4. ASZINKRON MOTOROS HAJTÁSOK A villamos hajtások 2/3 része aszinkron motoros hajtás. Az aszinkron motorok elterjedésének

Átírás

1 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK 4. AZNKON OTOO HAJTÁOK A villaos hajtások /3 észe aszinkon otoos hajtás. Az aszinkon otook eltejedésének okai: - közvetlenül csatlakoztathatók háo fázisú táphálózata, ne igényelnek külön tápfoást (int a szinkon gép gejesztése), vagy az áane átalakítását (int az egyenáaú gép), - felépítése (így gyátása is) egyszeű, ezét viszonylag olcsó, - súlya és tehetetlenségi nyoatéka kicsi, ne kíván különleges kabantatást. Ne szabályozott hajtásokban gyakolatilag csak aszinkon otookat használnak. A szabályozott hajtásokban észaányuk növekszik a á a váosi közlekedésben és a vasúti vontatásban is egtalálhatók köszönhetően a félvezetős inveteek tejedésének. A soozatban gyátott 3 fázisú aszinkon otook teljesítény tatoánya pá száz W-tól pá W-ig tejed. A otook többségét 400 V és 660 V névleges feszültsége készítik, a nagyobb teljesítényűeket 000 V, 3000 V és 6000 V feszültsége. A 3 fázisú aszinkon gép felépítése Az állóészen 3 fázisú tekecsendsze van, ait 3 fázisú enegiafoásól táplálnak. A fogóészen áaköileg zát 3 fázisú tekecsendsze kialakítása lehet fázisonként tekecselt, vagy kalickás. A tekecselt fogóész csillag kapcsolású, a szabad tekecsvégek - csúszógyűűhöz csatlakoznak, a övidzáást ezeken keesztül valósítják eg. Csúszógyűűs fogóészeknél biztosítani kell, hogy a pólusszá egegyezzen az állóész pólusszáával, kalickás fogóészeknél ez autoatikusan kialakul. állóész fogóész Háofázisú, négypólusú csúszógyűűs aszinkon oto

2 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 Aszinkon oto tekecselt fogóésze A kalickás fogóész honyaiba vagy úd-vezetőket helyeznek, aiket áhegesztett gyűűkkel zának, vagy a udazást aluíniu ötvözet öntvényből alakítják ki a záógyűűkkel és ventilláto lapátokkal együtt. a) b) Kalickás fogóész a) udazott b) öntött (vasag nélkül) Öntött kalickás fogóész

3 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK Nagy aszinkon gép fogóésze Kalicka- és gyűűáaok eloszlása a keület entén Nagy aszinkon gép állóésze 3

4 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 Nagy aszinkon gép etszetajza Zát házkialakítású kis aszinkon oto 4

5 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK Kis aszinkon oto álló- és fogóész vastestének leezajza Az aszinkon gép űködési elve φ ( ) i l B v v ező F l B A ező és a vezető viszonylagos ozgásako keletkező indukált feszültség és eőhatás Az állóész tekecselés által létehozott fogó ező feszültséget indukál a fogóész vezetőkben, aennyiben a fogóész szögsebessége elté az állóész ező f π echanikai szinkon szögsebességétől (a fogóész n fodulatszáa lté p 60 f az állóész ező n szinkon fodulatszáától). A fogóészben indukálódó p feszültség fekvenciája aányos a viszonylagos szögsebesség (fodulatszá) különbséggel ( - )-el, illetve (n - n)-el: n n f f f. n A viszonylagos szögsebesség különbséget (viszonylagos fodulatszá különbséget) szlipnek nevezik, ai a villaos szögsebességekkel és a fodulatszáokkal is kifejezhető: n n. n Ezzel f f, a fogóész indukált feszültségének fekvenciája a tápfekvencia szlipszeese. A fogóészben indukálódó feszültség a zát áaköben f fekvenciájú áaot hoz léte. Ez a 3 fázisú áa egy olyan fogó ezőt létesít, ainek szögsebessége a fogóészhez képest πf f π. p p p 5

6 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 Tehát álló koodináta endszeben a fogóész fogó ezőjének szögsebessége:, egegyezik az állóész által létehozott ező szögsebességével, az álló- és fogóész tekecsendszee által létehozott ágneses pólusendsze echanikai szögsebessége egyaánt (villaos sögsebessége ). 0 ellenáaú otoos geneátoos A szlip és a szögsebesség összefüggése Az áakiszoítás hatása Az f fogóész fekvencia szliptől (fodulatszától, szögsebességtől) való függését figyelebe véve a kalickás fogóészek konstukciós kialakításával egvalósítható, egtevezhető a fogóészköi ellenállás szlipfüggése. a) b) Hoonyba helyezett áaot vivő vezető ágneses tee Kalickás fogóész tipikus hoonyalakja a) kétkalickás b) élyhonyú Az áakiszoítás jelensége iatt a hoonyban lévő vezetőkön belüli áaeloszlás fogóész fekvencia-függő. A jelenséget az agyaázza, hogy a vezető egyes észeivel, étegeivel kapcsolódó fluxus ennek következtében az l ψ önindukciós tényező és a z ( πf i l ) ipedancia is változik a hoonyszájtól való h távolsággal. A tekecselés fekvencia-függésének növelése édekében kétkalickás és a élyhonyú fogóészt alkalaznak. 6

