Rozruch trójfazowych silników indukcyjnych (pierścieniowych i klatkowych).

Prąd pobierany podczas rozruchu ze zwartym uzwojeniem wirnika jest kilkukrotnie większy od prą­du znamionowego (I_r = (4÷10)I_N). Duży prąd rozruchowy może być groźny dla silnika pod względem skutków cieplnych mimo, że najczęściej rozruch trwa od kilku do kilkudziesięciu sekund. Ale w przypadku silników dużych, a także często powtarzanych rozruchów nie­bezpieczeństwo takie może wystąpić. Ze względu na powyższe rozruch bezpośredni, polegający na zasileniu sil­nika pełnym napięciem znamionowym, można stosować tylko przy silnikach małych. Zależnie od warunków sieciowych, przepisy zakładów energetycznych dopuszczają do rozruchu bezpośredniego silniki o mocach od kilku do kilkunastu, rzadko kilkudziesięciu, kilowatów. Dla silników większych mocy stosuje się różne sposoby poprawy warunków rozruchu silnika. Dąży się do tego, aby w czasie rozruchu:

- zmniejszyć prąd rozruchowy, ale jednocześnie (o ile to możliwe)

- powiększyć moment rozruchowy.

Można to osiągnąć następującymi metodami:

- przez zmianę napięcia zasilania uzwojenia stojana (za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt, autotransformatora lub transformatora),

- przez włączenie rezystancji lub reaktancji dodatkowej w obwód wirnika (zastosowanie tzw. rozrusznika tylko w silnikach pierścieniowych),

- przez włączenie rezystancji lub reaktancji dodatkowej w obwód stojana,

- przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego uzwojenie stojana.

Regulacja prędkości trójfazowych silników indukcyjnych.

f - częstotliwość p - liczba par biegunów, s - poślizg,

ω - prędkość kątowa wirnika

Regulację prędkości kąrowej wirnika można realizować poprzez zmiany częstotliwości, liczby par biegunów i poślizgu. Dla zachowania niezmiennej momentu maksymalnego M_n, zmianom częstotliwości muszą towarzyszyć proporcjonalne do nich zmiany napięcia stojana.

Poprzez zmiany liczby par biegunów można uzyskać skokowe zmiany prędkości. Ten typ regulacji jest stosowany do silników klatkowych (dwu i wielobiegowych) z odpowiednio zmienianym układem połączeń uzwojenia stojana.

Przy zmianach napięcia stojana zmienia się moment maksymalny a poślizg krytyczny nie ulega zmianie: regulacja prędkości może więc się odbywać w zakresie zmian poślizgu od znamionowego do krytycznego. Ten sposób regulacji stosuje się do silników klatkowych ze zwiększonym poślizgiem krytycznym.

Hamowanie trójfazowymi silnikami indukcyjnymi

(prądnicowe, przeciwprądem, dynamiczne)

Hamowanie prądnicowe może zachodzić jeżeli wirnik jest napędzany z zewnątrz a maszyna wytwarza ujemny moment elektromagnetyczny co jest równoważne z oddawaniem energii do sieci.

Hamowanie przeciwprądowe polega na przełączeniu na przeciwny kierunek wirowania. Obrotowemu ruchowi wirnika przeciwstawia się wirujące w kierunku przeciwnym pole elektromagnetyczne powodując zmniejszenie prędkości

Hamowanie dynamiczne może się odbywać w dowolnym przedziale prędkości. Uzwojenie stojana jest wtedy zasilane prądem stałym o odpowiedniej wartości i w układzie zapewniającym dodawanie się przepływów uzwojeń fazowych. Przy prędkości równej zeru moment hamujący jest równy zeru co powoduje że końcowa faza hamowania dynamicznego jest łagodna i nie zawsze można osiągnąć całkowite zatrzymanie.

Własności indukcyjnych silnikow liniowych

Początkowa siła rozruchowa silnika liniowego zazwyczaj niewiele się różni od siły maksymalnej. Prędkość silnika liniowego można regulować napięciowo. Przy hamowaniu z przełączonym silnikiem na przeciwny bieg pola - można także regulować napięciowo siłę hamowania. Część wtórna silnika liniowego ma dobre warunki chłodzenia, toteż wydzielająca się z niej znaczna moc poślizgu nie jest groźna pod względem cieplnym.

Budowa i własności indukcyjnych silników jednofazowych.

Silniki indukcyjne jednofazowe są przystosowane do współpracy z siecią jednofazową napięcia przemiennego.

