Netwerken: grootheden en elementen
advertisement
Topic: inductiemachines Inductiemachine • 90 tot 95 % v. d. elektrische machines in de industrie – – – – eenvoudige constructie slijtvast robuust variabel toerental • verschillende manieren om te regelen, zie verder in de cursus Topic: inductiemachines Werkingsprincipe: algemeen • Inductiewet van Faraday-Lenz d d E d dt dt S B dS elke mogelijke lus B en dB -en dl BJ J • bewegende geleiders d (E (v B)) d B (v d l ) dt S B dS enkel voor stroomkringen veranderlijke flux d e.m.k. d dt e.m.k. • Wet van Ohm J E e.m.k. stroom vraagje: In de wet van Ohm staat het elektrisch veld en niet de e.m.k.. Wat is het verschil ? Topic: inductiemachines Werkingsprincipe: algemeen • krachten op lading Fq(v B) Lorentzkracht • krachten op stroom (linkerhandregel) dFi(d l B) stroom in magnetisch veld kracht F B1 i 2 i2 F F a) B1 F b) c) Topic: inductiemachines Beweging Elektromagnetisme veranderlijke flux wet Faraday-Lenz + veralgemening e.m.k. wet van Ohm stroom (in magnetisch veld) F = q (v x b) kracht beweging Topic: inductiemachines Constructie: stator • gelamelleerd siliciumstaal • wikkeling U1 W2 V 2 2__ 3 W 1 2__ 3 U2 V 1 Topic: inductiemachines Constructie: rotor • gelamelleerd siliciumstaal • wikkeling – kortgesloten of uitwendige regelbare weerstanden via sleepringen Gelamelleerde rotorkern Rotorstaven Topic: inductiemachines Constructie Klemmenkast met klemmenbord Statorblikpakket Rotorblikpakket Driefasige statorwikkeling Aarding Rotorkooi (rotorstaven en kortsluitring Ventilatorafscherming Ventilator As met spiebaan en spie Lagerschild Lagering Lagerschild kleine luchtspleet Opvang voor oud vet van de lagering Motorvoet met bevestiginggaten Koelribben Topic: inductiemachines Werkingsprincipe: draaiveld • driefasige spanning draaiveld: sin(-t) + harm. g 3 2 g 0 0 - g U1 W2 V1 2g g U2 2 W1 V2 - 3 2 g U1 2 V1 U2 t = 0 V2 U1 - 5p p - 3g t = /6 3 I 2 I U1 I I U1 I V1 I V1 0 I 2 I W1 W1 6 - g -2g U1 W2 3 2 g 0 2 3g p - 5p I 2 I W1 3 I 2 2 Topic: inductiemachines Werkingsprincipe: draaiveld • hoeksnelheid of synchrone snelheid: zie slide 2f ns p Toerental (tr/min) van een draaiveld voor verschillende poolpaartallen bij 50 en 60 Hz (2f)/(2) 60/p = 60 f/p p 50 Hz 60 Hz 1 3000 3600 2 1500 1800 3 1000 1200 4 750 900 5 600 720 6 500 600 Topic: inductiemachines Werkingsprincipe • draaiveld geïnduceerde spanningen geïnduceerde stromen Lorentzkrachten • asynchrone motor – snelheid afhankelijk van belasting – nullasttoerental, slip (normaal enkele tienden van een % tot enkele %)) ns n s ns Topic: inductiemachines Koppeltoerentalkarakteristiek I1 Tm 1 [A] [Nm] 2 Tm 3 I1 4 5 n [t/min] 1. startkoppel 2. kipkoppel (maximaal koppel) 3. nominale werkingstoestand 4. nullasttoestand (wrijving) 5. synchronisme Topic: inductiemachines Vermogenbilan NET Pel PJ1+PFe1 Pel P supp STATOR P Fe1 P PJ2+PFe2 Pwr,v P Stator T, Pm as P J1 Rotor LUCHTSPLEET P Fe2 ROTOR Pem P J2 Pwr,v Pm AS P1: opgenomen driefasig actief vermogen (P1 = 3 Ul Il cos); PJ1: Jouleverliezen in stator (PJ1 = Rl Il2 ); PFe1: ijzerverliezen: hysteresis- en wervelstroomverliezen; functie v. frequentie: constant in stator en gering in rotor bij nominale slip omwille van zeer lage frequentie; P: luchtspleetvermogen: van stator naar rotor; PJ2: Jouleverliezen in de rotor; Pwr: mechanische verliezen: wrijvings- en ventilatieverliezen; Pm: aan as afgegeven mechanisch vermogen (Pm = T 2 n); Topic: inductiemachines Gebruik: uitvoeringen • normen - Verticale as - Horizontaal bevestigingsvlak - 2 lagerschilden - 1 asuiteinde aan de flenszijde onderaan - Bevestiging door flens met gaten in het onderste lagerschild - Horizontale as - Horizontaal bevestigingsvlak - 2 lagerschilden - 1 asuiteinde - Bevestingspoten aan het huis V1 B3 Topic: inductiemachines Gebruik: mechanische bescherming – personen beschermen tegen spanning en bewegende delen: motor stopt niet !!! * – machine beschermen tegen vocht, vuil, vreemde lichamen ** • normen: afhankelijk van omgeving (IPklassen, IP = Index of Protection) twee cijfers: 1e: 0 – 6 * 2e: 0 – 8 ** Topic: inductiemachines Gebruik: mechanische bescherming motor beschermings graad bescherming tegen lichaamsdelen bescherming tegen vreemde voorwerpen beschermig tegen het indringen van water IP 00 geen geen geen IP 02 " " waterdruppels onder een hoek van max. 15º t.o.v. de verticale inwendig IP 11 grote lichaamsdelen bijv. voorwerpen met een diameter hand groter dan 50 mm verticaal vallende druppels gekoelde IP 12 " " waterdruppels onder een hoek van mx. 15º motor IP 13 " " water gesproeid onder een hoek van max. 60º t.o.v. de verticale IP 21 vingers voorwerpen met een diameter zoals IP 11 groter dan 12 mm IP 22 " " zoals IP 02 IP 23 " " zoals IP 13 IP 44 " voorwerpen met een diameter water dat vanuit elke richting op de motor groter dan 1 mm bvb. assen, valt uitwendig draden gekoelde IP 54 volledige bescherming bescherming tegen stof zoals IP 44 motor IP 55 " " bescherming in alle richtingen tegen een waterstraal IP 56 " " bescherming tegen stortzeeën Topic: inductiemachines Gebruik: isolatieklassen T = Temperatuur • grenswaarde werkingsT = max. T koelmiddel* + max. Tstijging + veiligheid * 40°C lucht, 25 °C water • normen: Isolatieklassen en maximaal toegelaten werkingstemperatuur volgens IEC 85-2 (1984) isolatieklasse maximaal toegelaten temperatuur A 105 °C E 120 °C B 130 °C F 155 °C H 180 °C zijde, papier glasvezel mica • levensduur rechtstreeks afh. van T – stijging met 10 K boven limiet = levensduur / 2 Topic: inductiemachines Gebruik: koeling • convectie – luchtkoeling – gaskoeling – waterkoeling • straling: enkele % • afhankelijk van – grootte machine – constructie – gebruikswijze Topic: inductiemachines Gebruik: kenplaat 1 Motor No. 3~ 50 Hz IEC 34-1 15 kW Cl. F 29 A 400 V 2 IP. 54 3 5 2910 tr/min cos = 0.85 50 A 230 V 8 1. driefazige motor voor 50 Hz 2. nominaal vermogen(geleverd aan de as) 3 en 4. in ster of in driehoek steeds lijngrootheden, fasegrootheden onveranderlijk ster: 400 V, 29 A (nominale werking) driehoek: 230 V, 50 A (nominale werking) 5. IP 54: stof en spatwaterdicht, volledige bescherming 6. P = 3 U I cos = 17057 W rendement = 87 % 7. nominaal toerental waaruit slip kan berekend worden s = 3 % 8. isolatieklasse F: max. temperatuur 155 °C 7 6 4 Topic: inductiemachines Gebruik: kenplaat L1 L2 L3 L1 L3 L2 V1 U2 V1 U2 V2 W2 V2 U1 U1 L1 W1 L2 W2 L3 L1 W1 L2 L3 U1 V1 W1 U1 V1 W1 W2 U2 V2 W2 U2 V2 Topic: inductiemachines Eenfasige inductiemotor • goedkoop, robuust – compressoren, werktuigen, pompen, … – rolluiken, poorten, … (2 draaizinnen) • stator met eenfasige wikkeling – pulserende flux, geen draaiveld • start: – rotor bewegen – hulpwikkeling: startcondensator • geeft ellipsvormige flux • wordt veelal nadien uitgeschakeld U1 C IC IH U2 IC 1~ M Z1 Z2 IH Topic: inductiemachines Eenfasige inductiemotor: draaizin NET C1 U1 IH U2 1~M Z1 Z2 NET C1 U1 IH U2 1~ M Z1 Z2