7 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK Az áakiszoítás hatása legegyszeűbben a kétkalickás fogóésznél szeléltethető. A hoonyszáj közelében lévő (felső) kalicka endszeint kisebb keesztetszetű, nagyobb fajlagos ellenállású anyagból (pl. ságaézből) készül, íg az alsó nagyobb keesztetszetű, kisebb ellenállású (pl. vöösézből). ndításko () a fogóész áa fekvenciája egegyezik a tápfekvenciával, ilyenko az áa főleg a nagyobb ohos ellenállású (kisebb eaktanciájú) kalickában folyik, íg a névleges unkapont könyezetében ( 0,03-0,05) a két kalicka ohos ellenállása közötti aány hatáozza eg az áaeloszlást. lyen ódon valósítható eg konstukciós eszközökkel, hogy indításko nagyobb, névleges fodulatszáon kisebb legyen a hatásos fogóészköi ellenállás. J J h h f f f 0 Áasűűség eloszlás a kétkalickás fogóész vezetőiben élyhonyú fogóésznél a jelenség és hatása hasonló, de a J áasűűség eloszlás változása folyaatos a hoonyszájtól való h távolság függvényében. J f f f 0 h Áasűűség eloszlás a élyhonyú fogóész vezetőjében Az aszinkon gép alapegyenletei Az egyenletek a gép felépítése és áaköei alapján könnyen felíhatók. Az állóész feszültség egyenlete állóészhez ögzített koodináta endszeben az alábbiak szeint alakulnak, a Pak-vektoos alakhoz a fázisegyenletek definíció szeinti szozásával és összeadásáva jutunk: 7

8 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 u i d a a a 3 u i d b b b 3 a u i d c c c a 3 u i d a b c a u a d a i a i b i c a állóész u d a a i a i b i c fogóész Az aszinkon gép álló- és fogóészének áaköi vázlata A fogóész feszültség egyenlete fogóészhez ögzített koodináta endszeben: d a ua ia 3 d b ub ib 3 a d c uc ic a 3 d u 0 i ivel ua u b u c. Az állóész változóinak tanszfoálása közös koodináta endszebe Ha pl. az állóész áa Pak-vektoa állóészhez ögzített koodináta endszeben i ie jα alakú, akko egy tetszőleges közös koodináta endszeben (csillaggal jelölve): i * j α xk jxk ie ie ( ). 8

9 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK e (állóész) e (fogóész) e (közös) x i * ie jx k i α-x k x k α (állóész) Az állóész változók tanszfoálása a közös koodináta endszebe Az állóész ennyiség álló koodináta endszeben a közös koodináta endszebeli vektoal felíva: i i e jx k * A fogóész változóinak tanszfoálása a közös koodináta endszebe Ha pl. a fogóész áa Pak-vektoa fogóészhez ögzített koodináta endszeben j i ie α alakú, akko egy tetszőleges közös koodináta endszeben (csillaggal jelölve): ( ) [ ] ( ) i * j α xk x j xk x ie ie. i * i e ( x) jx k e (fogóész) e (közös) α -(x k -x) x e (állóész) x k i α (állóész) A fogóész változók tanszfoálása a közös koodináta endszebe A fogóész ennyiség fogóész koodináta endszeben a közös koodináta endszebeli vektoal felíva: i * i e ( x) Az állóész feszültség egyenlete a közös koodináta endszeben felít változókkal: ( ) * * * d * * d * ue ie e i e e j e * * * d * u i j k jx jx jx jx jx jx k k k k k k k A fogóész feszültség egyenlete a közös koodináta endszeben felít változókkal: j x k dx 9

10 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 u e u ( x) j( x x) j( x x) * j( x x) j( x x) d ( ) dx ( x * j x x k ) ( e ) ie e j e d ie * j xk * k * k * k k k d * 0 i j k * * * ( ) Az aszinkon gép alapegyenletei (közös koodináta endszeben, csillagozás nélkül): d u i j k d u 0 i j ( k ) A közös koodináta endsze szögsebességének egválasztása a) Állóész aszietia (pl. félvezetős táplálás) esetén indokolt: k 0 álló koodináta endsze. d u i d u 0 i j b) Fogóész aszietia (pl. félvezető kapcsolás, egyenáaú gejesztés esetén): k fogóészhez ögzített koodináta endsze. d u i j d u 0 i c) zietikus esetben célszeű: k szinkon szögsebességgel fogó koodináta endsze. d u i j d u 0 i j ( ) Állandósult állapotban d d 0 és 0, így j, ha 0, j ( ) j j. 0 Ez utóbbi egyenletből adódóan 0 j, vagyis állandósult állapotban a otoáa vektoa eőleges a otofluxus vektoának iányáa. 0

