UVOD
1.
ASINHRONE MAŠINE
Asinhrona mašina se u primjeni najčešće koristi kao motor, i to trofazni. Tipični
je predstavnik električne mašine male snage koja se obično pravi u velikim
serijama. Prednosti asinhronih mašina, u odnosu na ostale vrste električnih
mašina, su prvenstveno manja cijena, jednostavnost konstrukcije, manji
momenat inercije, robusnost, pouzdanost i sigurnost u radu, lako održavanje,
dok su nedostaci vezani uglavnom za uslove pokretanja i mogućnost regulisanja
brzine obrtanja u širokim granicama. Primjena mikroprocesora i energetske
elektronike omogućila je ekonomično upravljanje motorima za naizmjeničnu
struju i time konkurentnost i u području pogona sa promjenljivom brzinom.
Stator asinhrone mašine ima raspoređeni namot, najčešće trofazni. Kad se takav
namot priključi na simetričan višefazni sistem napona, njime poteku struje koje
stvore proticanje konstantnog iznosa i konstantne brzine vrtnje. Izvodi se kao i
stator sinhrone mašine približno jednake snage. Toliko je sličan da je samo
potrebno zamijeniti rotor da bi se od sinhrone mašine dobio asinhroni. Bitna je
razlika na rotoru. Kod sinhrone mašine na rotoru su istaknuti polovi ili
cilindrični rotor, s namotom koji se napaja iz vanjskog izvora istosmjernom
strujom. Na taj način nastaje protjecanje rotora. Rotor asinhrone mašine izvodi
se bez istaknutih polova, s raspoređenim namotom na obodu rotora. Taj se
namot ne napaja iz vanjskog izvora. Naponi se u vodičima rotorskog namota
induciraju okretnim magnetskim poljem statora, jer je n ≠ ns , i kad se mašina ,
optereti poteku struje i u rotorskom namotu. Rotorski namot izvodi se uvijek kao
višefazni. Broj faza na rotoru ne mora biti jednak broju faza na statoru. U
rotorski se krug, u svaku fazu, preko kliznih prstena može uključiti vanjski radni
otpor, ili se rotorski krug kratko spaja na samom rotoru. U tom slučaju nisu
potrebni ni klizni prsteni ni vanjski priključci. Namot rotora može biti
napravljen od svitaka na jednak način kao i statorski, ali može biti i drugačije
izvedbe – kao kavez (uložni ili lijevani), po čemu se razlikuju vrste tih
mašina.Na slici 1. je prikazan osnovni presjek magnetskog kruga jedne kavezne
asinhrone mašine.
Zbog svoje jednostavnosti i pouzdanosti su asinhroni motori
najrašireniji u upotrebi. Najvećim dijelom se koriste kao motori. Sve većom
primjenom u reguliranim pogonima još se više proširuje korištenje tih mašina.
Za asinhrone mašine je karakteristična proizvodnja u velikim serijama, što
posebno vrijedi za male motore. Zbog toga su ovi motori i najjeftiniji.
2
Žljebovi u kojima se smještaju namotaji statora mogu biti poluzatvoreni i
otvoreni. Za motore malih snaga, do 200KW koristimo poluzatvorene, a
otvorene za motore većih snaga. Mada se otvoreni žljebovi koriste i u
niskonaponskim, ali njihova glavna primjena je kod visokonaponskih asinhronih
mašinama.Rotor elektromotora se takođe pravi od feromagnetnog materijala.
Namotaji se smještaju na rotor na dva načina, zbog čega se razlikuju dvije
podgrupe asinhronih motora. U zavisnosti od načina smještanja namotaja
postoje mašine sa namotanim rotorom (mašine sa kliznim prstenovima) i
kavezni asinhroni motori (motori sa kratkospojenim rotorom).
Kod motora sa kliznim prstenovima rotor ima trofazni namotaj čiji se počeci
izvode na tri klizna prstena, dok se krajevi uglavnom vezuju u zvjezdište. Svrha
kliznih prstenova je mogućnost vanjskog pristupa namotaju rotora. Po
prstenovima klize četkice koje su pričvršćene za stator i čiji se izvodi nalaze na
priključnoj pločici mašine.
Kod kaveznih kratkospojenih motora rotor čine masivni provodnici koji su sa
obe strane spojeni kratkospojnim prstenovima. Namotaj može biti od bakra ili
od aluminijuma. Kavezni namotaj je potpuno kratko spojen, što znači da ne
postoji električni pristup rotorskom namotaju, a time nema ni potrebe za
četkicama, koje su najčešći uzrok otkazivanja mašine.
