Aandrijfsystemen: Motoren

Presentatie over: "Aandrijfsystemen: Motoren"— Transcript van de presentatie:

1 Aandrijfsystemen: Motoren
VTI Brugge F. Rubben, ing.

2 Elektriciteit (motoren)
Aandrijfmethoden Bron: Elektrische aandrijftechniek – dr.ir. R. D’hulster Hydraulica Pneumatica Elektriciteit (motoren) Continu regelbaar Ja Trage rechtlijnige beweging (grote kracht) Zeer goed Mogelijk Snelle rechtlijnige beweging Roterende beweging Eenvoudig te realiseren Explosieve omgeving? positienauwkeurigheid goed Slecht Kostprijs energie en installatie hoog Zeer hoog ‘Laag’ Intelligente besturing? matig Zeer goed en goedkoop Veiligheid Energie-dichtheid gering Gering energiebeschikbaarheid Zeer slecht rendement slecht

3 Keuze Motor? Parameters bij bepalen van de Motor?
Spanning en frequentie? Type Motor? Vermogen en Snelheid? Dynamisch Regelgedrag? Belastingsprofiel? Type behuizing? Afmetingen? Montagemogelijkheden? Omgevingsfactoren? Aankoopprijs? Onderhouds- en energiekosten?

4 pK? 1pK = 746W 5000W = ……….. pK 2pK’tje = …………W

5 Soorten Elektrische Motoren

6 Soorten Elektrische Motoren

7 Soorten Elektrische Motoren

8 INDUCTIEMOTOREN (3F) Synchrone vs Asynchrone motoren Draaiveld
Slip, poolparen, frequentie Types asynchrone motoren Hoe loopt kooirotor aan? TN-curve ASM: eigenschappen Invloeden op de TN-curve => effecten in labo Hoe TN-curve (motor dus) GEWENST beïnvloeden? In the picture: FREQUENTIEREGELAAR In the picture: niet perfect net…

9 INDUCTIEMOTOREN (3F) Synchrone vs Asynchrone motoren Draaiveld
Slip, poolparen, frequentie Types asynchrone motoren Hoe loopt kooirotor aan? TN-curve ASM: eigenschappen Invloeden op de TN-curve => effecten in labo Hoe TN-curve (motor dus) GEWENST beïnvloeden? In the picture: FREQUENTIEREGELAAR In the picture: niet perfect net…

10 Inductiemotoren: ASM vs SM?
What’s in a name? ASM: SM: STATOR HEEFT DEZELFDE BOUW. ONTSTAAN Draaiveld?

11 Bouw inductiemotor?

12 Inductiemotoren: stator
Statorwikkelingen zijn 120° verschoven!!! > 3fase spanningen aangesloten > Rond stroomvoerende windingen ontstaat een magnetisch veld > Door variërende spanningen (en dus stromen) ontstaat er een draaiveld.

13 Inductiemotoren: stator
Bron:

14 Inductiemotoren: DRAAIVELD
Theorie in bundel!

15 Inductiemotoren: DRAAIVELD
Vereenvoudigde voorstelling: Snelheid draaiveld: Synchrone snelheid Ns = 60 * f / p Eenheid: [trn/min] f: aangelegde frequentie p: aantal poolparen

16 Inductiemotoren: DRAAIVELD
Voorbeeld. f p Ns 50 1 3000 2 3 70 40 4 60

17 Inductiemotoren: DRAAIVELD
Slip? Asynchrone motor: rotor draait niet zo snel als het magnetisch veld in de stator. Ns <> Nr  verschil in % uitgedrukt

18 De slip Oefeningen. Motor draait op 1350 trn/min. Als er 2 poolparen zijn, wat is de slip bij 50Hz? Zelfde motor als hierboven, die stilstaat. Bereken nu de slip. Zelfde motor als hierboven, wat is de slip bij 60Hz? Zelfde motor als hierboven, hoe groot is de slip bij 1500trn/min? Zelfde motor als hierboven, hoe groot is de slip als de motor op 1600 trn/min draait?

