Repetition Likströmsmaskin Permanentmagnetiserad synkronmaskin Asynkronmaskin. Elenergiteknik Industriell Elektroteknik och Automation

Relevanta dokument
Asynkronmotorn. Den vanligaste motorn i industrin Alla effektklasser, från watt till megawatt Typiska användningsområden

Permanentmagnetiserad synkronmotor. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

Asynkronmotorn. Industriell Elektroteknik och Automation

Permanentmagnetiserad synkronmotor. Industriell Elektroteknik och Automation

Asynkronmotorn. Asynkronmotorn. Den vanligaste motorn i industrin Alla effektklasser, från watt till megawatt Typiska användningsområden

Elektromekaniska energiomvandlare (Kap 7) Likströmsmaskinen (Kap 8)

Elektromekaniska energiomvandlare (Kap 7) Likströmsmaskinen (Kap 8)

Tentamen i EJ1200 Eleffektsystem, 6 hp

F6: Asynkronmaskinen (Kap 10) och Mjukstartaren (BWW Kap 13)

Elektromekaniska energiomvandlare, speciellt likströmsmaskinen (relevanta delar av kap 7)

Asynkronmotorn. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

Tentamen del 2 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Synkrongeneratorn och trefas

Likströmsmaskinen. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

Karlstads universitet Tel 202 Elkraftteknik och kraftelektronik Bilaga 3 Avd. för elektroteknik Asynkronmotorn 1(12) Asynkronmotorn

Tentamen del 2 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Elektromagnetism. Kapitel , 18.4 (fram till ex 18.8)

Fö 10 - TSFS11 Energitekniska System Synkronmaskinen

Fö 10 - TSFS11 Energitekniska System Synkronmaskinen

Synkrongeneratorn och trefas

Likströmsmaskinen. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

TSFS04, Elektriska drivsystem, 6 hp Föreläsning 4 - Grundläggande principer för elmaskiner

Fö 6 - TMEI01 Elkraftteknik Asynkronmaskinen

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Bra tabell i ert formelblad

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Växelspänning och effekt. S=P+jQ. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

Växelspänning och effekt. S=P+jQ. Ingmar Leisse Industriell Elektroteknik och Automation

Växelspänning och effekt. S=P+jQ. Industriell Elektroteknik och Automation

Fö 7 - TMEI01 Elkraftteknik Asynkronmaskinen & Synkronmaskinen

Elektriska drivsystem Föreläsning 10 - Styrning av induktions/asynkorn-motorn

Laboration 2: Konstruktion av asynkronmotor

Elektriska drivsystem Föreläsning 4 - Introduktion av roterande maskiner

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Tentamen del 2 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Lösningsförslag/facit Tentamen. TSFS04 Elektriska drivsystem 19 aug, 2011, kl

Statorn i både synkron- och asynkronmaskinerna är uppbyggda på samma sätt.

Sedan tidigare För att varvtalsreglera likströmsmotor måste spänningen ändras För att varvtalsreglera synkron- och

ELMASKINLÄRA ÖVNINGSUPPGIFTER

Energilager och frekvens. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

5. Kretsmodell för likströmsmaskinen som även inkluderar lindningen resistans RA.

X-tenta ET Figur 1. Blockschema för modell av det nordiska kraftsystemets frekvensdynamik utan reglering.

TENTAMEN Elmaskiner 2, 7,5 p

4 Elektriska maskiner och kraftelektronik

Laborationsinstruktion för Elektromagnetiska sensorer

Fö 5 - TMEI01 Elkraftteknik Likströmsmaskinen

Energilager och frekvens. Ingmar Leisse Industriell Elektroteknik och Automation

Tentamen Elenergiteknik

Fö 7 - TMEI01 Elkraftteknik Asynkronmaskinen

Elektricitet och magnetism. Elektromagneter

Fö 8 - TSFS11 Energitekniska System Asynkronmaskinen

Tentamen del 2 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TSFS04, Elektriska drivsystem, 6 hp Föreläsning 7 - Synkronmaskinen

Om dagens föreläsning!

