1
Viša tehni
č
ka škola - Subotica
Prof. dr. Jožef Varga
ELEKTRI
Č
NE
MAŠINE II
Mašine jednosmerne struje i
Asinhrone mašine
Subotica, decembar 2006. god
2
PREDGOVOR
Ova skripta je namenjena studentima Više Tehni
č
ke Škole u Subotici elektro
struke. Nastala je obradom predavanja iz predmeta Elektri
č
ne Mašine II. na smeru
Automatika opšta elektrotehnika i energetika. Prema predvi
đ
enom nastavnom planu
obuhvata odabrana poglavlja iz oblasti mašine jednosmerne struje i asinhrone mašine.
Izlaganja u skripti pretpostavljaju da studenti ve
ć
poseduju odgovaraju
ć
e
predznanje iz oblasti elektrotehnike i matematike. Kod izvo
đ
enja jedna
č
ina za analizu
rada najviše je zastupljena analiti
č
ka geometrija i trigonometrija, a od više
matematike, vektorska i kompleksna algebra, a u manjoj meri linearne diferencijalne
jedna
č
ine.
Obzirom da
ć
e se inžinjeri automatike u praksi najviše baviti sa elektri
č
nim
pogonima u kojima su elektri
č
ne mašine zastupljene kao predmet upravljanja, kod
izlaganja glavni akcent je stavljen na fizi
č
ko razumevanje procesa koji se odvijaju u
mašinama. Poglavlja koja se odnose na izradu konstrukcionih elemenata i na
projektovanje namotaja su obra
đ
ena u smanjenom obimu.
Obzirom na lagano i relativno skra
ć
eno izlaganje, ovu skriptu pored studenata
Više Tehni
č
ke Škole autor predlaže svima, koji su zainteresovani za upoznavanje rada
elektri
č
nih mašina i sa njihovim pogonskim karakteritikama.
Zahvaljujem se svojim saradnicima Ištvan Kiralju i Milan Adži
ć
u za pružanje
tehni
č
ke pomo
ć
i oko realizacije ove skripte.
U Subotici, decembra 2006.
Autor
4
Poglavlje Strana
13. KOMUTACIJA................................................................................................28
13.1. Promena struje u komutiraju
ć
em kalemu ........................................................28
13.2. Karakteristike komutacije ................................................................................29
14. KARAKTERISTIKE GENERATORA JEDNOSMERNE STRUJE..............30
14.1 Generator jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom..................................30
14.1.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................30
14.1.2. Naponske jedna
č
ine generatora sa nezavisnom pobudom...............................30
14.1.3. Karakteristika praznog hoda ............................................................................31
14.1.4. Naponske karakteristike...................................................................................31
14.1.5. Unutrašnje i spoljašnje karakteristike ..............................................................31
14.2. Generator jednosmerne struje sa paralelnom pobudom...................................32
14.2.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................32
14.2.2. Naponske jedna
č
ine generatora jednosmerne struje sa paralelnom pobudom.32
14.2.3. Karakteristika praznog hoda ............................................................................33
14.2.4. Uslovi nastupanja samopobude........................................................................33
14.2.5. Spoljašnje i unutrašnje karakteristike ..............................................................35
14.3. Generator jednosmerne struje sa rednom pobudom.........................................35
14.3.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................35
14.3.2. Naponske jedna
č
ine generatora sa rednom pobudom......................................36
14.3.3. Unutrašnje i spoljašnje karakteristike ..............................................................36
14.3.4. Uslovi samopobude..........................................................................................36
14.4. Generator jednosmerne struje sa složenom (kompaundnom) pobudom..........37
14.4.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................37
14.4.2. Naponske jedna
č
ine generatora jednosmerne struje sa složenom pobudom ...37
14.4.3. Unutrašnje i spoljašnje karakteristike ..............................................................37
15. PARALELAN RAD GENERATORA JEDNOSMERNE STRUJE ...............38
15.1. Paralelan rad generatora jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom...........38
15.1.1. Principijelna šema spajanja generatora............................................................38
15.1.2. Spoljašnje karakteristike ..................................................................................39
15.1.3. Na
č
in podešavanja raspodela struje .................................................................39
15.2.