11 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK Az állóész fluxus felbontása főezőe és szót fluxusa s és s, ahol s i s, s i s. Állandósult állapotban d d 0, 0, így a feszültség egyenletek jk jks jk 0 j 0 j j ( ) ( ) ( ) k k s k k választással: X s s és X s s jx s j jx s 0 j( ) s j( ) jx j jx s s és a és fluxus által indukált feszültség. N ivel N Φ, N Φ és a, N N, ezzel j( ) j. N a a a a jx 0 s a Az álló- és a fogóész áaköi vázlata jx s jx s j a 0 Az aszinkon gép álló- és fogóészének áaköi vázlata állandósult állapota A fogóész feszültség egyenletét az szlippel osztva egszűnik a fekvencia különbség jx 0 s. a Az álló és a fogóész áaköi helyettesítő vázlata akko kapcsolható össze, ha az indukált feszültségek egegyeznek, ait az a enetszá áttétellel való koekció (állóésze való edukálás) útján éünk el. ivel a teljesítény, a veszteség és a viszonylagos feszültségesések változatlanságát is biztosítani kell, vesszővel jelölve a edukált ennyiségeket:

12 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 a a ja X 0 s, a a ' ' 0 ' jx ' s '. A továbbiakban a edukált ennyiségek vesszőzését ellőzve az egyesített Pakvektoos helyettesítő áaköi vázlat állandósult állapota: jx s jx s ψ j jx ψ j 0 Az aszinkon gép egyesített áaköi vázlata állandósult állapota Az áaköi vázlat alapján is felajzolható az aszinkon gép vektoábája: jx s j X s ϕ j s s Az aszinkon gép vektoábája A fluxus egyenletek pillanatétékeke is évényes alakja: ψ ψs ψ i i ψ ψ ψ i i i i i s ψ itt s az állóész teljes induktivitása, s a fogóész teljes induktivitása.

13 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK s i i s i A fluxusegyenetek helyettesítő áaköi vázlata Tanziens eaktanciák és időállandók s s s s ' ' Álló- és fogóész tanziens eaktancia a helyettesítő áaköi vázlaton s s s s s s ( ) s ( ) s σ, σ. Az egyes induktivitásokkal száítható időállandók: üesjáási tanziens időállandó állóész T T fogóész T 0 T Az aszinkon oto teljesítényei, veszteségei és nyoatéka 3 Pfel PCu PFe Pl P P Cu Fe 3 3 v P P P P 3 3 l Cu ech já 3 PCu Pl 3 P P Psúl ( ) Pl ech teng 3

14 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 P teng P P P P ( ) p P l l l l p 3 légésnyoaték Teljesítények és veszteségek Az összes veszteség százalékában A felvett teljesítény százalékában állóész tekecsveszteség 40% 6,% fogóész tekecsveszteség 5% 3,6% vasveszteség 0% 3,0% súlódási és ventilációs veszteség 5% 0,7% jáulékos veszteségek 0%,4% összes veszteség 00% 4,8% Egy 3 fázisú, 4 pólusú, 5 HP teljesítényű, η0,85 hatásfokú oto tipikus enegiaés veszteségi viszonyai légésteljesítény felvett villaos teljesítény leadott echanikai teljesítény állóész ézveszteség állóész vasveszteség fogóész ézveszteség súlódási veszteség Az aszinkon oto teljesítényei és veszteségei a helyettesítő vázlat közelítésével Az előző helyettesítő áaköben a vasveszteség, a jáulékos veszteségek (pl. a felhaonikusok által okozott veszteségek) valaint a súlódási és ventilációs veszteség ne jelenik eg. A közülük legjelentősebb állóész vasveszteséget külön ellenállással lehet figyelebe venni az áthidaló ágban. A fogóész vasvesztesége az alacsony (-5 %) fogóészköi fekvencia iatt általában elhanyagolható. 4

15 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK A vasveszteség figyelebevétele jx s jx s v g 0 v jx Az állóész vasveszteségét figyelebe vevő áaköi vázlat A légés teljesítény veszteségi- és leadott teljesítény (tengely teljesítény) észét a fogóészköi ellenállás egosztásával lehet szétválasztani: felvett villaos teljesítény légés teljesítény leadotttt echanikai teljesítény jx s jx s v g v jx állóész tekecsveszteség állóész vasveszteség fogóész tekecsveszteség Áaköi vázlat osztott fogóész ellenállással, teljesítények és veszteségek Az aszinkon gép állandósult állapoti nyoatéka A légésteljesítényből: 3 3 p A helyettesítő vázlat alapján a fogóész áa: ( X ) j X jx. s Az állóész áa kifejezése állóész feszültséghez ögzített () valós tengely esetén: 5

16 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 jx s jx jx s j( X Xs). A fogóész áa Pak-vektoa, behelyettesítve az állóész áa képletét, kisebb átalakítások után: jx jx jx j( X X s s) jxs j( X Xs) jxs ( ) jx X jx jx s s jxs jxs jx s jx s jx. jxs jxs jxs jx jxs X s σ közelítéssel: jx X σ X s j jx s σ X s j Xs σ σ σ σ és σ X s X s X s X s σ X X s X s XsX X X s XsX X s X σ jx ' X ' közelítéssel: A oto nyoatéka: 3 6