Motorer o motorval. Materialet är baserat på Bengt Simonssons material som används i kursen Elektroteknikens Grunder för M

Lösningsförslag/facit till Tentamen. TSFS04 Elektriska drivsystem 11 mars, 2013, kl

Tentamen i Elkraftteknik 3p

BILENS ELFÖRSÖRJNING. DEL 2: GENERATORN

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för W2 och ES2 (1FA514)

Tentamen i Elkraftteknik för Y

Lektion Elkraft: Dagens innehåll

Likströmsmotorns ankarlindning och kommutator

Synkronmaskinen. Laboration Elmaskiner 1. Personalia: Godkänd: UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Dan Weinehall.

Tentamen den 9 januari 2002 Elkraftteknik och kraftelektronik TEL202

Oscillerande dipol i ett inhomogent magnetfält

Laborationsrapport. Grundläggande energilära för energitekniker MÖ1004. Kurs. Laborationens namn Asynkronmotorn och frekvensomriktaren.

Några övningar som kan vara bra att börja med

En elmotor kan användas för att rotera svetsvertyget. Elmotorer delas in i två grupper, DC-motorer och AC-motorer.

Elektriska drivsystem Föreläsning 10 - Styrning av asynkornmotorn

IE1206 Inbyggd Elektronik

Automation Laboration: Reglering av DC-servo

Elektriska motorer i ett hushåll

EN ÖVERSIKT AV ELMOTORER

Motorprincipen. William Sandqvist

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Lösningsförslag till tentamen i TSRT19 Reglerteknik Tentamensdatum: Svante Gunnarsson

Systemkonstruktion Z2

Hårdmagnetiska material / permanent magnet materials

2.7 Virvelströmmar. Om ledaren är i rörelse kommer den att bromsas in, eftersom det inducerade magnetfältet och det yttre fältet är motsatt riktade.

Tentamen den 22 mars 2003 Elkraftteknik och kraftelektronik TEL202

WORKSHOP: EFFEKTIVITET OCH ENERGIOMVANDLING

Fö 7 - TSFS11 Energitekniska system Likströmsmaskinen

Roterande elmaskiner

ETEF15 Krets- och mätteknik, fk Fältteori och EMC föreläsning 3

Föreläsning 7: Stabilitetsmarginaler. Föreläsning 7. Stabilitet är viktigt! Förra veckan. Stabilitetsmarginaler. Extra fördröjning i loopen?

Energi, el, värmepumpar, kylanläggningar och värmeåtervinning. Emelie Karlsson

4/6 poler 1500/1000 r/m skilda lindningar

Introduktion till elektroteknik och styrteknik Elkraft

Elektroteknik MF1016 föreläsning 11 Permanetmagnet Synkronmotor

Där r är ortsvektorn mellan den punkt där fältet beräknas och den punkt där linjeelementet dl av strömbanan finns.

STAL TURBOGENERATOR en kortfattad systembeskrivning

Ström- och Effektmätning

Laborationsrapport. Elinstallation, begränsad behörighet. Kurs. Lab nr 6. Laborationens namn Asynkronmotorn och frekvensomriktaren. Namn.

