Eksperimentalna analiza
rada pogona sa asinhronim
motorom
A) Radni režimi pogona sa asinhronim
motorom
B) Upravljanje pogonom sa asinhronim
motorom
2
Elektromotorni pogoni
RADNI REŽIMI POGONA SA
ASINHRONIM MOTOROM
1.
UVOD
Na laboratorijskom modelu grupe koju čini jednosmerni motor sa nezavisnom pobudom
i trofazni asinhroni motor sa kaveznim rotorom, potrebno je proučiti različite režime rada
pogona, kako statičke tako i dinamičke. U toku vežbe, ove mašine prema potrebi menjaju
ulogu, odnosno rade ili kao pogonski motor ili predstavljaju opterećenje u pogonu radeći u
nekom od kočnih režima.
U toku vežbe biće realizovani sledeći režimi asinhronog motora:

polazak direktnim priključivanjem motora na mrežu;

motorni i generatorski režim sa rekuperacijom;

režim kočenja jednosmernom strujom.
Na slici 1. prikazana je principijelna šema regulisanog četvorokvadrantnog pogona koji
se koristi na vežbama. Regulator brzine realizovan je digitalno, pomoću programabilnog
logičkog kontrolera (PLC) sa pripadajućim distribuiranim modulima. Brzina merena
inkrementalnim enkoderom se uz pomoć impulsnog ulaznog modula uvodi u PLC-u. Na ovaj
način dobija se tačna informacija o brzini, i odgovarajuća vrednost referentne struje se uz
pomoć analognog izlaznog modula u analognom obliku prosleđuje se regulatoru struje, koji je
realizovan u analognoj tehnici. Pošto sistem ima samo jedan tiristorski most, za reversiranja
se koriste dva kontaktora, kojima se postiže promena smera struje kroz indukt motora. Ovim
kontaktorima upravlja analogni logički blok u funkciji znaka referentne struje.
Slika 1. Principijelna šema četvorokvadrantnog regulisanog pogona.
2.
PRIPREMA ZA VEŽBU
Radni režimi pogona sa asinhronim motorom
3
Proučiti beleške sa predavanja i ostalu raspoloživu literaturu koja se odnosi na pitanja iz
zadatka ove vežbe.
Pažljivo proučiti šemu vežbe na slici 2. i tehničku dokumentaciju laboratorijske
postavke.
Na natpisnoj pločici asinhronog motora nalaze se sledeći podaci:
3~AM Tip 1ZK90S4
Δ220/Y380V, 50Hz
klasa izolacije F
5/2,9A
IP54
P=1,1kW; cosφ=0,78
IMB3
n=1410o/min
S1 100%
3.
ZADATAK
Pomoću laboratorijskog modela pogona:
a)
Izvesti polazak trofaznog asinhronog motora direktnim priključivanjem motora na
mrežu;
b)
Ispitati rad asinhronog motora u motornom i generatorskom režimu;
c)
Odrediti približno mehaničku karakteristiku asinhronog motora u režimu kočenja
jednosmernom strujom.
4.
POSTUPAK
Pažnja: Proveriti da li su svi kontaktori otvoreni. Na laboratorijskom panelu 1( LP1) svi
prekidači moraju biti u položaju 0 i na laboratorijskom panelu 2 (LP2) ne sme biti aktivna ni
jedna signalna sijalica.
Pokrenuti SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) program na računaru.
Pomoću ovog programa i programa implementiranog u PLC-u može se meriti brzina pogona,
struja pobude i indukta jednosmernog motora u stacionarnom stanju. Takođe, može se
regulisati pobuda posredstvom tranzistorskog čopera i zadavati struja indukta u režimu
strujnog napajanja jednosmerne mašine, posredstvom tiristorskog ispravljača.
a)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Start trofaznog asinhronog motora.
Podesiti napon na autotransformatoru AT2 na 380V (digitalni multimetar A1). Proveriti
položaj motorno zaštitnog prekidača Q1.