17 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK 3 X ( σ ) ' ( σ ) 3 p X ' Az összefüggésből egállaptható, hogy - a nyoaték aányos a tápfeszültség négyzetével, - áll. esetén a nyoaték állandó, - ha nagy kicsi, ezét a jelleggöbe asziptotája nagy a szlip nagyobb étékeinél, - ha kicsi nagy, ezét a jelleggöbe asziptotája a szlip kisebb étékeinél. Az aszinkon gép statikus () jelleggöbéje A nyoték-szlip göbe a jellező étékei: b a otoos üzei axiális (billnő) nyoaték, bg a geneáto üzei axiális (billnő) nyoaték, b a otoos, bg a geneáto üzei billnő szlip, i az álló állapothoz tatozó indítónyoaték. 7

18 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 b i bg - 0 b bg Az aszinkon gép nyoaték-szlip jelleggöbéje a jellező étékekkel A echanikai jelleggöbét gyakan - koodináta endszeben ábázolják. bg i b Az aszinkon gép szögsebesség-nyoaték jelleggöbéje A axiális (billenő) nyoaték száítása: A nyoatéknak a szlip függvényében szélső étékei vannak b ( b ). d d 3 p 0 ( σ) X ' ' X A szélső étékek helye a száláló zéus étékéből: X ' 0 8

19 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK X ' 0 ' X 0 ' X 0 ' ( ) X 0 b ± X ' b >0 otoos, b <0 féküzei billenő szlip. b aányos -el. A billenő nyoaték b nagyságát a billenő szlip b étékének behelyettesítésével kapjuk: b ' 3 p ± X ( σ) ± X X X ' ' ' ' 3 p ± X ( σ) ' X ± X 3 p ( σ ) ' ± X ' ( otoos, - féküzeben) A billenő nyoaték eősen függ a tápfeszültségtől, de független a fogóész ellenállástól. A otoos- és féküzei billenő nyoaték ne egyfoa, aányuk: itt ε. X ' b bg X X ' ' X ' ' X ε ε Példa: a) 0,05; X ' 0,5; ε0,099 0, 09, 08, b bg, b) 0,; X ' 0,5; ε0,96 0, 08, 067, b bg, Az adatokból láthatóan növelésével nő a nyoaték-aszietia. 9

20 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 A billenő szlip függtlen a tápfeszültségtől. b 3 t b b A tápfeszültség változtatás hatása a szlipe A billenő szlip eősen függ a fogóész kö ellenállásától. t0 t t k k > k k bg t b A külső ellenállás hatása a echanikai jelleggöbée A nyoatéknak a billenő nyoatékhoz viszonyított aánya: b X ' ' ± X ( ) X ' ± X b ' X ' ' X ±. b 0

21 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK Ezt az aányt legeltejeebb foában a Kloss képlet fejezi ki: b ε ± b ε b ( otoos, - féküzeben) Az aszinkon gép áa-unkadiagaja, (áa Pak-vekto diagaja, ködiagaja) áll., f áll. táplálásnál Az egyszeűsítés édekében az áthidaló ágat a táplálási ponthoz áthelyezve g áll. étéket kapunk, ai egyben áll.-t jelent. jx s jxs jx áll. 0 Az aszinkon gép egyszeűsített áaköi vázlata ( áll.) A ódosított áakö szeint az állóész áa Pak-vektoa: v jx v jx v jx jx v jxs jxs. jxs jxs Ez az összefüggés egy kö egyenletét adja a koplex síkon. Vetületek és etszékek a ködiagaon: Pfel 3 cosϕ ϕ90 esetén P fel 0 P 3 l P l 0, ha 0 (ha, 0), vagy ha (et akko 0). ( ) 3 P ( ) Pl P 0, ha 0 (ha 0) vagy ha. ( ) P P l Pl ( ) Kloss, ax néet pofesszo,

22 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 0, 3 PCu Pl P Cu 0, P 3 Cu P Cu 0, ~ j ha P l 0 (0 vagy ). ha P l 0 (0 vagy ). ha P fel 0, ha ϕ90. otoos Q n P n ϕ 0 n 0,0-0,05 ellenáaú geneátoos Az aszinkon gép ködiagaja otoos ~ j Q P ϕ n 0 b b P ech P C P Cu bg P ech ellenáaú P l 0, 0, P Cu 0 P fel 0, P Cu 0 bg geneátoos Teljesítények, veszteségek és nyoatékok az aszinkon gép ködiagaján

23 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK z z3 z > j 3 > 0 0 A fogóész ellenállás és a axiális (övidzáási) áa kapcsolata A fekvencia változtatás hatása az aszinkon gép echanikai jelleggöbéjée A válozó fekenciájú tápfeszültséget általában félvezetős egoldással, itkán fogógépes egoldással biztosítják. nvetees táplálásnál a feszültség- és az áa alakok eltéhetnek a szinusztól. A továbbiakban csak az alaphaonikusokkal (pl. ) száolunk. A feszültség-inveteeknél leggyakabban alkalazott vezélő algoitusok: a) /f áll. a kapocsfeszültség alaphaonikus és a fekvencia hányadosa állandó, b) /f áll. áll., az állóész fluxus alaphaonikusa állandó, c) /f áll. áll., a fogóész fluxus alaphaonikusa állandó. jx s jx s jx áll. áll. f áll. f áll. f áll. A fekvencia változtatás néhány vezélési ódja Az aszinkon gép nyoatéka állandósult állapotban, /f áll. esetén Példa: Viszonylagos egységekkel: a) (pl. fázis, apl 3035 V), f (pl. f 50 Hz) 0,03, X ' 0,, 3