Reglerteknik 5. Kapitel 9. Köp bok och övningshäfte på kårbokhandeln. William Sandqvist

Kapitel 27: Magnetfält och magnetiska krafter Beskriva permanentmagneters beteende Samband magnetism-laddning i rörelse Ta fram uttryck för magnetisk

Roterande obalans Kritiskt varvtal för roterande axlar

Transkript:

Repetition Liktrömmakin Permanentmagnetierad ynkronmakin Aynkronmakin Elenergiteknik Indutriell Elektroteknik och Automation

Ledare i magnetfält Inducerad pänning Kraft på trömförande ledare i magnetfält e = N dφ dt F = BIl Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 2

Liktrömmakinen Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 3

Magnetiering i tator: Skapa kraft och vridmoment F=Bil Kraft på ledarna upptill Kraft på ledarna nedtill Vridmoment på rotorn motur Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 4

Maximera kraft och moment Magneterna ger ett tatorflöde riktat neråt Lindningarna ger ett rotorflöde riktat åt vänter Maximalt vridmoment vid 90 vinkelkillnad Jämför med två magneter Ström ut ur bilden Ström in i bilden 5 Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 5

Låt rotorn rotera Rotorflödet täller ig i tatorflödet riktning, vridmoment förvinner Om rotorflödet inte att fat i rotorn utan kunde fortätta vara riktat åt vänter medan rotorn rör ig... Byt trömriktning i ett ledarpar i taget Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 6

Kommutator En mekanik växelriktare monterad på rotorn kallad kommutator kopplar om trömmarna i rotorn å att riktningen på rotorflödet bibehåll Liktröm går bra: Det är en liktrömmotor! Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 7

Animering av liktrömmotor Här är vinkelkillnaden mellan flödena liten <<90 ( 90 mer normalt) Här är endat mitt- tanden röd rep grön (normalt utnyttja hela varvet)

Liktrömmakinen matematika modell I rotorn finn deutom lindningreitan R a och läckinduktan L a Rotorkreten u a = R a Vridmoment i a + L a di dt a +ω ψ e a m i a R a T =ψ m i a dω J = dt T T L Eleffekten e a i a =(ωψ m )(T/Ψ m )=ωt=mekanik effekt Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik u a L a e a 9

Liktrömmakinen funktion tationärt Tomgång (i a = 0) u = a e a = Ψmω ω = u a Ψ m Belatning (T L > 0) T L = T = Ψ m a tröm i a pänningfall R a i a i varvtalet änk från uu aa Ψ mm vid tomgång till uu aa RR aa ii aa Ψ mm Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 10

Liktrömgenerator Samma ak fat tvärt om Generatordrift: e a > u a, i a negativ P negativ + u a - I tomgång är u a = e a, alltå kan man mäta upp e a Vid belatning junker u a pga pänningfallet över R a Separat magnetiering e a kan variera vid kontant varvtal Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 11

Seriemagnetierad liktrömmotor + u a - Rotortrömmen även fälttröm i f = i a Momentet oberoende av trömmen tecken T =ψ m ia = Lm ia 2 Växeltröm går bra! Kalla alltrömmotor (dammugare, borrmakin) Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 12

Liktrömmakinen kraftelektronik Välj tomgångvarvtal genom val av medel-u a (= e a ) Välj vridmoment genom medel-i a hur mycket medel-u a avviker från e a 1-kvadrant/2-kvadrant/4-kvadrant likpänningomvandlare Ger önkat medelpänning (medel-u a ) Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 13

Permanentmagnetierad ynkronmakin Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 14

Maximera kraft och vridmoment Ψ m Magneterna ger ett rotorflöde riktat uppåt vektor Ψ m i Ström ut ur bilden Ström in i bilden i alla ledare i alla ledare Strömmen i lindningarna ger flöde riktat åt vänter vektor i Vridmoment tyck vara T = Ψ m i inγ och maximalt för γ=90 Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 15

Låt rotorn rotera i Ψ m Rotorflödet täller in ig i tatorflödet riktning och T=Ψ m i in0=0 Om man kunde vrida runt tatorflödet på något ätt Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 16

Trefa inu Roterande tatorflöde Magnetierad rotor kommer att följa tatorflödet Synkront varvtal (n eller ω ) Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 17

Animering Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 18

Poltal Flytta 60 fram i tiden 2-polig 60 elektrika grader 60 mekanika grader 4-polig 60 elektrika grader 30 mekanika grader p ω 2 p poltal ω el = mek Tel = T Lund univeritet/lth/bme/iea - mek Elenergiteknik 19 2