19 INDUCTIEMOTOREN (3F) Synchrone vs Asynchrone motoren Draaiveld
Slip, poolparen, frequentie Types asynchrone motoren Hoe loopt kooirotor aan? TN-curve ASM: eigenschappen Invloeden op de TN-curve => effecten in labo Hoe TN-curve (motor dus) GEWENST beïnvloeden? In the picture: FREQUENTIEREGELAAR In the picture: niet perfect net…

20 3f ASM: bouw rotor Kooianker Sleepringanker of Kooirotor
Kortgesloten staven vormen een kooi. Rotoraansluitingen bereikbaar van buitenaf.

21 KA DASM Staven liggen schuin. Vorm rotorstaven varieert. Reden? Doel?
Krijgen van andere motorkarakteristieken.

22 SA DASM 3 extra aansluiting bij motor Rotor belasten met R’n?
Andere motorkarakteristiek… Bron:

23 SA DASM

24 3f ASM: Aanzetten kooirotor
Stator: 3fase spanningen aangesloten Rond stroomvoerende windingen ontstaat een magnetisch veld Door variërende spanningen (en dus stromen) ontstaat er een draaiveld. Rotor: Staat stil! Magnetisch veld beweegt t.o.v. een geleider. ° inductiespanning in de geleiders. In die geleiders (‘kort’gesloten)  ° inductiestromen Stroomvoerende geleider in magnetisch veld: °FL. Elkaar versterkende krachten rond een as: ° Koppel (M of T) Motor begint te draaien. (Mm > Mlast)

25 Mmot > Mlast? tot Mmot < Mlast Tot Mmot > Mlast …
Aanzetten motor Motor versnelt tot Mmot < Mlast Motor vertraagt Tot Mmot > Mlast … tot evenwicht

26 INDUCTIEMOTOREN (3F) Synchrone vs Asynchrone motoren Draaiveld
Slip, poolparen, frequentie Types asynchrone motoren Hoe loopt kooirotor aan? TN-curve ASM: eigenschappen Invloeden op de TN-curve => effecten in labo Hoe TN-curve (motor dus) GEWENST beïnvloeden? In the picture: FREQUENTIEREGELAAR In the picture: niet perfect net…

27 TN-curve

28 IN-curve Ns s=0 N = 0 S = 1 N S i T

29

30 Praktische problemen TN?

31 5. Aanzetten van een ASM Bij aanzet:
Relatief groot koppel, maar ook grote stroom. Hoge stroom vaak ongewenst. Beperken van de stroom bij aanzetten van ASM! Oplossingen? Verlagen statorspanning (U daalt > I daalt ook) Ster-driehoek Transformator Softstarter Gebruiken rotorweerstanden (SA-motoren!!!)

32 5.0. Probleemschetsing i T Inom Tnom N S Werkingsgebied
Aanzetstroom: Zéér groot… Werkingsgebied Stroom aanvaardbaar Inom Tnom

33 5.1. Ster-driehoek T last2 i D T last1 T St N S
Bij belasting 1 is dit geen probleem om te gebruiken!!! Bij belasting 2 is dit niet aangewezen! (motor kan niet aanzetten in Ster) Andere oplossingen? B.v. softstarter

34 5.2. Transformator T last2 i U1 T last1 T U1 U2 N S N = 0 S = 1 Ns s=0

35 5.3. Softstarter T last5 i T last4 T i T last3 T T begin Softstarter:
(instelbaar in %) Softstarter: lagere spanning/stroom D.m.v. vermogenelectronica wordt de statorspanning geregeld. Meestal kan men een aantal parameters instellen: softstarter in klas: beginkoppel (start torque), aanlooptijd (rise time), uitlooptijd. Bij sommige belastingen (last 4) moet het aanzetkoppel echter groot zijn!!! => softstarter is ook niet geschikt. last 4: kunnen voor deze motor dan beter direct aanzetten) last 5: andere methode zoeken

36 5.4. Aanzetweerstanden (rotor)
R neemt toe

37 5.5. frequentie regelen (bij het aanzetten!!!)
U/f = cte U T 50 f N S 1500 N = 0 f neemt toe? U ook, Zolang U/f = Cte.

