ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a : E l e k t r y k a z . 47
_________1975 N r k o l . 428
W ład y sław M i z i a , A le k s a n d e r Ż y w ie c , J a n K a p in o s
Z a k ła d M aszyn E le k t r y c z n y c h P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j
WŁASNOŚCI SILNIKA INDUKCYJNEGO
PRZY ZASILANIU Z TYRYSTOROWEGO POŚREDNIEGO PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI
S t r e s z c z e n i e . W a r t y k u l e p r z e d s ta w i o n o w y n ik i b a d a ń w ł a s n o ś c i si.1- n i k a i n d u k c y j n e g o k la tk o w e g o p r z y z a s i l a n i u z p o ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i . W ła s n o ś c i s i l n i k a p r z y z a s i l a n i u z p o ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i po ró w n an o z w ła s n o ś c ia m i p r z y z a s i l a n i u z p r z e t w o r n i c y m aszy n o w ej i u s t a l o n o p o d staw o w e w y ty c z n e budow y s i l n ik ó w p r z y s to s o w a n y c h do z a s i l a n i a z p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s to
t l i w o ś c i .
1 . W stęp
Z a s to s o w a n ie t y r y s t o r ó w p o z w a la n a r e a l i z a c j ę s t a t y c z n y c h ź r ó d e ł z a s i l a n i a o n a s t a w i a l n e j w a r t o ś c i n a p i ę c i a i c z ę s t o t l i w o ś c i . Z te g o pow odu w n a p ę d z i e w ym agającym n a s t a w i a n i a p r ę d k o ś c i o b r o to w e j z n a j d u j e c o r a z s z e r s z e z a s t o s o w a n i e s i l n i k in d u k c y j n y k l a t k o w y . Zm iany p r ę d k o ś c i o b r o to w e j s i l n i k a u z y s k u j e s i ę z m i e n i a j ą c c z ę s t o t l i w o ś ć n a p i ę c i a z a s i l a n i a , k t ó r e j z w y k le to w a r z y s z y z m ia n a n a p i ę c i a . JSaiany n a p i ę c i a p r z y z m ia n a c h c z ę s t o t l i w o ś c i s ą n ie z b ę d n e d l a o g r a n i c z e n i a n a d m ie rn e g o p o w ię k s z a n i a s i ę p r ą d u ja ło w e g o o r a z z a c h o w a n ia w ym aganych w ł a s n o ś c i ru c h o w y c h s i l n i k a t a k i c h j a k : p r z e c i ą ż a l n o ś ć m om entem , moment ro z r u c h o w y .
Zw ykle w u k ł a d a c h n a p ę d o w y c h z s i l n i k i e m in d u k c y jn y m k la tk o w y m o n a s t a w i a l n e j p r ę d k o ś c i o b r o t o w e j g ó r n a g r a n i c a w ym aganego z a k r e s u zmian p r ę d k o ś c i o b r o to w e j n i e p r z e k r a c z a zn am io n o w e j p r ę d k o ś c i o b r o t o w e j s i l n i k a . Z t e g o powodu ź r ó d ł o z a s i l a n i a s i l n i k a pow in n o u m o ż liw ić n a s t a w i a n i e c z ę s t o t l i w o ś c i n a p i ę c i a w y jś c io w e g o w z a k r e s i e do c z ę s t o t l i w o ś c i zn am io n o w e j s i l n i k a . J e ż e l i wymagany z a k r e s n a s t a w i a n i a p r ę d k o ś c i o b r o t o w e j s i l n i k a od
p o w ia d a zmianom c z ę s t o t l i w o ś c i n a p i ę c i a ź r ó d ł a z a s i l a n i a w z a k r e s i e (0 ,3 - 1 ) c z ę s t o t l i w o ś c i z n a m io n o w e j, w ów czas r o l ę ź r ó d ł a z a s i l a n i a s p e ł n i a j ą p o ś r e d n i e p r z e m i e n n i k i c z ę s t o t l i w o ś c i . N a p i ę c i e w y jś c io w e p o ś r e d n i c h p r z e m ie n n i
ków c z ę s t o t l i w o ś c i j e s t o d k s z t a ł c o n e i p o w o d u je p o g o r s z e n i e s i ę w ł a s n o ś c i ru c h o w y c h i e k s p l o a t a c y j n y c h s i l n i k a .