Paralelan rad generatora jednosmerne struje sa složenom (kompaundnom)
pobudom ..........................................................................................................40
15.2.1. Spoljašnje karakteristike ..................................................................................40
15.2.2. Principijelna šema spajanja kompaundnih generatora u unakrsnom spoju .....41
16. KARAKTERISTIKE MOTORA JEDNOSMERNE STRUJE........................41
16.1. Motor jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom........................................41
16.1.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................42
16.1.2. Naponske jedna
č
ine motora za nezavisnom pobudom ....................................42
16.1.3. Strujna karakteristika .......................................................................................42
16.1.4. Mehani
č
ka karakteristika .................................................................................43
16.2. Motor jednosmerne struje sa paralelnom pobudom.........................................43
16.2.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................43
16.2.2. Naponske jedna
č
ine motora sa paralelnom pobudom .....................................44
16.2.3. Strujna karakteristika .......................................................................................44
16.2.4. Mehani
č
ka karakteristika .................................................................................45
16.3. Motor jednosmerne struje sa rednom pobudom...............................................45
16.3.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................45
16.3.2. Naponske jedna
č
ine motora sa rednom pobudom ...........................................45
16.3.3. Karakteristika fluksa ........................................................................................46
5
Poglavlje Strana
16.3.4. Strujna karakteristika .......................................................................................46
16.3.5. Mehani
č
ka karakteristika .................................................................................47
16.4. Motor jednosmerne struje sa složenom (kompaundnom) pobudom................47
16.4.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................48
16.4.2. Naponske jedna
č
ine motora sa složenom pobudom ........................................48
16.4.3. Strujne karakteristike .......................................................................................48
16.4.4. Mehani
č
ka karakteristika .................................................................................48
17. KO
Č
IONI REŽIMI MAŠINA JEDNOSMERNE STRUJE ............................49
17.1. Smer obrtanja i momenta kod mašine jednosmerne struje ..............................49
17.2. Kvadrantni prikazi rada....................................................................................49
17.3. Vrsta ko
č
ionih režima ......................................................................................50
17.3.1. Generatorsko ko
č
enje.......................................................................................50
17.3.2. Elektro- dinami
č
ko ili otporno ko
č
enje ...........................................................50
17.3.3. Protivstrujno ko
č
enje .......................................................................................51
18. REGULACIJA BRZINE OBRTANJA MOTORA JEDNOSMERNE
STRUJE............................................................................................................51
18.1. Regulacija brzine obrtanja motora jednosmerne struje sa nezavisnom
pobudom...........................................................................................................51
18.1.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................52
18.1.2. Promena napona...............................................................................................52
18.1.3. Slabljenja fluksa...............................................................................................52
18.1.4. Promena otpornosti
R
V
.....................................................................................53
18.2. Regulacija brzine obrtanja motora jednosmerne struje sa paralelnom
pobudom………………………………………………………………….…..54
18.2.1. Principijelna šema spajanja..............................................................................54
18.2.2. Promena napona...............................................................................................54
18.2.3. Promena otpornosti
R
V
.....................................................................................55
18.2.4. Promena otpornosti
R
V
i
R
Š
..............................................................................55
18.3. Regulacija brzina obrtanja motora jednosmerne struje sa rednom pobudom ..56
18.3.1. Principijelna šema spajanja elemenata.............................................................56
18.3.2. Promena napona
U
...........................................................................................57
18.3.3. Promena otpornosti
R
V
.....................................................................................57
18.3.4. Šentiranje rednog pobudnog namotaja (
R
Š
)
.....................................................57
18.3.5. Šentiranje armature (
R
Ša
)
.................................................................................58
