Prvi deo teksta o Radu motora na niskim brzinama

Voltage boost (dodatni napon)

Kada je motor startovan, motor razvija približno 200% nominalnog momenta a onda ubrzava duž brzinsko-momentne karakteristike, preko momenta sedla i finalno u blizini tačke nominalnog momenta što zavisi od aktuelnog momenta opterećenja. Ako moment opterećenja prekoračuje momentne mogućnosti motora, motor neće imati mogućnosti da ubrza opterećenje i motor će se vrteti smanjenom brzinom. Na primer, opterećenje u startu zahteva 160% nominalnog momenta a motor može da da 140% polaznog momenta, motor neće biti u stanju da ubrzava stoga će se pregrevati te će odreagovati zaštite motora. S toga je važno da obezbedimo da motor ima adekvantan moment ubrzanja kako bi dostigao punu brzinu Normalno, motor ubrzava do tačke gde se preseca kriva opterećenja i brzinsko-momentna karakteristika motora. Motor uvek radi između tačke prevalnog momenta i tačke sinhrone brzine. Ukoliko se poveća opterećenje, motor klizi prema tački prevalnog momenta smanjujući brzinu, ukoliko se opterećenje smanji, motor klizi prema tački sinhrone brzine povećavajući brzinu. Ukoliko opterećenje zahteva veći moment od prevalnog momenta motor će stati. Kod NEMA B motora, startna struja je 600% do 800% od nazivne struje. Kako se opterećenje ubrzava do nominalne brzine, struja pada na nominalnu struju ili struju blisku nominalnoj što korespondira opterećenju. Iznos vremena koji je potreban motoru da ubrza opterećenje do nominalne brzine zavisi od veličine srednjeg momenta ubrzanja. SrednjI moment ubrzanja je razlika između momenta motora i momenta opterećenja.

Slika desno je uveličan detalj regiona između prevalnog momenta i sinhrone brzine u kojem motor radi. Ovo je interesantno zbog toga što struja može da se vidi pri različitim momentima. Ovo će direktno uticati na veličinu podešene frekvencije koju drajv zahteva da proizvede dati moment, jer je drajv strujno ograničen. Pri 100% momenta opterećenja, 100% struje sa natpisne pločice je potrebno. Pri 150% opterećnja treba 150% struje. Posle 150% tačke momenta, razlomak moment po amperu nije više proporcionalan.U ovom slučaju, 313% prevalnog mometa će zahtevati 450% struje. Stvarna radna brzina indukcionog motora je zavisna od primenjenog opterećenja i klizanja. Proizvedeni moment motora je takođe funkcija klizanja: više klizanja, više momenta. S toga je važno da obezbedimo da motor ima adekvantan moment ubrzanja kako bi dostigao punu brzinu. Normalno, motor ubrzava do tačke gde se preseca kriva opterećenja i brzinsko-momentna karakteristika motora. Motor uvek radi između tačke prevalnog momenta i tačke sinhrone brzine. Ukoliko se poveća opterećenje, motor
klizi

prema tački preva lnog momenta smanjujući brzinu, ukoliko se opterećenje smanji, motor klizi prema tački sinhrone brzine povećavajući brzinu. Ukoliko opterećenje zahteva veći moment od prevalnog momenta motor će stati.

NEMA B motor generalno radi sa 3% klizanja ili 50o/min klizanja:

Pri 3% klizanja motor će proizvoditi nominalni moment. Motor može klizati i dalje do tačke prevalnog momenta posle koje će početi da naglo usporava. NEMA D može klizati do 13% punog opterećenja.Moment i snagu možemo računati iz izraza:

Da vidimo kako napon i frekvencija utiču na rad. Varijable rada su:

Rad u SAD
30HP 460VAC
1800RPM 60Hz
89,4Nm 69A
Jednostavno rečeno, promenljive rada su:
– Napon kontroliše izlaznu snagu ili HP
– Frekvencija kontroliše brzinu ili RPM
– Struja kontroliše moment

Rad u Evropi
25kW 380VAC
1500o/min 50Hz
89,4Nm 69A
Isti motor može raditi i u Evropi koja koristi mrežu 380V, 50Hz jer odnos frekvencije i napona ostaje isti. Ovo može biti naznačeno kao V/f razlomak za koji je motor namotan. 460/60=7,7V/Hz ili 380/50=7,7V/Hz

Ako motor radi pri 575V i 60Hz, biće prezasićen i izgoreće. Ako motor radi pri 230V i 60Hz, neće biti dovoljno zasićen, usporavaće zbog velike indukovane struje.