W stojanie jest umieszczone uzwojenie wykonane jako skupione lub jako rozłożone, natomiast wirnik na ogół jest klatkowy. Prąd przemienny doprowadzony do jednofazowego uzwojenia stojana wytwarza pole magnetyczne zmienne nieruchome w przestrzeni, które można rozłożyć na dwa pola kołowe wirujące w przeciwnych kierunkach. Te dwa pola magnetyczne składowe indukują w uzwojeniu klatkowym wirnika siły elektromotoryczne. Pod ich wpływem w uzwojeniach tych płyną prądy. Stąd wniosek, że klatka wirnika wytworzy również dwa pola magnetyczne wirujące w przeciwnych kierunkach. Na skutek oddziaływań pól magnetycznych stojana i wirnika wytworzone zostaną dwa momenty elektromagnetyczne. Silnik indukcyjny jednofazowy nie wytwarza początkowego momentu rozruchowego oraz nie ma określonego kierunku wirowania. Silnik można uruchomić w obu kierunkach przez mechaniczne nadanie wirnikowi początkowej prędkości przy której moment elektromagnetyczny rozwijany przez silnik jest nieco większy od momentu mechanicznego obciążającego wirnik. Brak momentu rozruchowego jest podstawową wadą silnika indukcyjnego jednofazowego.

Straty mocy w silnikach indukcyjnych trójfazowych i jedno fazowych.

Silnik indukcyjny pobiera z sieci zasilającej moc czynną P_in. Część mocy pobieranej jest zużywana na pokrycie strat mocy czynnej w uzwojeniu stojana ΔP_Cu1 oraz strat mocy czynnej w rdzeniu stojana ΔP_Fe1, reszta jest przekazywana do wirnika jako moc idealna (moc pola magnetycznego wirującego) P_ψ. część tej mocy z kolei pokrywa straty w stali wirnika ΔP_Fe2 (które są bardzo małe i najczęściej się je pomija oraz straty w uzwojeniu wirnika ΔP_Cu2. część pozostałej mocy pola magnetycznego wirującego P₂ wydziela się na rezystancji zewnętrznej przyłączonej do uzwojenia wirnika, reszta jest przekazywana na wał wirnika jako moc mechaniczna P_m. Moc użyteczna P silnika jest mniejsza od mocy mechanicznej o straty mechaniczne (tarcie) ΔP_m.

Sprawnością silnika nazywa się stosunek mocy użytecznej na wale silnika do mocy pobranej z sieci: η=P/P_in

Sprawność silnika nie jest stała i zmienia się wraz ze zmianą obciążenia. Sprawność jest maksymalna wówczas gdy straty zmienne (obciążeniowe) są równe stratom stałym, czyli jałowym.

Budowa maszyn synchronicznych trójfazowych

W stojanie tej maszyny jest umieszczone symetryczne uzwojenie trójfazowe, natomiast jej wirnik - to elektromagnes prądu stałego o biegunach wydatnych (maszyna jednobiegunowa) albo utajonych (maszyna cylindryczna). Przy pracy ustalonej wirnik i pole magnetyczne stojana wirują z tą samą prędkością.

Maszyna synchroniczna jako źródło mocy biernej indukcyjnej.

Aby ograniczyć ujemne skutki przesyłu mocy biernej (ograniczenie przesyłu mocy czynnej) dąży się do ograniczenia jej poboru z sieci poprzez poprawny dobór urządzeń odbiorczych oraz instalowanie dodatkowych odbiorników pojemnościowych. Do tego celu mogą służyć maszyny synchroniczne przewzbudne (to słowo to nie błąd w druku) (kompensatory wirujące). Zapotrzebowanie na moc bierną (prawie polowa jej to straty występujące w sieci) zmienia się wraz ze zmianami obciążenia sieci mocą czynną. Z tego względu kompensatory poprzeczne wyposaża się w regulatory współczynnika mocy.

Zadania pełnione przez poszczególne elementy maszyny prądu stałego.

Pola magnetyczne stojana i wirnika są stałe i nieruchome, przy tym - dla uzyskania dużego momentu elektromagnetycznego - przesunięte względem siebie o kąt elektryczny π/2. osiąga się to przez działanie ruchomego zestyku komutator szczotki. Istota leży w zapewnieniu przeciwnego zwrotu prądu w czynnych bokach uzwojenia twornika położonych na przeciwnych stronach - stykających się ze szczotką - wycinków komutatora. Szczotki przylegające do sąsiednich wycinków komutatora zwierają zezwoje, których końce są dołączone do tych wycinków. Zwierane zezwoje powinny znajdować się w strefie neutralnej (indukcja równa zeru), aby nie indukowały się w nich napięcia.

W czasie przemieszczania się wycinków komutatora pod szczotkami, w zwieranych zezwojach ulega zmianie zwrot prądu.

3

---