Harjoitus 5
Transcription
Harjoitus 5
Harjoitus 5 Oikosulku- ja liukurengasmoottorit DEE-33030 Sähkömoottorikäytöt Jenni Rekola [email protected] huone SE206 Tehtävä 1 Pruju yht. 9-11 Missä M= momentti Uv = moottorin vaihejännite ns = sähköinen (synkroninen) pyörimisnopeus R2 ’ = roottoriresistanssi redusoituna staattorille s = jättämä X1σ = staattorin hajareaktanssi X2σ ’ = roottorin hajareaktanssi redusoituna staattorille Xm = moottorin magnetointireaktanssi 2.3.2015 2 Vakiot eteen 2.3.2015 3 2.3.2015 4 2.3.2015 5 • Magnetointireaktanssi Xm on suuri verrattuna hajareaktansseihin X1σ ja X2σ ’ (Xm ≈10 Xσ ) -> yhtälöitä voidaan yksinkertaistaa • Sijoitetaan muodostettu jättämä s:n lauseke s:n paikalle alkuperäiseen yhtälöön 2.3.2015 6 2.3.2015 7 • • • Roottoriresistanssi siirtää huippumomentin paikkaa, mutta ei muuta huippumomentin arvoa Roottoriresistanssilla vaikutetaan jättämäalueeseen, rajoitetaan käynnistysvirta Liukurengaskoneen roottoriresistansseilla voidaan rajoittaa käynnistysvirtaa, käynnistyksen jälkeen käyttämättömät vastukset oikosuljetaan -> ei lisähäviöitä 2.3.2015 8 Tehtävä 2 2.3.2015 9 Moottorin pyörimisnopeus • Pumppu- ja puhallinkäyttöjen momenttikäyrä on neliöllinen TL cnr 2 • Missä c = verrannollisuuskerroin ja vakio c Tn TL nr 2 nrn 2 nr TL nrn Tn Pumpun kuormitus TL/Tn nr 100% 1 √1*1454rpm=1454rpm 75% 0,75 √0,75*1454rpm=1259rpm 50% 0,5 √0,5*1454rpm=1028rpm 25% 0,25 √0,25*1454rpm=727rpm n kasvaa kun TL kasvaa 2.3.2015 10 2.3.2015 11 Moottorin absoluuttinen jättämänopeus • • • Momentti on verrannollinen jättämänopeuteen T≈knj missä k on vakio Absoluuttinen jättämänopeus nj = ns - nr Absoluuttinen jättämänopeus, jättämäkulmanopeus ja jättämätaajuus ovat verrannollisia toisiinsa nj ~ ωj ~ fsl k Tn TL n jn n j nj Nimellinen jättämänopeus n jn ns nn 1500rpm 1454rpm 46rpm TL n jn Tn Pumpun kuormitus TL/Tn Absoluuttinen jättämänopeus nj 100% 1 1*46rpm=46rpm 75% 0,75 0,75*46rpm=34,5rpm 50% 0,5 0,5*46rpm=23rpm 25% 0,25 0,25*46pm=11,5rpm nj kasvaa kun TL kasvaa 2.3.2015 12 Moottorin sähköinen pyörimisnopeus • Momentteja vastaavat moottorin sähköiset pyörimisnopeudet ns nr n j Pumpun kuormitus TL/Tn Moottorin sähköinen pyörimisnopeus ns 100% 1 46rpm + 1454rpm=1500rpm 75% 0,75 34,5rpm +1259rpm=1293 rpm 50% 0,5 23rpm+1028rpm=1051rpm 25% 0,25 11,5rpm+727rpm=738,5rpm ns kasvaa kun TL kasvaa 2.3.2015 13 Syöttötaajuus • • Syöttötaajuus n f s p 60 Moottorin napapariluku p p • f n 60 50 Hz 60 2 nsn 1500rpm