Vridmoment Tomgång Statorflöde och rotorflöde linjerar Inducerad pänning = klämpänning Ingen tröm Ingen kraft på ledarna Maximalt vridmoment Statorflöde och rotorflöde vinkelräta Kraft på ledarna / kraft på rotorn Magneterna ger ett rotorflöde riktat nedåt vektor Ψ m Strömmen i lindningarna ger flöde riktat åt höger vektor i Vridmomentet är T=Ψ m i inγ och maximalt för γ = 90

PMSM - modell Spänningekvation med vektorer u αβ Tomgång (ii = 0) u αβ αβ d = R i + dt d dt dt = αβ T = ψ i Vridmoment (TT LL > 0) T L ( αβ ψ + L i ) Sinumatning αααα uu roterar med pänningen vinkelhatighet ω rotorn följer med ynkront ω r = ω m ψ m d = + m r m r m ( jω ) r jωr j( ω π / 2) ψ e = jω ψ e = ω ψ e = r m Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 21

Synkrongenerator Motor och generator är amma makin Vi vill nu kunna tyra både frekven och pänning ut från generatorn Ändra varvtal för att ändra frekven, då ändra pänningen ockå Alltå måte flödet kunna tyra för att tyra pänningen oberoende av varvtalet Elektrik magnetiering itället för permanentmagneter E =ψω coωt Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 22

Elektrikt magnetierad ynkronmakin (EMSM) Elektromagnet i rotorn Ström in i rotorn via läpringar Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 23

PMSM kraftelektronik Välj varvtal genom val av tatorpänningen frekven Välj vridmoment genom vilken vinkel tatorpänningen vektor ligger före den inducerade pänningen (emk) jω r Ψ m Trefaig växelriktare Triangelvågmodulation med trefainuar om börvärden ger inuformade medelpänningar 6 aktiva pänningvektorer och 2 nollvektorer Medelvärdebilda för önkad pänningvektor Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 24

Aynkronmakinen Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 25

Aynkronmakinen Trefaig tator Inga magneter Kortluten rotor, om bur Trefaig tröm i tatorn Rotortröm inducera Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 26

Rotorn är flödetrög Utgångläge Flytta tatortrömmen nabbt ett teg - vad händer i rotorn? r Den är flödetrög och pjärnar emot! Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 27

Momentbildning F=qv B B r Rotorn vill följa tatorflödet (å den lipper förändring) Momentet bygger på induktion Kräver ω-killnad, efterläpningen (eng. lip): = ω ωr ω Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 28

Aynkronmotorn varvtal Tomgång: = 0 och n = n Märkbelatning (e märkplåt): få % och n få % under n 2 60 2 ωmek el n = 60 p = ω 2π p f amma om för SM Antal poler n @ 50 Hz Märkvarvtal @ 50 Hz 2 3000 rpm 1-7 % under 3000 rpm 4 1500 rpm 1-7 % under 1500 rpm 6 1000 rpm 1-7 % under 1000 rpm Motor 3~ 50 Hz IEC 34-1 No. 2.2 kw 2820 r/min 380 V 4.7 A 19.0 kg co ϕ 0,89 220 V 8.15 A IP 54 Cl. F Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 29

Aynkronmotorn praktika egenkaper Självtartande vid nätanlutning Robut och pålitlig Endat kullager lit Enkel och billig att underhålla Starkt tandardierad (e titelbild) billig i inköp Rotorn får itt magnetfält via tatorn drar reaktiv effekt behov av reaktiv effektkompenering Kan även använda om generator Överynkront varvtal Levererar aktiv effekt Drar reaktiv effekt Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 30

Varvtaltyrning - variera pänningen Speciella motorer med hög rotorreitan Laten momentkarakteritik betämmer varvtalet Enkel Dålig verkninggrad Använd bara i mindre motorer Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 31