24 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 ε 003, 003, 0, ' X 048,, b bg ε 0, , ε 48, b) 0,, f 0, (f 0 Hz) 0.03, X ' 0./50,04, 003, ε 06,, ε 04, 05, ' X 003, 004, b bg ε 6, A tápfekvencia (és vele együtt a tápfeszültség) csökkentésével nő a geneátoos és csökken a otoos üzei billenő nyoaték, ezáltal alacsony fodulatszáon jelentősen csökken a tehelhetőség. f 50 Hz f 0 Hz A echanikai jelleggöbe változása /f áll. esetén Aszinkon gép állandó állóész fluxusú táplálása ( áll.) áll. f Az állóész ellenállás ögötti feszültség ψ áll., ez úgy tágyalható, intha 0 lenne. Az ún. kopenzációnál az aktuális kapocsfeszültség étéket úgy kapjuk, hogy ψ -hez hozzáadjuk az ellenálláson eső feszültséget. kaláis és vektoos változata használatos. k koodináta endszeben:, ahol j A nyoaték előzőekben kapott összefüggés, 0 behelyettesítéssel: 3 p ( s) X ' 4

25 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK b ± X ', ϕ } cosϕ ϕ } ( sinϕ) j Az kopenzáció vektoos egoldása b 3 p ± ( s) X ' f 50 Hz f 0 Hz A echanikai jelleggöbe változása /f áll. esetén A Kloss képlet ebben az esetben: b ± b b, ebből b bg 5

26 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 A otoos- és a féküzei billanő nyoaték egegyezik, a () jelleggöbe alakja független a tápfekvenciától, a különböző fekvenciákhoz tatozó göbék páhuzaos eltolással adódik. Áa-vektodiaga 0 esetén 0, esetén induktív, fázishelyzete indkét esetben 90 az ψ feszültséghez képest. jx s jxs jx áll. 0 Az aszinkon gép egyszeűsített áaköi vázlata ( áll., áll.) v jx v jx v jx jx v elhanyagolásával az áa-vektodiagaja: v jx s jx s jx s jx s otoos b P ech P ech0 ellenáaú ϕ P Cu j 0 áll., P l 0, 0, P Cu 0 bg geneátoos Az aszinkon gép ködiagaja állandó állóész fluxusú táplálásnál 6

27 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK Aszinkon gép állandó fogóész fluxusú táplálása ( áll.) áll. f k koodináta endsze választással, a fogóész feszültség egyenlete alapján 0 j( ) ( ) -j ( ) 3 p p 3 3 ( ) 3 p 3 p ( ) p ( ) Aennyiben állandó, úgy a szögsebesség a nyoaték lineáis függvénye. f 50 Hz f 0 Hz A echanikai jelleggöbe változása /f áll. esetén Áa-vektodiaga j j 0 Ha a valós tengely iányába utat, [ ] ( ) ( ) jt ( ) α, ψ α α - az áa fluxusképző koponense. 7

28 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 ( ) T β 0 ivel P p P l l 3 p 3 p ψ s s s s s 3 p p 3 β β - az áa nyoatékképző koponense. s j β j T ( ) 0 0 áll. α otoos geneátoos Az aszinkon gép áa-vektodiagaja állandó fogóész fluxusú táplálásnál ezőoientált szabályozás áll. táplálásnál az ézékelés és a beavatkozás k 0, a szabályozás k koodináta endszeben töténik. Az átszáításhoz koodináta tanszfoációa van szükség. fogó koodináta endsze választással (a valós tengely iányú): jρ i i e x y α β jρ iα β ix ye (i x ji y )(cosρ-jsinρ) i x cosρi y sinρj(-i x sinρi y cosρ) i α i x cosρi y sinρ i β -i x sinρi y cosρ Közelítés: k koodináta endszeben i i i i 8

29 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK α ρ i α x x α-β x-y 0 jy y i i β jβ Átszáítás az álló (x-y) és a szinkon fogó (α-β) koodináta endszeben felít ennyiségek között d 0 i j ( ) 0 i j d ( ) T d i j T 0 0 ( ) ha áll. i i ji α β d 0 iα i α az áa fluxus képző koponense. i β T 0 ( ) az áa nyoaték képző koponense, ivel i i i β i β. i i ' i A fogóész fluxus eghatáozás (állóész fluxusból töténő) közvetlen ódszee k 0 koodináta endszeben 9

30 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 ( ) u i 0 A fogóész fluxus száítása: i i i i ebből i i i i ' i, aiből ' ( ) i ' i x ' ( x x ) i i x i a i a i b i c 0 y ' ( y y ) i i y i i i i 3 3 b c a b x y x cosρ cosρ, sin ρ y y sinρ x k koodináta endszeben - valós tengely iányú u i d j u i d di ' ' j ji áll. u i di ' α ' * ' α α 0 0 i β uα i β u i di β β β 0 ' i ' u * i ' α β α A vetületi feszültség egyenletek között keesztbe csatolás van. u i di * ' α α α u i di * ' β β β 30

