Aandrijfsystemen Motoren VTI Brugge F Rubben ing Aandrijfmethoden

Aandrijfsystemen: Motoren VTI Brugge F. Rubben, ing.

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

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

Soorten Elektrische Motoren

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

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

Bouw inductiemotor?

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

Inductiemotoren: stator Bron: http: //www. elektromotorendevier. nl/elektromotoren. php

Inductiemotoren: DRAAIVELD l Theorie in bundel!

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

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

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

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

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

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

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

SA DASM l 3 l extra aansluiting bij motor Rotor belasten met R’n? l Andere motorkarakteristiek… Bron: http: //users. skynet. be/kevin. vangenechten/

SA DASM

3 f ASM: Aanzetten kooirotor l Stator: l l 3 fase spanningen aangesloten Rond stroomvoerende windingen ontstaat een magnetisch veld Door variërende spanningen (en dus stromen) ontstaat er een draaiveld. Rotor: l l l 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)

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

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

TN-curve

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

Praktische problemen TN?

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

5. 0. Probleemschetsing i Aanzetstroom: Zéér groot… Werkingsgebied Stroom aanvaardbaar T Inom Tnom N=0 S=1 Ns s=0 N S

5. 1. Ster-driehoek T last 2 i D T last 1 T D St St N=0 S=1 Ns s=0 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

5. 2. Transformator T last 2 i U 1 T last 1 T U 1 U 2 N=0 S=1 Ns s=0 N S

5. 3. Softstarter T last 5 i T last 4 T i T T begin (instelbaar in %) T last 3 Softstarter: lagere spanning/stroom N=0 S=1 Ns s=0 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 N S

5. 4. Aanzetweerstanden (rotor) R neemt toe

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

5. 5. frequentie regelen (bij het aanzetten!!!) T 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.

6. 1. Remmen SA

6. 2. Vermogenelectronica l Softstarter l Frequentieregelaar l DC-rem

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

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

7. 1. SA: weerstanden (rotor) R neemt toe

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

7. 2. Verlaagde spanning T last 5 i T last 4 T i T T last 3 T begin (instelbaar in %) N=0 S=1 Slipverandering. * Weliswaar miniem. lagere spanning Ns s=0 N S

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

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

7. 4. Dahlander l Door poolparen te wijzigen, krijgt men andere snelheid!

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

Xtra

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

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

Omkeren draaizin steinmetzschakeling driehoek

Omkeren draaizin steinmetzschakeling ster

de frequentieregelaar Doel Bouw Aansluiting

De frequentieregelaar l Doel l Bouw l Mogelijkheden l Aansluiten l Parameters

Doel frequentieregelaar l aanzet motor l stopvoorziening l snelheid regelen.

De frequentieregelaar l Doel l Bouw l Mogelijkheden l Aansluiten l Parameters

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