Varvtaltyrning - variera frekvenen Tranformatorformeln igen U = 4,44 Bmax Minkning av frekvenen Ökat flöde Ökad tröm Löning Minka även pänningen för att hålla kontant flöde U Ψ ~ f kan åtadkomma med frekvenomriktare, mer om detta enare f A N T u = 110 V f 1 = 25 Hz T n u = 176 V f 1 = 40 Hz u = 220 V f 1 = 50 Hz u = 220 V f 1 = 60 Hz u = 220 V f 1 = 70 Hz 0 500 1000 1500 2000 <n n kontant moment n n u = 220 V f 1 = 80 Hz n (r/min) >n n avtagande moment Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 32

Aynkronmotorn vektorer uu = ddᴪ dddd + RR ii tatorpänningen tatorflödet (låt R vara 0) Rotorflödet tatorflödet. Vrid av växeltröm (0 = uu rr = ddᴪ rr dddd + RR rrii rr ). I rotorkoordinater x,y (rotation relativt rotorn dra bort ω r ): ) 2 ( ˆ ˆ ˆ π ω ω αβ ω αβ ψ ω ψ = = = = t j t j t j e j ue dt u ue u ( ) = 2 ) ( ˆ π ω ω ψ ω ω t j r r xy r r e R j i Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 33 Kontant flöde om u/ω kontant = 2 ˆ π ω αβ ψ ω t j r r e R j i

Enfadrift Enfamatning 1D-flöde Steinmetz koppling» C ger faförkjutet flöde i annan riktning» Startar alltid åt amma håll» Kan gå utan C när den tartat» Fungerar även för trefamotor Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 34

Enfadrift Enfamatning 1D-flöde Skärmpolmotor» Flödet fafördröj av kärmarna (Lenz lag)» Startar åt amma håll» Vanlig i fläktar, avlopppumpar i tvättmakin, mm» Använd bara för må effekter Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 35

Sammanfattning liktrömmakin Elmotor har ofta permanentmagneter och lindning F=Bil ger kraft på en trömförande ledare i magnetfält Stator och rotor kapar varitt magnetflöde Moment bilda när flödena trävar efter att ha amma riktning Maximalt moment vid 90 vinkelkillnad I liktrömmakinen håller kommutatorn vinkeln kontant 90 Permanentmagnetierad liktrömmotor Vridmoment TT = ᴪ mm ii aa Inducerad likpänning ee aa = ᴪ mm ωω Spänningekvation uu aa = RR aa ii aa + LL aa dddd aa dddd + ee aa Separatmagnetierad LM har egen likpänningkälla Motor i dammugare/borrmakin har kommutator Seriemagnetierad LM mata med växelpänning Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 36

Sammanfattning växeltrömmakiner 1 Trefa inupänning ger jämnt roterande pänningvektor Inducerad pänning (emk) proportionell mot varvtal ee = ᴪ mm dddd = ωᴪ mm co ωtt (i tomgång: uu = ee) Vridmoment TT = ᴪ mm ii Variabelt varvtal för växeltrömmotor Frekvenen betämmer varvtalet Välj kontant U/f för att hålla kontant flöde Antal poler mekanikt / elektrikt varvtal ω el = 2 p ω mek Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 37

PMSM AM Sammanfattning växeltrömmakiner 2 Permanentmagnet ger rotorflöde Synkron gång där ω r följer ω Belatning ger killnadvinkel mellan tatorflöde Ψ och rotorflöde Ψ m Synkronmotor» Permanentmagnet ger högt rotorflöde och kompakt motor Synkrongenerator» Samma makin om ynkronmotor» Elektrik magnetiering gör att pänningen kan variera Rotortröm inducera i kortluten lindning genom efterläpning Aynkron gång: ω r ω vid belatning Belatning ger ω-killnad: ω r några % mindre än ω Lund univeritet/lth/bme/iea - Elenergiteknik 38