31 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK ix iy cosρ sinρ x y x y * * x y ' ' x y iy 3 uy 3 ix ia ib uxua ub uc A közvetlen fogóész fluxus száító egység blokkvázlata / e a a i βa u β * Y Yiy / i β u βa uxa u e jρ uya αa cosϕ sinϕ ' uaa uba f/3f Z NV uca / i α i β e j ρ ix iy záító egység ia ib ua ub uc ' i β ' A a i α * i αa uα Y Yiα u αa ezőoientált szabályozás közvetlen fluxus száítással 3

32 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 n n n ezőgyengítés a névleges fekvencia feletti tatoányban A fogóész fluxus eghatáozás (állóész áaból töténő) közvetett ódszee k koodináta endszeben d d 0 i j ( ) i j ( ) d i i i j T d i j T 0 0 T 0 d iα apace tanszfoált alakja i α ( st ) 0 i st α ( ) ( ) 0 ( ) i α st 0 A fogóész fluxus száítása T iβ ρ ( ) 0 T0 iβ T 0 i β 3

33 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK sinρ cosρ sin cos ρ s st 0 - T 0 iα iβ e j ρ ix iy cosρ sinρ A közvetett fogóész fluxus száító egység blokkvázlata e a a iβ a Y iαa ixa e jρ iya iaa ia iba f/3f NV ica ib cosρ sinρ Y / ia a záító egység ib ic A ezőoientált szabályozás közvetett fluxus száítással 33

34 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 Aszinkon gép állandó állóész áaú táplálása (áll., f áll.) jx jx jx s jx jx 3 p X X A billenő nyoatékhoz tatozó szlip: X d p d X 3 0. X A száláló akko zéus, ha X, ebből az b billenő szlip b ±, az állandó feszültségű táplálással összehasonlítva b < b, X az b billenő nyoaték 3 p X ± X 3 p X 3 b ± ± p, XX az állandó feszültségű táplálással összehasonlítva b < b. X A Kloss képlet ebben az esetben: X X X b b X Jellező ee a táplálási óda, hogy b f( ) és b f( ) telítésfüggő. b. A fluxus szlipfüggése fluxus-vektodiaga állandó állóész áaú táplálásnál k koodináta endszeben 0 j ( ) ( )( ) [ ( ) ] ( ) 0 j 0 j j ( ) ( ) j j 34

35 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK j j ( ) ( ) j j ' jt jt ' T T 0 ha, ' 0 (0) ha ±, T T ' 0 ( ) ' ( ) ( ) ( ) ( ) jt jt ' 0 jt ha 0, () jt 0 0-nál a fogóész áa nulla, a teljes áa átfolyik a ágnesező ágon, ezét a gép telítődik. j geneátoos bg 0 ellenáaú b T T ' 0 otoos Az aszinkon gép fluxus-vektodiagaja állandó áaú táplálásnál 35

36 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 Az aszinkon oto indítása csúszógyűűs otonál: fogóészköi ellenállás változtatással f, ha állandó, a helyettesítő áakö változatlan. Kalickás otonál: - kivitel (élyhonyú, kétkalickás), - Y/ átkapcsolás (állóész feszültség változtatása), - tanszfoátoos (állóész feszültség változtatása), - fojtótekecses (állóész feszültség változtatása), - előtétellenállásos (állóész feszültség változtatása). Az aszinkon oto indítási és fékezési veszteségei A fogóészköi ézveszteség: P Cu P l, a veszteségi enegia Q P P Cu l P l d Θ t Θ, aiből d t, ( ), ebből Q d d Θ ds ds Θ Ha t 0, Θ Q Θ ds t ( ) t és d d Ha 0, -, így Q Q ndításnál, 0, így Q ellenáaú fékezésnél Q 3Q i evezálásnál Q 4Q i i Θ Aszinkon gépek fodulatszá változtatása p p ( ) πf ( ) p - szlip változtatása ( változtatása, változtatása, kaszkád kapcsolások) - p változtatása (Dahlande kapcsolások) - f változtatása (invetees táplálás).) A szlip változtatása a) változtatása 36

37 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK t0 t t k k bg t b A külső ellenállás hatása a echanikai jelleggöbée jx s jx s jx 0 Az aszinkon gép egyesített áaköi vázlata állandósult állapota áll. esetén állandó és fodítva, áll. esetén növelésével ugyanolyan aányban nő a szlip. ivel a fogóészköi tekecsveszteség P Cu P l, e veszteség is nő, de a többlet a otoon kívül képződik. A fogóészköi ellenállás változtatásako se az b billenőnyoaték, se a szinkon szögsbesség ne változik. zabályozási egoldások: echanikus, elektonikus A unkapontok változása az aszinkon oto indításako 37

38 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 A sz f A fogóészköi ellenállás változtatása egyenáaú szaggatóval T P P sz P k b Ellenállás változtatással átfogható - tatoány b) változtatása Tanszfoáto, indukciós szabályozó, előtét ellenállás, előtét fojtó. Csak az antiduktoos egoldás teje el. Feszültség változtatásnál változik az b billenőnyoaték, ne változik az b billenőszlip és a szinkon szögsbesség. A tiisztoos szaggató növeli az állóész áa fázisszögét, hasonló hatású, int az előtét induktivitás, ezét csökken az b ' billenőszlip, et X nő. A B C Vezélőegység A A lágyindító beendezés vázlata 38