Syöttötaajuudet f ns p ns 2 60 60 Pumpun kuormitus TL/Tn Moottorin syöttötaajuus fs 100% 1 1500rpm/30 = 50Hz 75% 0,75 1293 rpm/30=43Hz 50% 0,5 1051rpm/30=35Hz 25% 0,25 738,5rpm/30=25Hz fs kasvaa kun TL kasvaa 2.3.2015 14 Jättämä s s nj ns Pumpun kuormitus TL/Tn Moottorin jättämä s 100% 1 46rpm/1500rpm = 3,1 % 75% 0,75 34,5 rpm/1293rpm =2,7 % 50% 0,5 23rpm/1051rpm = 2,2 % 25% 0,25 11,5rpm/738,5rpm =1,6 % 2.3.2015 15 2.3.2015 16 Tehtävä 3 2 2.3.2015 17 • • • • Nimellinen syöttötaajuus fn =50Hz Napapariluku p=2 Pyörimisnopeus 1454 rpm Syöttötaajuus laskee 5%, uusi taajuus f1 =0,95*50Hz=47,5 Hz • Absoluuttinen jättämänopeus alkutilanteessa n jn nsn nrn 1500rpm 1454rpm 46rpm • Uusi pyörimisnopeus uudella syöttötaajuudella ns1 • 60 f1 60 47,5 Hz 1425rpm p 2 Roottorin pyörimisnopeus ei muutu hetkellä, jolloin syöttötaajuus muuttuu, nr1 = nrn n j1 ns1 nr1 ns1 nrn 1425rpm 1454rpm 29rpm 2.3.2015 18 • Ilmavälivuo on vakio, joten toimitaan lineaarisella momentti-jättämäkäyrällä Tem k1 avg I r I r k2 avg f s1 Tem k1k2 avg 2 f s1 cf s1 • n j [rpm] 60[ s / min] f s1[r / s] Tehtävässä 2 oli pumppukäyttö, joten momenttikäyrä oli neliöllinen. Silloin momentin ja pyörimisnopeuden suhde TL cnr 2 • Nyt oletetaan, että momentti ja pyörimisnopeus ovat suoraan verrannollisia toisiinsa eli TL cnr 2.3.2015 19 c • • Tn Tem1 n jn n j1 Tem1 n j1 29rpm 0, 63 p.u. Tn n jn 46rpm Jarruttava momentti on 0,63p.u. Jos muutos on äkillinen, niin virta on suuri. Tehokas jarrutustapa jos verkko kykenee ottamaan syntyvän tehon vastaan. ω>0 ja T <0 joten P<0 2.3.2015 20 Tehtävä 4 • Oikosulkumoottorin nimellisjännite Vn = 400V nimellistaajuus fn = 50Hz Staattori- ja roottoriresistanssien summa R1 +R2 ’ = 3,0 Ω Staattori- ja roottorireaktanssien summa X1 +X2 ’ = 5,0 Ω Moottoria syötetään 50Hz kanttiaallolla, jonka perusaallon rms-arvo V1 = 400V Määritä kertalukujen 5, 7, 11 ja 13 yliaaltovirtojen tuottama kuparihäviö moottorissa Kanttiaalto-ohjaus = six-step ohjaus Kuvat virrasta pruju kuva 10-20 2.3.2015 21 • • • • Moottorin nimellisjännite Vn =400V Nimellistaajuus fn =50Hz Staattori- ja roottoriresistanssien summa R=R1 +R2 ’ = 3,0 Ω Staattori- ja roottorireaktanssien summa X=X1 +X2 ’ = 5,0 Ω 20ms Kanttiaallon harmoninen yliaaltokomponentti suoraan verrannollinen virran perusaallon amplitudiin Vh V1 h missä h=5,7,11,13, … Vaihejännitteelle Vvh V1 3h Moottorin impedanssi ko. yliaallolla Z h R jh L R jhX Kun ω=2π50rad/s Z h (3 jh5) 2.3.2015 22 2.3.2015 23 2.3.2015 24