W n i n i e j s z y m a r t y k u l e p r z e d s t a w i o n e z o s t a ł y w y n ik i b a d a ń i pomiarów s i l n i k a in d u k c y jn e g o k la tk o w e g o p r z y z a s i l a n i u z p o ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a czę
s t o t l i w o ś c i o r a z z p r z e t w o r n i c y m a s z y n o w e j, k t ó r ą t r a k t u j e s i ę ja k o źródło
124 W. Mizla. A. Żywiec, J. Kaplnoa
n a p i ę c i a s i n u s o i d a l n e g o . P o ró w n a n ie w yników d l a obu ty p ó w z a s i l a n i a pozw a
l a n a o c e n ę w pływ u o d k s z t a ł c o n e g o n a p i ę c i a z a s i l a n i a n a w ł a s n o ś c i ru c h o w e i e k s p l o a t a c y j n e s i l n i k a , a tym samym n a p ra w id ło w y d o b ó r s i l n i k ó w w u k ł a d a c h n a p ę d o w y c h . B adany s i l n i k b y ł s i l n i k i e m s e r y jn y m p rz y s to s o w a n y m do z a s i l a n i a n a p i ę c i e m s i n u s o i d a l n y m . P r z e p r o w a d z e n i e p o ró w n a n ia w ł a s n o ś c i s i l n i k a d l a o bu ty p ó w z a s i l a n i a p o z w a la r ó w n ie ż n a u s t a l e n i e p o d sta w o w y c h w y ty c z n y c h k o n s t r u k c y j n y c h budowy s i l n i k ó w in d u k c y j n y c h k la tk o w y c h p r z y s to s o w a n y c h do z a s i l a n i a z t y r y s t o r o w y c h p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s t o t l i w o ś c i .
2 . U k ła d y z a s i l a n i a s i l n i k a
B a d a n ia w ł a s n o ś c i s i l n i k a p rz e p r o w a d z o n o p r z y z a s i l a n i u »
- n a p ię c ie m s i n u s o i d a l n y m , k t ó r e g o ź ró d łe m b y ł a p r ą d n i c a s y n c h r o n i c z n a wy
p o s a ż o n a w n i e z a l e ż n e n a a t a w i a l n e ź r ó d ł o w z b u d z e n ia o r a z w n a p ę d pozw a
l a j ą c y u trz y m y w a ć s t a ł ą c z ę s t o t l i w o ś ć n a p i ę c i a w y jś c io w e g o ,
- n a p i ę c i e m o d k s z t a ł c o n y m ,k t ó r e g o ź ró d łe m b y ł p o ś r e d n i p r z e m ie n n i k c z ę s t o t l i w o ś c i .
B la obu ty p ó w z a s i l a n i a p r z e p r o w a d z o n o b a d a n i a w ł a s n o ś c i s i l n i k a p r z y c z ę s t o t l i w o ś c i a c h f « 2 0 , 3 0 , 4 0 , 50 Hz p o d sta w o w e j h a r m o n ic z n e j n a p ię c ia z a s i l a n i a . Z u w a g i n a r ó ż n o r o d n o ś ć r o z w ią z a ń p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s t o t l i w o ś c i , z o s t a n ą p r z e d s t a w i o n e o g ó ln e z a s a d y budowy p rz e m ie n n ik ó w p o ś r e d n i c h o r a z r o z w i ą z a n i e p r z e m ie n n i k a p o ś r e d n i e g o u ż y te g o do b a d a ń w ła s n o ś c i s i l n i k a . P o z w o li t o n a w ła ś c iw ą o c e n ę w yników p o m ia ro w y c h i e w e n tu a l n e t r a n s p o n o w a n i e i c h n a i n n e r o z w i ą z a n i a p rz e m ie n n ik ó w p o ś r e d n i c h .
W p o ś r e d n i c h p r z e m i e n n i k a c h c z ę s t o t l i w o ś c i n a s t ę p u j e z m ia n a n a p ię c ia s ie c i z a s i l a j ą c e j n a n a p i ę c i e s t a ł e a n a s t ę p n i e n a p i ę c i a s t a ł e g o n a n a p i ę c i e p r z e m ie n n e o ż ą d a n e j c z ę s t o t l i w o ś c i . P o ś r e d n i p r z e m ie n n i k c z ę s t o t l i w o ś c i m ożna w ię c t r a k t o w a ć j a k o k ask a d o w e p o ł ą c z e n i e p r o s t o w n i k a i f a l o w n i k a p r z e k s z t a ł c a j ą c e g o n a p i ę c i e s t a ł e n a n a p i ę c i e p r z e m ie n n e o w ym aganej c z ę s t o t l i w o ś c i . Zw ykle p o m ię d z y p r o s to w n ik ie m a f a l o w n i k ie m w łą c z a s i ę f i l t r w y g ł a d z a j ą c y d o ln o p r z e p u s to w y .