38 5.5. frequentie regelen (bij het aanzetten!!!)
T transportband N S Frequentieregelaar gaat van beginfrequentie bouwt op een continue manier de frequentie op. Hierdoor verschuift het werkpunt van links naar rechts tot het gewenste toerental bereikt is.

39 6.1. Remmen SA

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49 6.2. Vermogenelectronica Softstarter Frequentieregelaar DC-rem

50 Driefasig Asynchrone Motor
Bouw Principes Types Karakteristieken: Koppel-toerentalcurve Stroom-toerentalcurve Slip Aanzetten Remmen Snelheid regelen

51 7. Regelen snelheid van een ASM
Rotorweerstand veranderen Ingangspanning Ns = 60*f / p Invloed frequentie Invloed polen

52 7.1. SA: weerstanden (rotor)
R neemt toe

53 7. Regelen van een ASM D.m.v. verlaagde spanning (f=cte) Ns
D.m.v. veranderende frequentie (U = cte) frequentieregelaar D.m.v. poolveranderingen Dahlandermotor

54 7.2. Verlaagde spanning T last5 i T last4 T i T last3 T T begin
(instelbaar in %) lagere spanning N S N = 0 S = 1 Ns s=0 Slipverandering. * Weliswaar miniem.

55 7. Regelen van een ASM D.m.v. verlaagde spanning (f=cte) Ns
D.m.v. veranderende frequentie (U = cte) Frequentieregelaar D.m.v. poolveranderingen Dahlandermotor

56 7.3. frequentie regelen U/f = cte U T f N S f neemt toe? U ook,
50 f N S 1500 N = 0 f neemt toe? U ook, Zolang U/f = Cte.

57 7.4. Dahlander Door poolparen te wijzigen, krijgt men andere snelheid!

58 7.4. Dahlander Door poolparen te wijzigen, krijgt men andere snelheid!

59 Driefasig Asynchrone Motor
Bouw Principes Types Karakteristieken: Koppel-toerentalcurve Stroom-toerentalcurve Slip Aanzetten Remmen Snelheid regelen

60 Xtra

61 Xtra: Schakelen DASM op 1f-net
Hoe kunnen we een 3f motor op een 1f net schakelen?

62 Omkeren draaizin steinmetzschakeling
Meer info over de Steinmetzschakeling in het handboek Elekt. 3 Wolters Plantyn blz. 163.

63 Omkeren draaizin steinmetzschakeling
driehoek

64 Omkeren draaizin steinmetzschakeling
ster

65

66 de frequentieregelaar
Doel Bouw Aansluiting

67 De frequentieregelaar
Doel Bouw Mogelijkheden Aansluiten Parameters

68 Doel frequentieregelaar
aanzet motor stopvoorziening snelheid regelen.

69 De frequentieregelaar
Doel Bouw Mogelijkheden Aansluiten Parameters

70 Bouw frequentieregelaar
Driefasig net > DC > Driefasige net bis Gelijkrichter Tussenkring VSI CSI Remweerstand Wisselrichter Controle-unit U/f-karakteristiek fluxvectorregeling

71 Bouw frequentieregelaar

72 De frequentieregelaar
Doel Bouw Mogelijkheden Aansluiten Parameters

73 Mogelijkheden frequentieregelaar
De motor aansturen is mogelijk via: Operator Panel (TD) Terminals bussysteem

74 De frequentieregelaar
Doel Bouw Mogelijkheden Aansluiten Parameters

75 Aansluiten frequentieregelaar
Vermogenkring Stuurkring

76 Vermogenkring frequentieregelaar

77 Aansluiten frequentieregelaar
Vermogenkring Stuurkring

78 Stuurkring frequentieregelaar

79 De frequentieregelaar
Doel Bouw Mogelijkheden Aansluiten Parameters

80 Parameters frequentieregelaar
Afhankelijk van de fabrikant Basisprincipes gelijk!

81 Basisprincipe parameters
Start/Stop en FWD/REV of Start/FWD en REV Emergency stop …