Laboratorija iz elektrinih maina 2 Predavanje Natpisna ploica

Laboratorija iz električnih mašina 2. Predavanje: Natpisna pločica električnih mašina prema školskoj godini 2016/17

Natpisna pločica električne mašine • Na natpisnoj pločici stoje osnovni podaci o mašini o nazivnom (nominalnom) režimu rada • Svaki podatak je za nešto važan; nema nevažnih podataka • Nominalni iznos svake od veličina sa natpisne pločice treba shvatiti kao najveću vrednost koja se može imati u trajnom radu • Nominalne veličine su karakteristike mašine, odnosno osobine njenih vitalnih delova • Dajući neku nazivnu veličinu, proizvođač garantuje da je mašina u trajnom radu može podneti bez oštećenja

Natpisna pločica • Mesto postavljanja: na kućištu mašine

Podaci na natpisnoj pločici • Primer: Asinhroni motor

Podaci na natpisnoj pločici – primer asinhroni motor • • • • Naziv proizvođača Oznaka proizvođača Fabrički/identifikacioni broj Nominalni napon Nominalna struja Nominalna snaga Nominalna brzina obrtanja Nominalna frekvencija Nominalni faktor snage Termička klasa izolacije IP oznaka - stepen zaštite IM oznaka – način montaže S oznaka – predviđeni režim rada (vrsta pogona) i drugi. . .

Nominalni napon • Najviši napon koji se može dovesti i trajno zadržati između krajeva namotaja, a da pri tome ne dođe do proboja ili ubrzane degradacije električne izolacije • Kod mašina za naizmeničnu struju odnosi se na efektivnu vrednost napona

Nominalni napon • Odnosi se na dozvoljeni napon između priključaka/stezaljki mašine • Ukoliko je mašina naizmenična, trofazna treba obratiti pažnju na spregu namotaja (zvezda ili trougao). Za spregu zvezda nominalni napon je ~1. 73 puta veći u odnosu na nominalni napon namotaja u sprezi trougao • Nominalni napon faze (faznog namotaja) jednak je nominalnom naponu naznačenom na natpisnoj pločici, ukoliko je sprega namotaja trougao, a ~1. 73 puta manji ukoliko je sprega namotaja zvezda

Nominalni napon • Električna izolacija razdvaja provodnik od zidova žleba u koji je provodnik položen • Električna izolacija razdvaja posmatrani provodnik od drugih provodnika • Gubitak izolacije dovodi do kratkog spoja između pojedinih provodnika, između namotaja, kao i kratkog spoja između namotaja i magnetskog kola ili kućišta mašine. Svaki od pomenutih incidenata dovodi do prekida rada i oštećenja mašine, i što je bitnije do ugrožavanja bezbednosti rukovaoca mašinom

Nominalni napon • Električno polje koje postoji u izolaciji proporcionalno je naponu napajanja • Karakteristika izolacije namotaja je nominalni napon Un (nalazi se na natpisnoj pločici), kao i probojni napon Umax (ne nalazi se na natpisnoj pločici) • Probojni napon dovodi do momentalnog oštećenja izolacije. Jačina električnog polja u kritičnim delovima izolacionog materijala prevazilazi dielektričnu čvrstoću i dovodi do razaranja izolacije. Proboj se manifestuje kao kratak spoj između dva provodnika, krajeva namotaja ili kratak spoj između namotaja i uzemljenih delova od kojih je mašina načinenja.

Nominalni napon • Nominalni napon je manji od probojnog • Dovođenje napona koji je veći od nominalnog, ali manji od probojnog ne dovodi nužno do proboja • Uvećana jačina električnog polja koja se uspostavlja pri naponima većim od nominalnog dovodi do ubrzane degradacije karakteristika izolacionog materijala, odnosno do starenja izolacije • Ako se napon mašine zadržava u granicama nominalnog, očekivani životni vek izolacije prevazilazi dvadeset godina • Smatra se da uvećanje napona iznad nominalnog za 8% (1, 08 Un) može prepoloviti životni vek izolacije

Nominalna struja • Najveća jačina struje kroz priključke namotaja koja se može imati u trajnom radu, a da pri tome nema oštećenja, kvarova niti skraćenja očekivanog životnog veka mašine • Kod mašina za naizmeničnu struju, nominalna struja se odnosi na efektivnu vrednost struje u namotajima

Nominalna struja • Struja u namotajima mašine stvara Džulove gubitke proporcionalne kvadratu struje. Toplota stvorena ovim gubicima uvećava temperaturu mašine. Povećanje temperaturne razlike između površine (hlađenja) električne mašine i okoline dovodi do većeg odavanja toplote konvekcijom, zračenjem i kondukcijom. Ravnotežno stanje se uspostavlja kada temperatura mašine poraste toliko da se odata toplota izjednačava sa ukupnim gubicima u mašini. • Što su gubici u mašini veći, veća je i temperatura koja se dostiže u ustaljenom stanju • Pojedini delovi i materijali električne mašine mogu biti oštećeni ukoliko se temperatura poveća preko kritične granice