T y r y s to r o w y p o ś r e d n i p r z e m i e n n i k c z ę s t o t l i w o ś c i s ł u ż ą c y do z a s i l a n i a s i l n i k ó w i n d u k c y j n y c h p o w in ie n u m o ż liw ia ć n a s t a w i a n i e c z ę s t o t l i w o ś c i o r a z w a r t o ś c i n a p i ę c i a w y jś c io w e g o . Z a k r e s zm ian c z ę s t o t l i w o ś c i w y n ik a w te d y z w ym aganego z a k r e s u n a s t a w i a n i a p r ę d k o ś c i o b r o to w e j s i l n i k a , n a t o m i a s t z a k r e s z m ian n a p i ę c i a j e s t z w ią z a n y z z a k re s e m zm ian c z ę s t o t l i w o ś c i i w yni
k a z k o n i e c z n o ś c i z a c h o w a n ia n ie z b ę d n y c h w ł a s n o ś c i ru c h o w y c h s i l n i k a t a k i c h j a k i p r z e c i ą ż a l n o ś ć m om entem , moment r o z r u c h o w y .
N a s t a w i a n i e c z ę s t o t l i w o ś c i n a p i ę c i a w y jś c io w e g o p r z e m i e n n i k a p o ś r e d n i e go r e a l i z u j e s i ę p r z e z o d p o w ie d n ie s t e r o w a n i e c z a se m p r a c y t y r y s t o r ó w f a lo w n ik a w s t a n i e p r z e w o d z e n ia i w s t a n i e zaporow ym . Z a ł ą c z e n i e t y r y s t o r a s p o la r y z o w a n e g o w k i e r u n k u p r z e w o d z e n ia n a s t ę p u j e z c h w il ą p o d a n ia im p u l-
W ła s n o ś c i s i l n i k a I n d u k c y j n e g o . . 125
s u z a p ło n o w e g o , n a t o m i a s t w y ł ą c z e n i e n a s t ę p u j e w w y n ik u d z i a ł a n i a z a p ł o n u w y ł ą c z a j ą c e g o zbud o w an eg o z w y k le z e le m e n tó w b i e r n y c h L ,C ,k t ó r e g o chw i
l a w y z w a la n ia j e s t r ó w n ie ż n a s t a w i a n i a n p . p r z e z c h w ilę z a p ło n u in n e g o t y r y s t o r a . W t e n s p o s ó b c z ę s t o t l i w o ś ć n a p i ę c i a w y jś c io w e g o m oże b y ć z ad aw a
n a p o p r z e z z m ia n y c z a s u p o m ię d z y k o l e j n y m i im p u ls a m i z a p ło n o w y m i.
N a s t a w i a n i e n a p i ę c i a w y jś c io w e g o p o ś r e d n i e g o p r z e m i e n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i u z y s k u j e s i ę p r z e z *
- n a s t a w i a n i e n a p i ę c i a s t a ł e g o z a s i l a j ą c e g o f a l o w n i k ,
- o d p o w ie d n ie s t e r o w a n i e c z a se m p r z e r o d z e n i a t y r y s t o r ó w f a l o w n i k a ( t z w . p r z e w o d z e n ie p u ls o w e w i e l o k r o t n e ) p r z y s t a ł e j w a r t o ś c i n a p i ę c i a s t a ł e g o z a s i l a j ą c e g o f a l o w n i k ,
P o ś r e d n i e p r z e m i e n n i k i c z ę s t o t l i w o ś c i p r a c u j ą c e p r z y s t a ł e j w a r t o ś c i n a p i ę c i a s t a ł e g o z a s i l a j ą c e g o f a l o w n i k p o s i a d a j ą b a r d z o ro z b u d o w a n y u k ł a d
s t e r o w a n i a c h w i l ą z a p ło n u o r a z c h w i l ą w y ł ą c z e n i a t y r y s t o r ó w f a l o w n i k a . Z n a c z n ie p r o s t s z y u k ł a d s t e r o w a n i a t y r y s t o r ó w f a l o w n i k a p o s i a d a j ą przem ien
n i k i p o ś r e d n i e p r z y n a s t a w i a n e j w a r t o ś c i n a p i ę c i a s t a ł e g o z a s i l a j ą c e g o f a lo w n ik i z t e g o powodu z n a j d u j ą s z e r s z e z a s t o s o w a n i e .