18.4. Regulacija brzine obrtanja motora jednosmerne struje sa složenom
pobudom...........................................................................................................59
19. POKRETANJE MOTORA JEDNOSMENE STRUJE ...................................59
19.1. Na
č
in smanjivanja polazne struje ....................................................................59
20. STEPEN KORISNOG DEJSTVA MAŠINE JEDNOSMERNE STRUJE .....59
20.1. Stepen korisnog dejstva generatora jednosmerne struje ..................................60
20.2. Stepen korisnog dejstva motora jednosmerne struje........................................60
20.3. Gubici snage u mašinama jednosmerne struje .................................................60
21 LITERATURA-Mašine jednosmerne struje ....................................................61
Asinhrone mašine
1. UVOD ..............................................................................................................63
1.1. Primena ............................................................................................................63
1.2. Istorijski razvoj ................................................................................................63
1.3. Izvedba.............................................................................................................63
7
Poglavlje
Strana
10.4. Odre
đ
ivanja vrednosti klizanja iz kružnog dijagrama .....................................88
11. KARAKTERISTIKE OPTERE
Ć
ENJA ASINHRONOG MOTORA.............89
12. ASINHRONI MOTORI SA KRATKOSPOJENIM ROTOROM...................90
13. ASINHRONI MOTORI SA KAVEZNIM ROTOROM .................................90
13.1. Tipovi rotora u kaveznoj izvedbi .....................................................................91
13.1.1. Uliveni jednokavezni rotor ..............................................................................91
13.1.2. Uliveni dvokavezni rotor .................................................................................92
13.1.3. Jednokavezni rotor sa dubokim žlebovima.....................................................93
13.1.4. Dvokavezni štapni rotor...................................................................................95
14. REGULACIJA BRZINE OBRTANJA ASINHRONIH MOTORA ...............96
14.1. Regulacija brzine obrtanja pomo
ć
u spoljašnjeg otpornika u rotorskom
kolu (R
V
) ..........................................................................................................96
14.1.1. Prostiji slu
č
ajevi...............................................................................................98
14.2. Regulacija brzine obrtanja promenom primarne frekvencije...........................98
14.3. Promena brzine obrtanja promenom polova ....................................................99
14.4. Promena brzine obrtanja u kaskadnom spoju ................................................100
15. POKRETANJE ASINHRONIH MOTORA ..................................................101
15.1. Pokretanje kliznokolutnih motora..................................................................101
15.2. Pokretanje kaveznih asinhronih motora.........................................................103
15.2.1. Pokretanje pomo
ć
u prekida
č
a “Zvezda –Trougao“ .......................................103
15.2.2. Meko i tvrdo pokretanje stvarenjem asimetrije .............................................104
16. TIPOVI KARAKTERISTIKA MOMENTA................................................105
16.1. Klasa rotora-KR .............................................................................................106
17. ODRE
Đ
IVANJE SMERA OBRTANJA KOD ASINHRONIH MOTORA .106
17.1. Priklju
č
ne plo
č
e .............................................................................................107
18. ASINHRONI GENERATORI .......................................................................107
18.1. Asinhroni generatori za paralelni rad sa postoje
ć
om mrežom.......................107
18.2. Samopobudni asinhroni generatori ................................................................108
19. KO
Č
IONI REŽIMI ASINHRONIH MAŠINA .............................................109
19.1. Generatorsko ko
č
enje.....................................................................................109
19.2. Protivstrujno ko
č
enje .....................................................................................109
20. JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORI .......................................................110
20.1.
Č
isti jednofazni asinhroni motor....................................................................110
20.1. Leblanova teorija ...........................................................................................111
20.2. Jednofazni asinhroni motori sa dvofaznim namotajima ................................112
20.3. Tipovi jednofaznih asinhronih kondenzatorskih motora ...............................112
20.3.1. Jednofazni asinhroni motori sa pogonskim kondenzatorom..........................112
20.3.2. Jednofazni asinhroni motori sa zaletnim kondenzatorom..............................113
20.3.3. Jednofazni asinhroni motori sa pogonskim i zaletnim kondenzatorom.........114
20.4. Trofazni asinhroni motori za rad u sklopu jednofazne mreže........................114
21. JEDNOFAZNI ASINHRONI MOTORI SA ZASEN
Č
ENIM POLOVIMA 115
22. LITERATURA - Asinhrone mašine ..............................................................117