Zatvoriti kontaktor K1. Pritiskom na zeleni taster S2 uključuje se kontaktor K1
(prekidač S1 mora biti u položaju 2). Pritiskom na crveni taster S3 isključuje se
kontaktor K1.
Pomoću digitalnog memorijskog osciloskopa, tahogeneratora i aktivne strujne sonde
snimiti brzinu i struju motora u toku zaletanja.
Kada se uđe u stacionarno stanje izmeriti struju asinhronog motora i brzinu.
Isključiti kontaktor K1 (taster S3). Snimiti vremensku zavisnost brzine pri zaustavljanju.
Odrediti vreme zaustavljanja.
Pobuditi jednosmerni motor na malu vrednost pobude 20V (SCADA, čoper, instrument
I1) uključiti kontaktor KD (taster S3D) čime se jednosmerni motor dovodi u režim
dinamičkog kočenja.
Ponoviti postupak iz tačke 3.
U stacionarnom stanju izmeriti struju asinhronog motora i brzinu.
4
Elektromotorni pogoni
9. Ponoviti postupak iz tačke 5.
10. Isključiti kontaktor za dinamičko kočenje KD (taster S3BC), vratiti autotransformator
AT2 na nulu.
b)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
c)
1.
2.
2.
3.
5.
6.
Motorni i generatorski režimi rada asinhronog motora.
Pobuditi jednosmerni motor na nominalnu vrednost pobude.
Uključiti kontaktor KA (taster S1A) i podesiti naizmenični napon na autotransformatoru
AT4 na 150V, kontrolisati voltmetar I7.
Uključiti kontaktor KB (taster S1B).
Pustiti u rad pogon zadavanjem brzine pogona na vrednost veću od 1500 o/min (na
primer 1550 o/min).
Proveriti da li je autotransformator AT2 na nuli. Uključiti kontaktor K1 (taster S2).
Postepeno podizati napon asinhronog motora do 300V. Zabeležiti zavisnost promene
struje asinhronog i jednosmernog motora u funkciji napona asinhronog motora.
Pomoću osciloskopa odrediti fazni pomeraj napona i struje asinhronog motora. Izmeriti
napon i struju asinhronog motora i brzinu pogona.
Smanjiti brzinu pogona na vrednost manju od 1500 o/min (npr. 1450 o/min). Obratiti
pažnju na rad prekidača za revers.
Ponoviti postupak iz tačke 5.
Isključiti kontaktor K1 i vratiti transformator AT2 na nulu. Obratiti pažnju na rad
prekidača za reversiranje. Izmeriti napon i struju jednosmerne mašine i brzinu pogona.
Zadavanjem nulte referentne brzine zaustaviti pogon. Isključiti kontaktor KB (taster
S3BC), zatim KA (taster S3A). Napon na autotransformatoru AT4 vratiti u položaj
najmanjeg napona.
Snimanje mehaničke karakteristike asinhronog motora u režimu kočenja jednosmernom
strujom.
Pobuditi jednosmerni motor na nominalnu vrednost pobude.
Uključiti kontaktor KA (taster S1A). Podesiti naizmenični napon na autotransformatoru
AT4 na 150V, kontrolisati voltmetar I7. Proveriti da li je zadata nulta struja indukta
jednosmernog motora. Uključiti kontaktor KB.
Uključiti kontaktor K3 i pomoću autotransformatora AT3 podesiti jednosmernu struju u
asinhronom motoru na 2,5 A.
Postepeno povećavati struju indukta. Meriti brzinu, napon i struju jednosmerne mašine.
Odrediti što tačnije maksimalnu vrednost struje indukta u kojoj pogon može stabilno da
radi (na delu statičke karakteristike asinhronog motora pri kočenju jednosmernom
strujom za vrednosti brzine manje od prevalne).
Promeniti način upravljanja jednosmernim motorom u režim rada sa regulacijom brzine.
Snimiti deo karakteristike iznad prevalne brzine, postepenim smanjenjem zadate brzine.
Kraj.