39 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK Tehelhetőség: A névleges fogóészköi tekecsveszteség P Cun n P ln n n. A szlip növeléseko nő a tekecsveszteség, a többlet a otoon belül képződik. Ezét csökkenteni kell a nyoatékot. A névleges fogóészköi tekecsveszteséghez tatozó egengedhető nyoaték: n eg n A feszültség változtatásos üzee a otookat növelt fogóész ellenállással készítik, így nagyobb n és a egengedhető nyoaték is. P Cun eg () n n ( ) eg n b Feszültség változtatással átfogható - tatoány Alkalazás: szellőzők, kopesszook (~ ), lágyindítás, enegiatakaékos üze. c) Kaszkád kapcsolások Veszteségnetes egoldás a fogóész kö veszteségeinek hasznosítása évén. A csúszógyűűke kényszeített feszültség hatáozza eg a szlipet. A fogóészköi (ún. hátsó) beendezések lehetnek fogógépek és áaiányítók..) A pólusszá változtatása (Dahlande kapcsolás) (. Dahlande svéd énök, ) Általában : aányt alkalaznak. Az egy fázishoz tatozó tekecseket egosztják (pl. két féltekecse) és a gejesztés eloszlását változtatják eg az azonos fázishoz tatozó féltekecsek áaiányának egváltoztatásával. Több kivezetése van szükség, et pl. két féltekecs esetén a kapocstáblán a középponthoz is hozzá kell féni. A féltekecse a kapcsolástól függően vagy a fázisfeszültség, vagy a vonali feszültség fele jut. 39

40 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 v f f Egy fázis tekecsének ágneses tee pólusátkapcsolásnál T T p4 t v 3 f p8 t f páhuzaos Y soos Háofázisú állóész tekecsek átkapcsolása É D É D v Egy fázis tekecsének p4 kapcsolása 40

41 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK É D É D É D É f Egy fázis tekecsének p8 kapcsolása t 3 f p4 / p8 t f Pólusátkapcsolós aszinkon gép echanikai jelleggöbéi Pólusátkapcsolásos indításnál a fogóészkö felfutás alatti vesztesége kisebb, int pólusátkapcsolás nélkül. ndítási veszteségek:. szakasz p8 Q Θ Θ 8, ivel, 0. szakasz p4 Q Θ Θ 05., ivel 0,5, 0 8 A teljes indítási veszteség: Q Q Q Θ 4 3.) Tápfekvencia változtatása A gyakolatban csak inveteel töténik. 4

42 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 Aszinkon gépek fékezése.) Geneátoos fékezés.) Ellenáaú fékezés 3.) Egyenáaú (dinaikus) féküze Csúszógyűűs otooknál alkalazzák. A 3 fázisú állóész két fázistekecsét egyenáaal táplálják. g Θ g 3Θ g g g Θ g Egyenáaú (dinaikus) fékkapcsolás Az eedő gejesztésvekto nagysága: Θ 3Θ 3 c. g g g Háofázisú táplálásnál az eedő gejesztés: 3 3 ) ) Θ g Θ f c f, ivel f. Így az egyenétékű egyenáaú gejesztőáa 3 ) 3 ) ) ) c f 3c g g f 0, 866 f, 47 f, eff f g,55g 3 A fogóész áa fekvenciája: pech πf pech pech f f f f πf π π ha f 0 ényegében állandó áaú táplálásól van szó, így a billenő szlip b b ± ±, ebből, ivel 0 b ±, X a billenő nyoaték b ± 3 ) p f. A Kloss képlet egfelelő alakja, így. b b b b b b A fékezési veszteség közel egegyezik az indítási veszteséggel: Θ Θ. 4

43 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK növelt fogóész ellenállással övidezát csúszógyűűvel zögsebesség-nyoaték jelleggöbe dinaikus féküzeben Az egyenáaú féküze jellezői: egyszeű egoldás, félvezetős táplálásnál könnyen egvalósítható, - álló állapotban 0, - b kicsi, 4.) Egyfázisú (ieens) féküze Csúszógyűűs otooknál alkalazzák. A 3 fázisú állóész tekecseit egyfázisól táplálják. T u v u a u b u c Egyfázisú (ieens) fékkapcsolás Zéus soendű áa ne folyhat (i a i b i c 0), ezét u a u b u c 0, a zéus soendű feszültség is nulla. uv ua ub ua uc, ebből ub uc ua uv. u v vonali feszültség, u v v cos t. Ha ua ub uc 0, akko ua ub uc ub ua uv, aiből ua uv és ub uv. 3 3 Az állóész feszültség Pak-vektoa 3 3 u u ua ua u u j u u j u u v v v v v v v v v 43

