hrvatski

ANALIZA STACIONARNIH KARAKTERISTIKA TIRISTORSKI UPRAVLJANOG KAVEZNOG ASINKRONOG MOTORA

U ovom radu analizirane su stacionarne karakteristike naponski upravljanog kaveznog asinkronog motora bez nul vodica, s posebnim naglaskom na proracun gubitaka i odredivanje stupnja korisnosti. Da bi analizirali stacionarne karakteristike pogona s a.m. i tir.pr.napona razvijen je matematicki model sustava tiristorski sklop-asinkroni motor. Za podešavanje napona napajanja asin. motora uglavnom se koriste tiristorski pretvaraci napona. Da bi utvrdili strujno naponske prilike koje se javljaju u omsko induktivnom krugu uz ukljucene tiristore, razmotrili smo jednostavnu shemu jednofaznog pretvaraca napona. Prikazani odnosi za omsko induktivni teret vrijede i za asinkroni motor. Kod naponske regulacije a.m. najcešce se koristi spoj antiparalelno spojenih tiristora u svakoj fazi, gdje je statorski namotaj spojen bez nul vodica. Strukturu elektromotornog pogona tvore dva povezana sustava: tiristorski sklop i asinkroni motor. Matematicki opis tiristora u stanju vodenja i zapiranja predstavlja model tiristorskog sklopa. Prekid vodenja tiristora u pojedinim fazama tipican je primjer nesimetrije koji nastaje ukljucivanjem dovoljno velikog otpora u seriju s namotom jedne od faza. U ovom radu koristili smo matematicki model a. m. napisanog u koordinatnom sustavu, kod kojeg su osi vezane za stator i miruju. Model trofaznog a.m. bez uticaja potiskivabnja struje u rotoru prikazan je na slici. Kod napajanja a.m. iz nesinusnog izvora napajanja, vrtložne struje u rotoru imaju znatan utjecaj na njegove staticke i dinamicke karakteristike. Taj utjecaj obuhvacen je mat.mod. kojis eizvodi na temelju zamjene rotorskog štapa s konacnim brojem R, L petlji. Da bismo opravdali izbor mat. mod. motora koji se temelji na zamjeni rotorskog štapa s ekvivalentnim dvokavezom proveli smo na konkretnom primjeru proracun za pogrešku u realnom i imaginarnom dijelu impedancije ekv. dvokaveza. Dakle, mat. mod. a.m. dobiven zamjenom rotorskog štapa s ekv. dvok. s odabranim parametrima za šro tocniji proracun 1, 5 i 7 harmonika izabran je kao pogodan za proracun i analizu u režimu napajanja iz nesinusnog izvora. Da bi se verificirao mat. mod. i program za simulaciju pogona s naponski upravljanim a.m. usporedeni su valni oblici napona i struje dobiveni simulacijom stacionarnih stanja s rezultatima mjerenja na laboratorijskoj maketi. Prije pocetka snimanja valnih oblika napon i struje u karakteristicnim radnim tockama u stacionarnom stanju, snimljeni su valni oblici struje i napona a.m. kada se motor napaja direktno iz mreže. Uocavamo u krivulji napona odredena izoblicenja koja potjecu od viših harmonickih clanova u naponu mreže. Na laboratorijskoj maketi su provedena snimanja valnih oblika napona i struje u karak. radnim tockama u stacionarnom stanju i ti rezultati su usporedeni s valnim oblicima dobivenim simulacijom na mat. modelu. Radi složenosti analize gubitaka i korisnosti naponski upravljanog a.m. morali smo kombinirati postupke mjerenja i proracuna pojedinih gubitaka. Da bismo izvršili analizu upliva pojedinih harmonika u struji i naponu, program za proracun harmonickih komponenti koristi rezultate simulacije i algoritam FFT koji kao ulazne velicine uzima 2N tocaka tijekom periode. Napravili smo harmonicku analizu do 13 harmonika i radi usporedbe rezultata proveli smo mjerenje na lab. maketi uz korištenje valnog analizatora. Da bismo mogli pristupiti proracunu snage, gubitaka i korisnosti a.m. napajanog iz nesinusnog izvora napajanja, kada napon i struja nisu sinusnog oblika morali smo poci od osnovnih pojmova za navedene velicine. Prema opisanom postupku pristupili smo proracunu gubitaka i korisnosti a.m. snage 2.2 kW za razlicita opterecenja i kuteve upravljanja u stacionarnom stanju. - gubici u bakru statora: povecanjem opterecenja se povecavaju zbog povecenja osnovnog i viših harmonika struje statora. - gubici u željezu statora: gubici su za iste terete manji kod vecih kuteva upravljanja jer se povecanjem kuta upravljanja smanjuje osnovni harmonik napon tj. indukcije u zracnom rasporu. Povecanjem tereta kod konstantnog kuta upravljanja povecava se struja i pad napona na statorskoj impedanciji, što uvjetuje smanjenje indukcije u rasporu te i smanjenje gubitaka u željezu. - gubici u bakru rotora: za isto opterecenje kod smanjenog napona gubici su veci od gubitaka u slucaju kada se motor napaja punim naponom, a osnovni razlog tome je što se smanjnjem napona povecava klizanje i povecaje struja rotora. - gubici u željezu rotora: ti gubici su maleni i u ukupnim gubicima njihov udio je zanemariv. - gubici u bakru rotora s uracunatim potiskivanjem: povecavaju se gubici radi potiskivanja struje. Za ocekivati je da bi kod motora vecih snaga efekat potiskivanja bio izraženiji, tj usljed potiskivanja struje gubici u rotoru bi se znatno povecali. - korisnost pri manjim opterecenjima: raste s povecanjem kuta upravljanja radi smanjenja gubitaka u željezu kod vecih kuteva, zbog smanjenja prvog harmonika napona statora. - korisnost pri vecim opterecenjima: smanjuje se s povecanjem kuta upravljanja, jer su dominantni gubici u bakru rotora koji se povecanjem kuta povecaju. Na temelju krivulja korisnosti moguce je za svako opterecenje odrediti podrucje promjene kuta upravljanja za koje se povecava korisnost motora. Na kraju istraživanja pristupili smo mjerenju korisnosti a.m. mjerenjem izlazne mehanicke snage i ulazne elektricne snage. Mjerenje na lab. maketi pogona provedeno je za 6 razlicitih radnih tocaka u stacionarnom stanju za koje se razlikuju moment opterecenja i kut upravljanja. Za iste radne tocke rezultate smo provjerili simulacijom s tim da je osim napajanja s punim sinusnim naponom i amanjenim naponom razmatran i slucaj napajanja smanjenim naponom uz uracunato potiskivanje struje u rotoru. Rezultati simulacije pokazuju da se usljed potiskivanja struje u rotoru smanjuje stupanj korisnosti. To znaci da se smanjenje gubitaka u željezu (usljed smanjenja napona) kompenzira povecanjem gubitaka u rotoru usljed povecanja viših harmonickih komponenti u struji rotora. To nas navodi na zakljucak da kod velikih strojeva kod kojih je jace izražen efekat potiskivanja treba ispitati da li smanjenje napona pomocu tir. upravljanja vodi povecanju stupnja korisnosti, buduci da bi gubici usljed potiskivanja struje u rotoru mogli biti znatnog iznosa.

asnkroni motor; tiristorsko upravljanje; stacionarne karakteristike; gubici; korisnost

nije evidentirano