Total 4731 registered members
Top
Comment
sep
sep
sep
Email It!

Simulacija rada dvostrano napajanog asinhronog motora (1)

5,124 views

Simulacija rada dvostrano napajanog asinhronog motora

Simulacija rada dvostrano napajanog asinhronog motora

Automatizacija proizvodnih procesa uslovila je potrebu za stalnim usavršavanjem regulisanih elektromotornih pogona od kojih se zahtevaju pogodne regulacione karakteristike, smanjenje utroška električne energije, povećana pouzdanost, smanjenje tekućeg održavanja i dr.

Neke statistike ukazuju na to da se u razvijenim zemljama preko polovine proizvedene električne energije pretvara u mehaničku energiju u elektromotornim pogonima. Poslednjih godina se, dugo nezamenljivi koncept regulisanih pogona baziran na mašinama jednosmerne struje (DC) , zamenjuje regulisanim mašinama naizmenične struje (AC). Široka rasprostranjenost pogona sa mašinama jednosmerne struje uslovljena je mogućnošću raspregnutog upravljanja fluksom i momentom mašine uz relativno jednostavan elektronski izvor napajanja. Razvojem statičkih pretvarača i teorije vektorskog upravljanja mašine naizmenične struje sve više istiskuju jednosmerne zahvaljujući prednostima koje do sada nisu mogle da dođu do izražaja kao što su : nepostojanje komutatora, jednostavnost, robustnost i to što, gotovo da, im nije potrebno održavanje.

Jedna od mogućnosti regulisanja brzine asinhronog motora sa namotanim rotorom je pomoću dvostranog napajanja. Sa jedne strane, asinhroni motor, napajamo iz mreže. Mrežna učestanost i amplituda napona su konstantni, sa druge strane motor napajamo iz regulisanog izvora čiju je učestanost i amplitudu moguće menjati. Asinhroni motor sa dvostranim napajanjem u sinhronom režimu rada radi kao sinhrona mašina kojoj se može regulisati brzina. Brzina obrtanja se zadaje jednom učestanošću napajanja i nezavisna je od opterećenja. Pri tome, brzina može da se reguliše i u jednom i u drugom smeru, iznad i ispod sinhrone brzine a mašina može da radi ili kao motor ili kao generator.

Mogućnost regulisanja brzine obrtanja asinhronog motora dvostranim napajanjem uočena je još početkom ovog veka [ 1 ]. Dugo vremena ovaj način regulacije brzine nije našao širu primenu zbog problema vezanih za izvor promenljive učestanosti. Razvojem poluprovodničkih prtevarača omogućeno je da ovaj način regulisanja brzine dobije širu primenu, s’ obzirom na ostale dobre osobine koje poseduje.
.

Kratak sadržaj rada

Tema ovog rada je “Simulacija rada dvostrano napajanog asinhronog motora”. Simulacija je realizovana uz pomoć simulacionog programskog paketa VisSim. VisSim je program, baziran na Windows okruženju, za modelovanje i simuliranje složenih dinamičkih sistema. On je spoj jednostavnog vizelnog rešavanja problema potpomognutog moćnim simulatorom. Vizuelni blok dijagrami omogućavaju pojednostavljeno rešavanje i prepravljanje složenih problema, dok moćni simulator omogućava brzo i precizno rešavanje linearnih, nelinearnih, kontinualnih i diskretnih problema. VisSim je simulacioni program koji ne zahteva linijsko pisanje programa, pregledan je, ima moćan matematički aparat.

Sve su ovo razlozi koji olakšavaju njegovu upotrebu i štede vreme onome ko ih koristi. Nešto više možete saznati o ovom simulacionom programu na web sajtu čija je adresa: www.vissim.com . Izrada simulacionog programa zahtevala je modelovanje konfiguracije prikazane uprošćenom zamenskom šemom na sledećoj slici:

Slika 1. Uprošćena zamenska šema celokupne konfiguracije

Slika 1. Uprošćena zamenska šema celokupne konfiguracije

Zbog pojednostavljenja simulacije, modelovan je samo trofazni asinhroni motor u uslovima dvostranog napajanja odnosno sama dinamika prelaznih procesa koji se odigravaju pri tome. U okviru simulacionog programa zadaje se željena brzina obrtanja dok se veličine učestanosti i amplitude napona napajanja, sa strane regulisanog izvora napajanja, proračunavaju na osnovu zadate brzine.

Narednim poglavljima obrađena je kako problematika regulisanja brzine obrtanja dvostrano napajanih asinhronih trofaznih mašina tako i analiza svih važnih detalja vezanih za modelovanje samog procesa. Sva razmatranja u ovom radu su sprovedena za slučaj da se napajanje sa strane statora vrši iz mreže a napajanje sa strane rotora iz regulisanog izvora promenljive učestanosti i amplitude napona. Svi izvedeni zaključci bi važili i za obrnut slučaj.
.

2.1 Analitička teorija asinhronog motora sa dvostranim napajanjem

2.1.1 Regulisanje brzine asinhronog motora dvostranim napajanjem

Regulisanje brzine i smera obrtanja asinhronog motora sa namotanim rotorom pomoću dvostarnog napajanja zasniva se na promeni učestanosti i napona sa jedne strane, uz konstantnu učestanost i konstantan napon sa druge strane. Najčešće su napon i učestanost sa strane statora stalni i on se napaja iz mreže dok se napajanje sa strane rotora vrši preko regulisanog poluprovodničkog pretvarača, promenljive učestanosti i napona. Najčešća su dva rešenja.