44 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 u v cos t 3 e ivel cos t, két, egyással szeben fogó ező alakul ki. jt jt j t j t, u ( ve ve ) e (Háofázisú noál üzeben 3 v u e j t. 3 Az 3 -szees feszültségaplitúdó -szoos nyoatékot ad a névleges feszültségű 3 3 fázisú tápláláshoz képest. A pozitív soendű tápláláshoz ( nyoatékhoz) tatozó szlip a negatív soendnél ( - nyoatéknál) (-) szlipet jelent, így [ ( ) ( ) ] 3 fázisú táplálás övidezát csúszógyűűvel névleges táplálás - Az egyfázisú táplálásnál kialakuló nyoatékok névleges fogóész ellenállásnál Fékező (V. negyedbeli) nyoaték csak a fogóészköi ellenállás egnövelésével hozható léte. Az egyfázisú féküze jellezői: - egyszeű egoldás, félvezetős táplálásnál könnyen egvalósítható, - álló állapotban 0, - b kicsi, - a negatív soend iatt nagy, - enegetikailag ossz egoldás. 44

45 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK fázisú táplálás növelt fogóész ellenállással névleges táplálás - Az egyfázisú táplálásnál kialakuló nyoatékok növelt fogóész ellenállásnál 45

46 VA4035 Átalakító kapcsolások és villaos hajtások 008 Ellenőző kédések. ilyen ágneses teet hoz léte az aszinkon gép álló- és fogóésze?. elyek a fogóész legfontosabb kialakítási típusai, i az eltéés közöttük? 3. i a csúszógyűű szeepe? 4. ilyen áaal gejesztik az álló- és a fogóész tekecselését? 5. i a szlip, hogyan száítható, ábázolja a szlip-szögsebesség összfüggést. 6. Állandósult állapotban ekkoa a fogóész áa fekvenciája? 7. ilyen kapcsolat van az aszinkon oto pólusszáa és szinkon fodulatszáa között? 8. ilyen hatása van az áakiszoításnak kétkalickás és élyhonyú fogóésznél? 9. Íja fel az aszinkon gép állóészének és fogóészének Pak-vektoos feszültség egyenletét. 0. Hogyan alakíthatók át az állóész- és a fogóész egyenletek közös koodináta endszeben felít egyenletekké?. Íja fel az aszinkon gép Pak-vektoos feszültség egyenleteit közös koodináta endszeben.. elyek a közös koodináta endsze szögsebességének egválasztási szepontjai? 3. ajzolja fel állandósult állapota az álló- és fogóész egyesített áaköi vázlatát és vektoábáját. 4. Hogyan száítható az álló- és a fogóész tanziens eaktanciája, üesjáási és tanziens időállandója? 5. Állandósult állapotban hogyan száítható az aszinkon oto felvett- légés- és echanikai teljesíténye a helyettesítő áakö alapján? 6. Állandósult állapotban hogyan száítható az aszinkon oto álló- és fogóész tekecsvesztesége, állóész vasvesztesége a helyettesítő áakö alapján? 7. Hogyan száítható az aszinkon oto állandósult állapoti nyoatéka a légésteljesítényből? 8. ajzolja fel az aszinkon gép névleges üzei statikus () és () jelleggöbéjét, elyek a göbék a jellező étékei? 9. Hogyan függ a billenő szlip a tápfeszültségtől és a fogóész kö ellenállásától? 0. Hogyan függ a billenő nyoaték a tápfeszültségtől és a fogóész kö ellenállásától?. ajzolja fel az aszinkon gép áa-unkadiagaját, (áa Pak-vekto diagaját, ködiagaját) áll., f áll. táplálásnál.. elyek a fekvencia változtatás leggyakabban alkalazott vezélési ódjai? 3. i az kopenzáció célja? 4. ilyen a fekvencia változtatás hatása az aszinkon gép echanikai jelleggöbéjée /f áll. vezélésnél? 5. ilyen a fekvencia változtatás hatása az aszinkon gép echanikai jelleggöbéjée áll. vezélésnél? 6. ilyen a fekvencia változtatás hatása az aszinkon gép echanikai jelleggöbéjée áll. vezélésnél? 7. i a ezőoientált szabályozás célja és egvalósítási elve? 8. ezőoientált szabályozásnál i az állóész áa koponenseinek szeepe? 9. Blokkvázlat alapján isetesse a fogóész fluxus eghatáozás (állóész fluxusból töténő) közvetlen ódszeét. 46

47 Villaos hajtások AZNKON OTOO HAJTÁOK 30. Blokkvázlat alapján isetesse a fogóész fluxus eghatáozás (állóész áaból töténő) közvetett ódszeét. 3. it jelent a ezőgyengítés a névleges fekvencia feletti tatoányban? 3. Az állandó feszültségű táplálással összehasonlítva jelleezze az aszinkon gép állandó állóész áaú táplálásának (áll., f áll.) állandósult állapoti üzeét. 33. Hogyan alakul a fluxus-vektodiaga állandó áaú táplálásnál? 34. elyek az aszinkon oto indítási ódjai? 35. elyek az aszinkon gépek fodulatszá változtatási lehetőségei? 36. Hogyan hatáozhatók eg közelítően az aszinkon oto indítási és fékezési veszteségei? 37. A váltakozó áaú szaggató alkalazásako hogyan alakul a egengedhető otonyoaték? 38. i a pólusszá változtatás elve? 39. elyek az aszinkon oto fékezési ódjai? 40. utasa be az egyenáaú (dinaikus) féküzeet. 4. utasa be az egyfázisú (ieens) féküzeet. 47