Slika 3
. a)Simetrično raspoređeni trofazni namot po rubu mašine(a-a`,b-b`,c-c`)
b)s međusobno spojenim početcima a`,b`,c` te krajevima a,b,c, za statorski priključak
4
Slika 4
. a)Izvedba rotora kaveznog motora; b)Šematski prikaz kolutnog rotora
1.3
Osnove asinhronih motora
Asinhroni motori dijele se na a) bezkolektorske i b) kolektorske. Bezkolektorski
asinhroni motori našli su široku primjenu uglavnom kao motori dok su
kolektorski asinhroni motori specijalan tip mašina, koji imaju ograničenu oblast
primjene. Osnovni tip asinhronog motora je asinhroni trofazni motor u dvije
glavne izvedbe:
a)
kolutni motor ( motor s faznim rotorom ),
b)
kavezni motor ( motor s kratko spojenom kotvom ).
Njihova jednostavnost,jeftinoća, visoka korisnost i velika sigurnost, u radu brzo
su im pribavili opće priznanje i utjecali na njihovu široku primjenu u nizu
oblasti,koje su se do tada koristile istosmjernom strujom. Nedostaci asinhronog
motora su:
a) takav motor treba induktivnu struju magnetiziranja, usred čega se pogoršava
cos φ mreže;
b) slabo zadovoljavaju regulacijske karakteristike, naročito pri kontinuiranom
reguliranju brzine okretanja u širokim granicama,
c) loše karakteristike pokretanja najekonomičnijeg kaveznog motora.
Nastojanja da se te teškoće savladaju postigla su tek djelomičan uspjeh. U
pogledu cos asinkroni motor ustupa predanost sinkronom motoru, a u pogledu
regulacijskih karakteristika istosmjernim motorima. U oblasti nereguliranih
5
generatorskom režimu asinhrona mašina se koristi u okviru autonomnih
elektroenergetskih sistema i tada se reaktivna energija obezbjeđuje
iz kondenzatorske baterije. U velikim industrijskim potrošačima sa puno
asinhronih motora velikih snaga, često se postavljaju statički kompenzator
(uglavnom kondenzatorska baterija) za popravku faktora snage, da se reaktivna
energija ne povlači iz mreže.
Teslin elektromotor je izuzetno jednostavan i u tome je njegovo savršenstvo.
Pored jednostavnosti njegov rad je gotovo bešuman. Ima još jednu izuzetnu
osobinu, a to je stepen iskorišćenja od 95%. Slobodno mogu reći da je to do sada
najbolja mašina koja pretvara električnu energiju u mehaničku.
Priključivanjem statorskog primarnog namota na izmjeničnu trofaznu mrežu
kroz trofazni namot protečiće trofazna izmjenična struja stvarajući rotirajuće
magnetsko polje koje rotira sinhronom brzinom n
s
i zatvara se kroz stator i
rotorski sekundarni namot.
n
s
=
60
f
p
gdje je:
f
-frekvencija struje
p
-broj pari polova statorskog namotaja
motora
Obrtno magnetsko polje inducira u vodičima rotora napone koji kroz namot
rotora tjeraju struje. Interakcijom struja rotora i obrtnog mag. polja stvara se sila
na vodiče rotora koja zakreće rotor u smjeru okretnog obrtnog magnetskog
polja. Smjer vrtnje obrtnog magnetskog polja i smjer kretanja rotora su
istovjetni.Želimo li promijeniti smjer okretanja rotora, trebamo promijeniti smjer
okretanja obtnog magnetskog toka zamjenom dviju faza. Brzina rotora n uvjek
je manja od sinhrone brzine n
s
kojom se okreće rotacijsko magnetsko polje i
zavisna je o teretu na motoru. Rotor ne može nikada postići sinhronu brzinu
obrtanja, a kad bi rotor postigao sinhronu brzinu, ne bi više bilo razlike brzina
obrtnog magnetskog toka i rotora i ne bi postojalo presjecanje namota rotora
magnetskim silnicama. Zbog toga se ne bi u rotorskom namotu inducirala EMS
i ne bi bilo djelovanja mehaničkih sila na vodič, te se ne može stvoriti moment
za rotaciju.
Rotor se uvijek okreće asinhrono, po čemu je ova mašina i dobila
svoje ime.
7