Isključiti kontaktor K3 (prekidač S5).

Zaustaviti jednosmerni motor zadavanjem nulte brzine.

Isključiti kontaktor KB, zatim KA.

Vratiti transformator AT3 na nulu.
Radni režimi pogona sa asinhronim motorom
5
T1
AT2
Diodni
most
G2
AT3
Digitalni
multimetar
Diodni
most
G1
220V
Frekventni
pretvarač
A
K1
I1 V
K3
K2
I3 A I2 V
Tranzistorski
čoper
MJ
MA
TG
E
R=4,5Ω
KB
KC
QE
KD
Regulator
struje
Tiristorski ispravljač
sa prekidačima za
revers
I7 V
KA
G3
AT4
Autotransformator
sa diodnim mostom
PLC
SCADA
Ethernet
Ulazno/izlazni
moduli
Profibus
Analogni ulazni modul
Analogni izlazni modul
Brojački ulazni modul
Slika 2. Šema opreme u vežbi.
6
Elektromotorni pogoni
5.
IZVEŠTAJ
a)
Start trofaznog asinhronog motora.
 a3. Precrtati dijagram brzine i struje statora, snimljen na osciloskopu.
Podaci:
Vremenska osa_____[
/pod];
1. kriva je __________________
u razmeri _______[
/pod];
2. kriva je___________________
u razmeri________[
/pod].
Vreme zaletanja [s]:_____________, maksimalna vrednost struje [A]: ___________
 a4. Brzina [ob/min]:_____________, struja [A]: ______________
 a5. Vreme zaustavljanja [s]:_________________________
 a7. Precrtati dijagram brzine i struje statora, snimljen na osciloskopu.
Podaci:
Vremenska osa_____[
/pod];
1. kriva je __________________
u razmeri _______[
/pod];
2. kriva je___________________
u razmeri________[
/pod].
Vreme zaletanja [s]:_____________, maksimalna vrednost struje [A]: ___________
 a8. Brzina [ob/min]:_____________, struja [A]: ______________
 a9. Vreme zaustavljanja [s]:_________________________
Komentar:
7
Radni režimi pogona sa asinhronim motorom
b)
Motorni i generatorski režimi asinhronog motora.
 b5. Dijagram struje asinhronog motora i struje jednosmernog motora u funkciji napona
statora. Zadata brzina je n [ob/min]: _________________.
Is
[A]
Ia
[A]
n
[ob/min]
Ia, Is [A]
Us –zadato
[V]
0
50
100
150
200
250
300
380
Us [V]
 b6. Precrtati dijagram napona i struje statora, snimljen na osciloskopu.
Podaci:
Vremenska osa_____[
/pod];
1. kriva je __________________
u razmeri _______[
/pod];
2. kriva je___________________
u razmeri________[
/pod].
8
Elektromotorni pogoni
Fazni pomeraj struje statora asinhronog motora, u odnosu na napon
u [s]:_____________, i u []: ______________.
Napon [V]:_____________, i struja [A]: ______________ asinhronog motora.
Režim rada asinhronog motora: _____________________________
Brzina [ob/min]:_____________.
Komentar:
 b7. Zadata brzina je n [ob/min]: _________________
Is
[A]
Ia
[A]
Ia, Is [A]
Us –zadato
[V]
0
50
100
150
200
250
300
380
Us [V]
n
[ob/min]
Radni režimi pogona sa asinhronim motorom
9
 b8. Precrtati dijagram napona i struje statora, snimljen na osciloskopu.
Podaci:
Vremenska osa_____[
/pod];
1. kriva je __________________
u razmeri _______[
/pod];
2. kriva je___________________
u razmeri________[
/pod].
Fazni pomeraj struje [s]:_____________, i u []: ______________
Napon [V]:_____________, i struja [A]: ______________ asinhronog motora.
Režim rada asinhronog motora: _____________________________
Brzina [ob/min]:_____________.
Komentar:
Analizirati ceo postupak u ovoj grupi eksperimenata:
Navesti šta su radili prekidači za reversiranje za vreme testa b7, i objasniti razlog
njihovog ponašanja:
 b9. Napon [V]:_____________, i struja [A]: ______________ jednosmernog motora.
Brzina [ob/min]:_____________.
10
Mehanička karakteristika asinhronog motora u režimu kočenja jednosmernom strujom.
Jednosmerna struja asinhronog motora [A]: _____________
Ia – zadato
[A]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Ia
[A]
Ua
[V]
n
[ob/min]

[rad/s]
me 
Ua  Ia

n – zadato
[ob/min]
600
500
450
400
380
360
340
Ia
[A]
Ua
[V]
n
[ob/min]

[rad/s]
me 
Ua  Ia

Ia [A], me [Nm]
c)
Elektromotorni pogoni
n [ob/min]
UPRAVLJANJE POGONOM SA ASINHRONIM MOTOROM
1.
UVOD
Na laboratorijskom modelu pogona analiziraće se tipični načini upravljanja brzinom
pogona sa asinhronim pogonskim motorom, i to:


upravljanje naponom statora,
upravljanje učestanošću napajanja.
Upravljanje naponom statora izvodi se promenom napona pomoću autotransformatora,
pri stalnoj učestanosti od 50Hz.
Upravljanje učestanošču izvodi se tako što se asinhroni motor napaja frekventnog
pretvarača (Danfoss, serija VLT® FC 300). Radom pretvarača upravlja se iz lokalnog
upravljačkog panela na samom pretvaraču. Upravljački sistem invertora ima i strujnu
povratnu vezu, kojom se obezbeđuje zaštita od preopterećenja, naime u slučaju povećanja
struje preko dozvoljene vrednosti, automatski se smanjuje učestanost sve dok se struja ne
smanji ispod ove vrednosti. Frekventni pretvarač ima i modul za kočenje u jednosmernom
međukolu, koji čine otpornik za kočenje i poseban, sedmi tranzistor. Izabrana učestanost
zadaje se pomoću lokalnog upravljačkog panela. Principijelna šema frekventnog pretvarača
data je na slici 3.
2.
PRIPREMA ZA VEŽBU
Pažljivo proučiti šemu vežbe na slici 2 i tehničku dokumentaciju laboratorijske
postavke.
Pogledati predavanja koja se odnose na pitanje iz zadatka ove vežbe.
3.
ZADATAK
Pomoću laboratorijskog modela pogona analizirati:
a)
b)
c)
d)
Upravljanje trofaznim asinhronim motorom promenom napona statora.
Upravljanje trofaznim asinhronim motorom promenom učestanosti statora.
Radni režim asinhronog motora pri napajanju iz frekventnog pretvarača u kome
motor koči.
Radni režim asinhronog motora pri napajanju iz frekventnog pretvarača u kome
deluje zaštita od preopterećenja
12
Elektromotorni pogoni
Ka otporniku za kočenje
1
L
2
3
C
M
7
4
5
6
C
Napajanje
Energetska kartica
Upravljačka kartica
Upravljački ulazi i izlazi
Upravljački
panel
Slika 3. Šema frekventnog pretvarača sa IGBT tranzistorima.
4.
POSTUPAK
Proveriti da li su svi kontaktori otvoreni. Na laboratorijskom panelu 1 (LP1) svi
prekidači moraju biti u položaju 0 i na laboratorijskom panelu 2 (LP2) ne sme biti aktivna ni
jedna signalna sijalica. Pokrenuti SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)
program na računaru.
a)
1.
Upravljanje trofaznim asinhronim motorom promenom napona statora
Priključiti asinhroni motor na nominalni napon (prekidač S1 u položaju 2, AT2,
digitalni multimetar A1, taster S2,).
Pobuditi jednosmerni motor na nominalnu vrednost pobude. Uključiti kontaktor KA
(taster S1A). Podesiti naizmenični napon na autotransformatoru AT4 na 150V,
kontrolisati voltmetar I7. Proveriti da li je zadata nulta struja indukta jednosmernog
motora. Uključiti kontaktor KB.
2. Zadati struju indukta jednosmernog motora (SCADA) tako da se ostvari motorni režim
rada, režim rada na sinhronoj brzini i generatorski režim rada asinhrone mašine.
3. Meriti napon i struju jednosmerne mašine (SCADA); napon, struju i snagu asinhrone
mašine (digitalni multimetar A1) i brzinu pogona (SCADA).
4. Postepeno smanjivati napon asinhronog motora (AT2) i za svaku vrednost napona,
ponoviti postupak iz tačaka 2 i 3.
5. Sve isključiti.
Upravljanje pogonom sa asinhronim motorom
b)
1.
2.
3.
4.
5.
c)
1.
2.
3.
4.
d)
1.
2.
3.
4.
5.
13
Upravljanje trofaznim asinhronim motorom promenom učestanosti statora
Priključiti asinhroni motor na frekventni pretvarač (prekidač S2 u položaju 1, prekidač
S4). Podesiti učestanost na 10 Hz (sa upravljačkog panela frekventnog pretvarača).
Isto kao u 1a) tačka 2.
Meriti brzinu, struju i napon jednosmerne mašine (SCADA), aktivnu snagu asinhronog
motora (vatmetar P3), napon i struju statora asinhronog motora i napon jednosmernog
kola (upravljački panel frekventnog pretvarača).
Postupno povećavati učestanost asinhronog motora do 50 Hz i za svaku vrednost
učestanosti, ponoviti postupak iz tačaka 2 i 3.
Posmatrati fazni napon i struju asinhronog motora na osciloskopu.
Radni režim asinhronog motora pri napajanju iz frekventnog pretvarača u kome motor
koči