Nominalna struja • Električna izolacija je načinjena od papira, staklenih vlakana, laka ili drugih materijala • Ona razdvaja bakarne provodnike koji čine namotaje mašine od metalnih, provodnih delova mašine, kao i od drugih provodnika, i tako sprečava da navojci i namotaji dođu u kratak spoj • Izolacija može biti oštećena ukoliko temperatura pređe maksimalno dozvoljenu vrednost za dati izolacioni materijal. Granična temperatura iznad koje dolazi do oštećenja izolacije u termičkoj klasi A je 105 0 C, dok je granična temperatura za izolaciju u termičkoj klasi F jednaka 155 0 C.

Nominalna struja • Kada u mašini postoji nominalna struja In, gubici čine da se mašina zagreva tako da temperatura dostiže graničnu vrednost ali je ne prelazi. Ako bi u trajnom radu postojala struja veća od nominalne, došlo bi do prekoračenja granične temperature (u stacionarnom stanju), do oštećenja izolacije namotaja ili drugih vitalnih delova mašine čija je radna temperatura ograničena (npr. do oštećenja stalnih magneta i feromagnetnih delova sinhronih mašina sa permanentnim magnetima; ili neki mašinski delovi mašine među kojima su vratilo i kotrljajući ležajevi) • Nominalna struja In je najveća jačina struje koja se može imati u trajnom radu, a da pri tome nema oštećenja, kvarova niti skraćenja očekivanog životnog veka mašine

Nominalna snaga • Najveća snaga na izlazu mašine u trajnom radu, a da ne dolazi do preopterećenja mašine u termičkom pogledu • Ukoliko se posmatra motor, to je najveća mehanička snaga kojom se dati motor može opteretiti na vratilu u trajnom radu (ili predviđenom S režimu rada), a da ne dođe do pregrevanja, smanjenja životnog veka ili oštećenja mašine • Ukoliko se razmatra generator, to je najveća električna snaga kojim se dati generator može opteretiti na električnim izlaznim priključcima, a da ne dođe do pregrevanja, smanjenja životnog veka ili oštećenja mašine. Za mašine za naizmeničnu struju, daje se podatak o nominalnoj prividnoj snazi • Za transformator to je dozvoljena snaga opterećenja na priključcima sekundarnog namotaja (prividna snaga)

Nominalna snaga • Primer. Asinhroni motor. Nominalna električna snaga je veća u odnosu na datu nominalnu mehaničku snagu sa natpisne pločice.

Nominalna brzina • Nominalna brzina je ona pri kojoj se u namotajima nominalno pobuđene mašine indukuje elektromotorna sila jednaka nominalnom naponu - kod mašina za jednosmernu struju i sinhronih mašine • Nominalna brzina je ona koju ostvaruje mašina kada je nominalno napajana pri nominalnom opterećenju (nom. snazi opterećenja) – kod asinhronih motora

Stepen mehaničke zaštite – IP oznaka • Stepen mehaničke zaštite određen je IP oznakom na natpisnoj pločici mašine (IP = international protection) • To je stepen zaštite osoba (rukovaoca mašinom) od stupanja u kontakt sa pokretnim delovima unutar kućišta. Takođe zaštita mašine od prodiranja stranih tela u unutrašnjost mašine i zaštita mašine od štetnih efekata usled prodiranja vode. • IP oznaku prate 2 cifre (po IEC standardu) • Prva cifra označava stepen zaštite od prodora čvrstih tela, dok druga cifra označava stepen zaštite od prodora tečnosti. Cifre se kreću od 0 do 6. • Npr. : – IP 00: ne postoji zaštita od stranih tela – IP 2 X: kućište koje se zahteva u javnim instalacijama (sprečen prodor čvrstih tela većih od 12 mm, “ne može se gurnuti prst u kućište”) – IP 44: najčešće u industriji; sprečava se prodiranje čestica većih od 1 mm i zaštita od prskajuće vode sa svih strana – IP 20: najčešće stepen zaštite za razvodne ormane

Stepen mehaničke zaštite – IP oznaka

Način montaže – IM oznaka • IM oznaka identifikuje predviđeni način motaže mašine. Pri predviđenoj montaži mašine, na mehaničke delove (pre svega ležajeve) deluju mehaničke sile u predviđenom smeru i iznosu. Od IM oznake zavise ležajevi kod mašina (nejednaka opterećenja usled položaja) pa stoga ta oznaka mora da postoji • IM oznaku prate 2 ili 4 cifre koje ukazuju kako se mašina mehanički pričvršćuje za okolinu (podlogu) • Generalno, postoje dva načina montaže: sa sopstvanim stopalima i prirubnička montaža sa mnogo podvarijanti jedne i druge