Sa ciljem da variramo brzinu, darajv treba da ima karakteristiku kao na slici. Napon varira direktno sa frekvencijom i drži konstantan odnos V/f. Drajv će tipično startovati motor sa niskim naponom i niskom frekvencijom a zatim će i napon i frekvencija rasti do željene radne tačke. Ovo je kontrast od tipičnog startovanja motora sa punim naponom od 380V priključenog na priključke motora. Startovanjem motora sa niskim naponom i niskom frekvencijom, visoka polazna struja je kompletno eliminisana. Takođe, motor radi između prevalnog momenta i tačke sinhrone brzine čim je startovan za raziku od kretanja momenta po momentnoj krivoj u slučaju kada je priključen direktno na 380V, 50Hz, gde ubrzava do tačke između prevalnog momenta i sinhrone brzine.

Kriva desno pokazuje stvarnu brzinsko-momentu krivu koja je rezultat rada motora sa konstantnim V/f. naponskim izvorom. Kada su niski napon i niska frekvencija na motoru, maksimum raspoloživog momenta se smanjuje pri smanjenoj brzini. Ovo je rezultat rezistivnog pada napona na namotaju statora. Motor će uvek raditi u delu karakteristike koja je između maksimalnog momenta ili prevalnog momenta i tačke sinhrone brzine. Kada napon i frekvencija na motoru rastu od 0V i 0Hz, momentna karakterisitka se pomera desno.Maksimum startnog momenta za rad sa konstantnim V/f uistinu može biti mnogo manji od nominalnog momenta. Ovo može obezbediti dovoljan momenat za neka opterećenja kao što su centrifugalne pumpe, ventilatori i dr.

Ali kada su u pitanju konvejeri ili neka druga opterećenja koja zahtevaju viši startni momenat mora se obezbediti veći napon (voltage boost) ili dodatni napon na niskim frekvencijama. U nameri da dobijemo više startnog momenta, kao na slici, dodatni napon je primenjen na niskim frekvencijama kako bi se pokrio pad napona na omskoj otpornosti namota statora. Ovaj pad napona je takođe i na višim frekvencijama ali nema značajnog uticaja pošto smo obezbedili stuju magnećenja mašine. On iznos oko 5% nominalnog napona. Voltage boost (dodatni napon) može biti podešen da proizvede razlčite nivoe startnog momenta. Na slici je prikazano moment bez dodatnog napona i sa 150% startnog momenta kada

smo dodali napon. Dodatni napon treba da bude podešen da obezbedi zahtevani moment i pokrije rezistivni pad napona na motoru. Ukoliko je ovaj napon previsok, motor će ući u zasićenje i prouzrokovaće visoku struju i prekomerno zagrevanje motora. Kriva desno pokazuje brzinsko-momentnu karakteristiku sa dodatnim naponom.

 

Primer: Razmotrimo standardan, samohlađen, motor od proizvođača “Sever” koji je opterećen opterećenjem konstantnog, nominalnog, momenta

Električna snaga motora:

Mehanička snaga na vratilu motora:

Ugaona brzina obrtanja rotora:

Mehanički moment na vratilu motora:

Broj obrtaja elektromagnetnog polja pri nominalnoj frekvenciji (sinhrona brzina):

Klizanje i broj obrtaja rotora:

Faktor iskorišćenja, veza mehaničkih i električnih veličina:

Ukoliko se odnos  drži konstantnim, mehanički moment na vratilu motora će biti približno konstantan u celom opsegu frekvencija, t.j. brzine obrtanja el. magnetnog polja.

Prvi deo teksta o Radu motora na niskim brzinama

Više informacija: ICM electronics d.o.o., Vase Miskina Crnog 4, 21000 Novi Sad, Srbija, Tel: +381 21 518-458, Tel: +381 21 518-777, http://www.icm.rs

Aleksandar Dakić
Follow me
Latest posts by Aleksandar Dakić (see all)