Podesiti pobudu jednosmernog motora na nominalnu vrednost.
Odabrati smer (znak) struje kroz indukt motora, tako da ovaj razvija momenat
saglasnog smera sa momentom asinhronog motora. Postepeno povećavati ovu struju.
Meriti brzinu, struju i napon jednosmerne mašine (SCADA), aktivnu snagu asinhronog
motora (vatmetar P3), napon i struju statora asinhronog motora i napon jednosmernog
kola (upravljački panel frekventnog pretvarača).
Posmatrati struju otpornika za kočenje pomoću aktivne strujne sonde i osciloskopa.
Po završenom eksperimentu isključiti strujno upravljanje pogona sa jednosmernim
motorom.
Radni režim asinhronog motora pri napajanju iz frekventnog pretvarača u kome deluje
zaštita od preopterećenja
Podesiti učestanost frekventnog pretvarača na 50 Hz. Promenom parametra pretvarača
podesiti manju vrednost struje pri kojoj deluje zaštita od preopterećenja (parametar 4-18
na 90%). Podesiti prikaz na ekranu frekventnog pretvarača tako da se može očitati
učestanost motora.
Podesiti pobudu jednosmernog motora na 20V.
Uključiti otpornik u kolo indukta jednosmernog motora (prekidač QE); uključiti
kontaktor KD (taster S3D). Postepeno povećavati pobudu, dok ne počne da se smanjuje
učestanost asinhronog motora. Pri ovome beležiti sve važne podatke: brzinu, struju,
napon jednosmerne mašine (SCADA), napon pobude (instrument I1), učestanost, struju
i napon statora asinhronog motora (lokalni panel frekventnog pretvarača).
Kada se učestanost usled delovanja zaštite od preopterećenja smanji za oko 10 Hz,
smanjiti pobudu jednosmernog motora tako da prestane da deluje zaštita od
preopterećenja.
Isključiti dinamičko kočenje jednosmernog motora, kontaktor KD (taster S3BC).
Zaustaviti asinhroni motor (zadati učestanost jednaku nuli). Kada se motor zaustavi,
isključiti kontaktor K2.
14
Elektromotorni pogoni
5.
Upravljanje trofaznim asinhronim motorom– promenom napona statora.
Us
[V]
Ua
[V]
Ia
[A]
n
[ob/min]
380
350
300
250
200
150
100
50
Ia [A]
a)
IZVEŠTAJ
n [ob/min]
Is
[A]
Ps
[W]
15
Ps ,  Pmjs [W ]
Upravljanje pogonom sa asinhronim motorom
n [ob/min]
Komentar:
b)
Upravljanje trofaznim asinhronim motorom– promenom učestanosti statora.
fs
[Hz]
10
15
20
25
30
35
Us
[V]
Ua
[V]
Ia
[A]
n
[ob/min]
Ps
[W]
Udc
[V]
Is
[A]
16
Elektromotorni pogoni
fs
[Hz]
Us
[V]
Ua
[V]
Ia
[A]
n
[ob/min]
Ps
[W]
Udc
[V]
Is
[A]
40
45
50
Ps ,  Pmjs [W ]
Na osnovu rezultata merenja sistematizovanih u prethodnoj tabeli, konstruisati dijagram
Ps, Pmjs = f (n) za Ia > 0:
n [ob/min]
Ps ,  Pmjs [W ]
Na osnovu rezultata merenja sistematizovanih u prethodnoj tabeli, konstruisati dijagram
Ps, Pmjs = f (n) za Ia < 0:
n [ob/min]
17
Us [V]
Upravljanje pogonom sa asinhronim motorom
r [rad/s]
f [Hz]
n [ob/min]
Komentar:
18
Elektromotorni pogoni
Precrtati dijagram faznog napona i struje asinhronog motora, snimljen na osciloskopu.
Podaci:
Vremenska osa_____[
/pod];
1. kriva je __________________
u razmeri _______[
/pod];
2. kriva je___________________
u razmeri________[
/pod].
Komentar:
Komentarisati razlike načina upravljanja promenom napona statora (a) i učestanosti
statora (b):
c)
Kočni režim rada asinhronog motora napajanog iz frekventnog pretvarača.
Učestanost frekventnog pretvarača [Hz]: ________________
Ia
[A]
Ua
[V]
n
[ob/min]
Ps
[W]
Udc
[V]
Is
[A]
Us
[V]
3
4
5
6
7
Vrednost struje indukta pri kojoj se uključuje sistem za kočenje [A]: _____________
Vrednost napona u jednosmernom kolu invertora [V]: ____________
Upravljanje pogonom sa asinhronim motorom
d)
19
Delovanje zaštite od preopterećenja invertora.
Učestanost frekventnog pretvarača [Hz]: ________________
Uf
[V]
Ua
[V]
Ia
[A]
n
[ob/min]
fs
[Hz]
Is
[A]
Us
[V]
Vrednost struje indukta pri kojoj počinje da deluje strujno ograničenje [A]: ___________
Download

Eksperimentalna analiza rada pogona sa asinhronim motorom