Način montaže – IM oznaka

Režim rada – S oznaka • Predviđen režim rada naznačen je na natpisnoj pločici oznakama S 1. . . S 10 prema IEC standardu • U nedostatku naznačenog režima rada (S oznake), pretpostavlja se da je predviđen kontinualan rad (S 1) • S 1 označava rad sa konstantnim opterećenjem dovoljnog trajanja da se dostigne termalna ravnoteža (konstantna temperatura)

Režim rada – S oznaka • S 2 kratkotrajno opterećenje – vreme rada pod opterećenjem je kraće od potrebnog da se dostigne termička ravnoteža, i prate ga intervali u kojima je mašina rasterećena dovoljnog trajanja da motor opet dostigne temperaturu ambijenta (ili rashladnog tela). 10, 30, 60 i 90 minuta su preporučeni intervali trajanja ciklusa sa opterećenjem. Npr. oznaka S 2 60 min.

Režim rada – S oznaka • S 3 intermitentni rad – sekvenca identičnih ciklusa opterećenja, koji uključuju intervale rada sa konstantnim opterećenjem, i intervale u kojima je mašina rasterećena (ili odspojena od napajanja). Intervali rada pod opterećenjem su suviše krataki da se dostigne terminčka ravnoteža. Polazna struja nema značajan efekat na temperaturni porast. Standardne vrednosti ispune ciklusa opterećenjem su 15, 25, 40 i 60%. Vreme trajanja jednog ciklusa je 10 min. Primer oznake je S 3 25%.

Primer: Mašina jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom Nazivna snaga: Pn = 12, 5 k. W Nazivna brzina: nn = 1500 o/min Nazivni napon (armature): Uan = 495 V Nazivna struja (armature): Ian = 29, 9 A Nazivni napon pobude: Upn = 300 V Nazivna struja pobude: Ipn = 2, 18 A Režim rada: S 1 (kontinualan rad) Termička klasa izolacije: F (temp. max 155 C) • Stepen zaštite: IP 23 (zaštita od objekata većih od 12 mm u prečniku i od kapajuće vode) • Način montaže: IM 1001 (sa stopalima, horizontalan položaj, IM B 3) • •

Primer: Sinhrona mašina sa namotanim rotorom • • • Nazivna snaga (prividna): Sn = 1286 k. VA Nazivna snaga (aktivna): Pn = 900 k. W Nazivna brzina: nn = 1800 o/min Nazivni napon (statora): Un = 600 V Nazivna frekvencija: fn = 60 Hz Nazivna struja (statora): In = 1237 A Nazivni napon rotora, pobude: Upn = 55 V Nazivna struja rotora, pobude: Ipn = 2, 2 A Termička klasa izolacije: H (porast temp. 80 0 C, max. doz. temp. 120 0 C)

Primer: Asinhroni motor (kavezni). • Nazivna snaga: Pn = 30, 0 HP = 22 k. W (1 HP = 0, 735 k. W) • Nazivni napon: Un = 460 V • Nazivna struja: In = 35, 0 A • Nazivna frekvencija: fn = 60 Hz • Nazivna brzina: nn = 1765 o/min • Nazivni stepen korisnosti: 93% • Režim rada: S 1 (CONT. ) • Termička klasa izolacije: F

Primer: Asinhroni motor, priključna kutija, povezivanje namotaja statora

Zadatak 1. vežbe • Određivanje (tačno, vrlo približno, orijentaciono, već prema raspoloživim podacima) na osnovu natpisne pločice nominalnih vrednosti za: Prividnu snagu (VA, ) – Sn Ulaznu snagu (W, meh. , el. ) – Pul, Pin, P 1 Obrtni moment (Nm) – M, T Sinhronu brzinu (o/min, rad/s) – n, Ω (ω) i broj pari polova – 2 p (p) Frekvenciju (Hz) u induktu, statoru, rotoru, ulaz, izlaz, primar, sekundar – f Klizanje, apsoultno (o/min) ili relativno (%) – s Snagu obrtnog polja i klizanja (W) – Pob, Ps Stepen iskorišćenja (korisnost, stepen korisnog dejstva, rel. %) – η Gubici (W) – Pg Električnu snagu statora ili primara (VA ili W) Električnu snagu rotora ili sekundara (VA ili W) Snagu pobuđivanja (var) – Q, Pp Reaktivnu (jalovu) snagu (var) – Q; da li mašina uzima ili odaje; reaktivnu komponente struje (A) – Iq – Parametara ekvivalentne šeme – I drugih podataka. . . – – – –