stalym

• Hamowanie dynamiczne pradem przemiennym (jednofazowe)

• Hamowanie w ukladzie z przelaczana faza stojana (Hamowanie z odwrocona faza stojana, Hamowanie niesymetryczne)

1. Hamowanie odzyskowe rys 9.1/123

2. Jest to hamowanie nadsynchroniczne

stan ten wystepuje wtedy gdy silnik jest zasilany symetrycznym napieciem trojfazowym a predkosc mechaniczna wirnika silnika jest wieksza od predkosci synchronicznej silnika (w>ws lub n>ns) czyli poslizg jest ujemny(s<0) moment elektromagnetyczny jest momentem hamujacym (Me<0) Podczas tego hamowania silnik pracuje jak generator indukcyjny i zamienia energie mechaniczna na elektryczna zwracana do sieci zasilajacej.Do sieci jest zwracana moc czynna a ciagle pobierana jest z sieci moc bierna potrzebna do wytworzenia w szczelinie silnika wirujacego pola magnetycznego.

Charakterystyki mechaniczne sa polozone w II i IV kwadrancie ukladu wspolrzednych (w,Me)i sa przedluzeniem charakterystyk dla stanu pracy silnikowej.

Stan tego hamowania uzykujemy gdy:

• Silnik indukcyjny napedza maszyne robocza o czynnym momencie oporowym powodujacym wzrost predkosci mechanicznej wirnika ponad predkosc synchroniczna

• Zostanie wymuszone zmniejszenie predkosci synchronicznej silnika ponizej predkosci mechanicznej wirnika

b) Hamowanie przeciwwłączeniem rys 9.2/125

Hamowanie to stosujemy gdy chcemy szybko zatrzymac silnik.Jest to hamowanie podsynchroniczne.

jest to wymuszenie pracy silnika w ktorej kierunek predkosci synchronicznej jest przeciwny do kierunku predkosci mechanicznej wirnika.silnik pracuje przy poslizgach s>1 a moment elektromagnetyczny jest momentem hamujacym

Stosuejmy gdy:

• W celu zatrzymania lub nawrotu silnika napedowego

• W celu utrzymania zadanej predkosci opuszczania ciezarow

Stan tego hamowania uzykujemy gdy:

• Uzwojenie stojana zostanie odlaczone od sieci trojfazowej i ponownie zaloczone po zmianie kolejnosci faz

• Moment oporowy maszyny ma charakter czynny i jest dostatecznie duzy do wywolania ruchu wirnika w kierunku przeciwnym do kierunku wirujacego pola magnetycznego w szczelinie wirnika.

Podczas tego hamowania do silnika indukcyjnego jest doprowadzana od strony walu energia mechaniczna a od sieci energia elektryczna.Energie te sa zamieniane na energie strat mocy elektrycznej wytracana w uzwojeniach silnika i dolaczonych do wirnika rezystorach hamujacych.Wada tego sposbu to pobor duzych pradow i duzej mocy z sieci i duza ilosc ciepla wydzielonego.

c) Hamowanie dynamiczne pradem stalym rys 9.4/128

Polega na odlaczeniu uzwojenia stojana od sieci trojfazowej i przylaczeniu tego uzwojenia do zrodla napiecia stalego.Prad staly wytwarza w szczelinie silnika nieruchome pole magnetyczne.W uzwojeniach fazowych wirnika sa indukowane sily elektromotoryczne wywoluja one przeplyw pradow fazowych wirnika.Odzdzialywanie pradow fazowych i pola magnetycznego powoduje wytwarzanie momentu elektromagnetycznego skierowanego zawsze przeciwnie do kierunku predkosci wirnika-ma dzialanie hamujace.Podczas hamowania do silnika jest doprowadzana energia mechaniczna która jest zamieniana na energie start mocy wytracanej na rezystancjach uzwojen fazowych wirnika i dolaczonych do wirnika rezystorach hamowania Rh.

Metody sterowania momentem hamujacym Meh podczas hamowania pradem stalym:

• Przez zmiane pradu Ise,czyli pradu stalego wymuszanego w uzwojeniu stojana

• Przez zmiane trojfazowej rezystancji hamowania Rh dolaczanej do obwodu wirnika (tylko przy zasilaniu silnika indukcyjnego pierscieniowego)

Charakterystyki mechaniczne leza w II i IV kwadrancie ukladu wspolrzednych(w,Meh)Wszystkie charakterystyki przechodza przez poczatek ukladu wsporzednych czyli przy predkosci rownej zeru nie jest wytwrzany moment hamujacy.

CHARAKTERYSTYKI MECHANICZNE MASZYN ROBOCZYCH.

Maszyna robocza przeciwstawia napedzajacemu ja silnikowi moment oporowy.Przebiegi momentow oporowych sa zroznicowane ,zaleza od typu maszyny roboczej i predkosci obrotowej przy ktorej ona pracuje.Moment oporowy może być czynny lub bierny.Zaleznie od rodzaju maszyny roboczej oraz charakteru procesu technologicznego moment oporoy może być staly lub zmieniac się w funkcji predkosci(w,v),drogi(s),kata obrotu(α) lub czasu(t).

Charakterystyka mechaniczna(statyczna) maszyn o ruchu obrotowym Mm=f(w)

Mm=Mmo+(Mmn-Mmo)(w/wn)^x stosuje się gdy w ≠0

Mmo-m.oporowy wywolany tarciem w czesciach ruchomych

Mmn- m.oporowy przy znamionowej predkosci katowej wn

x-wykladnik potegi

Maszyny robocze dzielimy na :

• Maszyny ze stalym,niezaleznym od predkosci momentem oporowym (x=0)

• Maszyny z momentem oporowym zmieniajacym się liniowo (x=1)

• Maszyny z momentem oporowym zaleznym od drugiej potegi predkosci. (x=2)

• Maszyny z momentem oporowym malejacym przy rosnacej predkosci.(x=-1)

Moment oporowy zalezny od kata obrotu maja maszyny robocze zawierajace w ukladzie kinematycznym mechanizmy korbowodowe lub mimosrodowe np.pompy,sprezarki

Moment oporowy zalezny od drogi wystepuje w pojazdach trakcyjnych,wyciagarkach.

Moment oporowy zalezny od czasu (zaleznosc przypadkowa lub programowalna

METODY KSZTALTOWANIA PRZEBIEGU CHARAKTERYSTYK MECHANICZNYCH SILNIKA INDUKCYJNEGO.

Jedna z metod ksztaltowania charakterystyk (szczególnie na potrzeby regulacji katowej) jest oddzialywanie na poslizg silnika. Wartosc poslizgu przy danym obciazeniu zalezy od napiecia zasilajacego i od wartosci parametrow elektrycznych obwodu wirnika glownie rezystancji dodatkowej Rd.

Charakterystyka mechaniczna naturalna silnika klatkowego ma wiekszy moment rozruchowy (przy s=1)wiekszy poslizg znamionowy i krytyczny,mniejsza przeciazalnosc znamionowa momentem,niż silnik pierscieniowy.

SILNIKI KLATKOWE: przebieg charakterystyki mechanicznej tych silnikow zalezy od konstrukcji klatki czyli od ksztaltu i wymiarow zlobkow.Z tego względu silniki te dzielimy na:

• Jednoklatkowe(zwykle)

• Glebokozlobkowe

• Dwuklatkowe

---