Jedno rešenje tj. uprošćena blok šema konfiguracije sa jednosmernim međukolom prikazana je na slici ispod:

Slika 2. Konfiguracija sa jednosmernim međukolom

Slika 2. Konfiguracija sa jednosmernim međukolom

.
dok je uprošćena blok šema drugog rešenja sa ciklokonvertorom prikazana na narednoj slici:

slika 3. Konfiguracija sa ciklokonvertorom

slika 3. Konfiguracija sa ciklokonvertorom

Kao izvor promenljivog napona i učestanosti moguće je upotrebiti i poseban sinhroni generator. Mada se ovo rešenje gotovo i ne koristi.

Brzina obrtanja asinhronog motora iznosi :

Formula

.
odnosno, gde su:
n1 – sinhrona brzina
n – brzina obrtanja
s – klizanje,
.

a kako je : Formula

.
to je : Formula

Pošto se, u opštem slučaju, obrtne magnetopobudne sile statora i rotora mogu obrtati u istom ili u različitim smerovima to je:

Formula

.
Na sledećoj slici je prikazana zavisnost brzine obrtanja rotora od učestanosti rotorskih veličina, pri konstantnoj, mrežnoj učestanosti.

Slika 4. Zavisnost brzine obrtanja od rotorske učestanosti

Slika 4. Zavisnost brzine obrtanja od rotorske učestanosti

Pri tome se deo dijagrama, sa slike, koji odgovara negativnoj učestanosti odnosi na slučaj kada se obrtne magnetopobudne sile statora i rotora obrću u suprotnim smerovima. Deo koji odgovara pozitivnoj učestanosti je slučaj kada se obrtne magnetopobudne sile obrću u istom smeru.

Odavde se vidi da je dvostranim napajanjem moguće regulisati brzinu obrtanja asinhronog motora u jednom i u drugom smeru, ispod i iznad sinhrone brzine. Pri f1 = f2 brzina obrtanja može biti jednaka nuli ili dvostrukoj sinhronoj brzini, u zavisnosti od međusobnih smerova obrtanja magnetopobudnih sila.
.

2.1.2 Osnovne jednačine i ekvivalentna šema asinhronog motora sa dvostranim napajanjem

Osnovne jednačine asinhronog motora sa dvostranim napajanjem mogu se dobiti polazeći od osnovnih jednačina asinhronog motora za standradni režim rada, uzimajući u obzir i napajanje sa strane rotora:

Formula

.
Ukoliko uzmemo u obzir da je:

Formula

.
nakon deljenja jednačina ( 2.1 ) i ( 2.2 ) klizanjem dobijamo sledeće:

Formula

.
Uzimajući u obzir da je:

Formula

.
dobijamo sledeće :

Formula

.
Zanemarujući gubitke u gvožđu (Zm ≈ jXm):

Formula

.
Izrazi ( 2.7 ) i ( 2.8 ) se mogu predstaviti u jednom praktičnijem obliku ukoliko uzmemo u obzir da je I0 = I1 + I2 imamo:

Formula

.
gde je

Formula

.
Na osnovu dobijenih izraza ekvivalentna šema dvostrano napajanog asinhronog motora ima sledeći izgled:

Slika 5. Ekvivalentna šema dvostrano napajanog asinhronog motora

Slika 5. Ekvivalentna šema dvostrano napajanog asinhronog motora

.

Uskoro u nastavku stručnog teksta: Simulacija rada dvostrano napajanog asinhronog motora (2)

  • Simulacioni VisSim model dvostrano napajanog asinhronog motora
  • Zaključak

.

AUTOR STRUČNOG TEKSTA:

Jovica Vranjković
Diplomski rad: Simulacija rada dvostrano napajanog asinhronog motora
Univerzitet u Beogradu Elektrotehnički fakultet Katedra za energetske pretvarače i pogone

.

Related articles


Be nice and share this article with others! How to use all these nice buttons?

Del.icio.us Digg Mixx Reddit Technorati Linkedin Email this post Save to Google bookmarks Save to Yahoo Buzz Save to Reddit Save to Technorati
Tell us what you're thinking about article you just read.

Turn Your Thoughts Into Words

Tell us what you're thinking... we care about your opinion!
and oh, not to forget - if you want a picture to show with your comment, go get a free Gravatar!

*



Comments

3 Responses to “Simulacija rada dvostrano napajanog asinhronog motora (1)”
  1. iTiki says:

    ……..Mogućnost regulisanja brzine obrtanja asinhronog motora dvostranim napajanjem uočena je još početkom ovog veka……..

    ovog ili prošlog

  2. ecsanyi says:

    Jovica je diplomski je branio '98 :)

Trackbacks

Check out what others are saying about this post...
  1. linke.rs says:

    Simulacija rada dvostrano napajanog asinhronog motora (1) | CsanyiGroup…

    Automatizacija proizvodnih procesa uslovila je potrebu za stalnim usavršavanjem regulisanih elektromotornih pogona od kojih se zahtevaju pogodne regulacione karakteristike, smanjenje utroška električne energije, povećana pouzdanost, smanjenje tekućeg o…