8.5 Trifazni elektromotor

Iz e-ELEKTROTEHNIKA plus

(Primerjava redakcij)

Redakcija: 14:10, 8. maj 2010

Če tri pod kotom 120 ° postavljene tuljave priključimo prek trifaznega variaka na trifazno napetost 400/230 V (sl. a), se magnetna igla med tuljavami zavrti.

Magnetna igla sledi magnetnemu polju.
Trifazni tok, ki teče skozi tri pod kotom 120 º postavljene tuljave, ustvarja v prostoru med tuljavami vrtilno magnetno polje.

Vrtilno magnetno polje je osnova delovanja asinhronskih indukcijskih motorjev. Sliki a) in b) prikazujeta osnovno, dvopolno zgradbo navitij za ustvarjanje vtrilnega magnetnega polja. V praksi postavljamo navitja vrtilnega magnetnega polja v stator motorja (sl. b).

Pri izvedbi statorja z enim parom magnetnih polov na navitje (dvopolna izvedba), naredi vrtilno magnetno polje v času ene periode en vrtljaj, pri dveh parih pa le polovico vrtljaja (slika).

Število vrtljajev vrtilnega magnetnega polja trifaznega toka je premo sorazmerno s frekvenco in obratno sorazmerno s številom parov magnetnih polov statorskega navitja motorja.

Največje število vrtljajev doseže torej vrtilno magnetno polje dvopolnega motorja pri p = 1 in sicer 3000, pri p = 2 1500, 3 1000 ...

Če bi v prostor z vrtečim se magnetnim poljem v notranjosti statorja postavimo kratkostični kletkast rotor (slika), bi se tudi ta zavrtel.

Vrteče se magnetno polje z gostoto B prečka palice v prvem trenutku še mirujočega rotorja in v njih inducira napetost. Zaradi kletkaste izvedbe rotorja inducirana napetost požene v naslednjem trenutku zančne kratkostične tokove, ki so osnova za silo toka na palice in navor rotorja.

Trifazni elektromotor s kletkastim rotorjem je indukcijski asinhronski motor.

Zagonski tok motorja je največji. Z naraščajočim številom vrtljajev navor motorja M narašča, tok pa pada (slika). Navor pa se začne hitro zmanjševati, ko začne rotor motorja dohitevati vrtilno magnetno polje.

Zato rotor nikoli ne doseže števila vrtljajev vrtilnega magnetnega polja.

Trifazni motor s kletkastim rotorjem je asinhronski^[1] motor.
Razliki števila vrtljajev vrtilnega magnetnega polja in rotorja imenujemo slip^[2] motorja.

Motorji na osnovi vrtilnega magnetnega polja imajo desno smer vrtenja (smer urinega kazalca, gledano v smeri gredi rotorja s pogonske strani motorja), če so vodniki L1, L2 in L3 priključeni na sponke U1, V1 in W1.

Smer vrtenja elektromotorja spremenimo, če zamenjamo poljubna priključna vodnika.

Asinhronski motorji s kratkostično kletko so enostavni in zanesljivi in imajo nizke stroške izdelave. Služijo za pogon delovnih strojev majhnih do srednjih moči, velik izkoristek in faktor delavnosti pa imajo pri nazivnih podatkih.

Naloge:

1. Tri porabnike s polnimi upornostmi Z₁ = 22 Ω, Z₂ = 44 Ω in Z₃ = 55 Ω ter faktorji delavnosti cosφ₁ = 0.866, cosφ₂ = 0,5 in cosφ₃ = 1, priključimo na medfazne napetosti trifaznega sistema 400/230 V. Izračunaj tok ničelnega vodnika I₀ ter moči sistema S, P in Q ! (I₀ = 2 A, S = 4180 VA, P = 3335 W, Q = 2035 var)

2. Trije porabniki z enakimi polnimi upornostmi Z = 40 Ω in faznim kotom φ = 30 ° so vezani v trikot in priključeni na trifazno napetost 400/230 V. Izračunaj tokove porabnikov in vodnikov ter moči sistema! (I_f = 9.5 A, I = 16,4 A, S = 10850 VA, P = 9400 W, Q = 5400 var)

3. Na medfazne napetosti trifaznega sistema 400/230 V so priključeni trije porabniki, katerih navidezne moči so S₁ = 10 kVA, S₂ = 4 kVA in S₃ = 6 kVA, faktorji delavnosti pa cosφ₁ = 0,85 (induktivno), cosφ₂ = 0,5 (induktivno) in cosφ₃ = 1. Določi kompleksor navidezne moči v dovodu, velikost tokov v dovodu in skupni faktor delavnosti! (S = (16,5 + j 8,76) kVA; S = 18,6 kVA; I = 28,3 A; cosφ = 0,88)

4. Trifazna grelna peč, katere upornost posameznih grel je 50 Ω, je priključena na trifazni sistem 400/230 V. Izračunaj tokove in moči v primeru vezave grel v zvezdo in trikot! (Δ : I_f = 3,3 A; P = 2900 W; I₄ = 7,6 A, I = 13,2 A, P = 8700 W)