N a p i ę c i e s t a ł e z a s i l a j ą c e f a l o w n i k m ożna n a s t a w i a ć p r z e z *
- z a s t o s o w a n ie p r o s t o w n ik a s te r o w a n e g o p r z y z a s i l a n i u z s i e c i o s t a ł e j w ar
t o ś c i n a p i ę c i a i c z ę s t o t l i w o ś c i ,
- z a s t o s o w a n i e a u t o t r a n s f o r m a t o r a i p r o s t o w n ik a d io d o w e g o .
P r z y n a s t a w i a n i u n a p i ę c i a s t a ł e g o p r z e z z m ia n ę n a p i ę c i a z a s i l a n i a z a pom ocą a u t o t r a n s f o r m a t o r a , z a w a r to ś ć w y ż s z y c h h a r m o n ic z n y c h w n a p ię c iu wyj
ściow ym p r o s t o w n ik a j e s t s t a ł a i z a l e ż y od r o d z a j u s i e c i z a s i l a j ą c e j i u - k ł a d u p r o s t o w n i k a . N a j c z ę ś c i e j s t o s u j e s i ę s i e ć z a s i l a j ą c ą t r ó j f a z o w ą o - r a z m ostkow y u k ł a d p r o s t o w n i k a , a b y o b n iż y ć p a r a m e t r y e le m e n tó w f i l t r a wy
g ł a d z a j ą c e g o .
Z a s to s o w a n ie p r o s t o w n ik a s te r o w a n e g o do n a s t a w i a n i a n a p i ę c i a s t a ł e g o wy
m aga l e p s z e g o f i l t r a , p o n ie w a ż z a w a r t o ś ć w y ż s z y c h h a r m o n ic z n y c h n a r a s t a w m i a r ę o b n i ż a n i a p o z io m u n a p i ę c i a w y jś c io w e g o p r o s t o w n i k a .
D o b ó r r o z w i ą z a n i a ty r y s t o r o w e g o p o ś r e d n ie g o p r z e m i e n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i s ł u ż ą c e g o do z a s i l a n i a b a d a n e g o s i l n i k a in d u k c y j n e g o k la tk o w e g o p r z e p ro w a d z o n o k i e r u j ą c s i ę m o ż liw o ś c ia m i p rz e m y sło w e g o s t o s o w a n i a , p r z e w id y wanym p rogram em b a d a ń , ł a t w o ś c i ą o b s ł u g i , p e w n o ś c ią d z i a ł a n i a , k o s z te m .
S c h em at id e o w y p r z e m i e n n i k a p o ś r e d n i e g o u ż y te g o do z a s i l a n i a s i l n i k a p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 . W p r z e d s ta w io n y m p r z e m ie n n i k u p o ś r e d n im *
- n a s t a w i a n i e n a p i ę c i a w y jś c io w e g o wymaga n a s t a w i a n i a n a p i ę c i a z a s i l a n i a p r z e m i e n n i k a p r z y u ż y c i u a u t o t r a n s f o r m a t o r a ,
- z a s to s o w a n o f a l o w n i k o w y j ś c i u tr ó jf a z o w y m z fazow ym u k ła d e m w y łą c z a n i a t y r y s t o r ó w , w k tó ry m c z ę s t o t l i w o ś ć z m ian y s t a n u p r a c y t y r y s t o r ó w j e s t ró w n a c z ę s t o t l i w o ś c i w y jś c io w e g o n a p i ę c i a p r z e m ie n n e g o ,
- r o l ę f i l t r a w y g ła d z a j ą c e g o n a p i ę c i e z a s i l a n i a f a l o w n i k a s p e ł n i a b a t e r i a k o n d e n s a to r ó w w łą c z o n a r ó w n o le g l e do z a c is k ó w w y jś c io w y c h p r o s t o w n i k a ,
126 W. M i z i a , A. Ż y w ie c , J . K a p in o s - p r o s to w n ik ie m j e s t t r ó j f a z o w y p r o s to w n ik n i e s t e r o w a n y o mostkowym u k ł a
d z i e p o ł ą c z e n i a d i o d .
N a p i ę c i e w y jś c io w e p r z e m ie n n ik a p o ś r e d n i e g o j e s t o d k s z t a ł c o n e . Z te g o powodu w ł a s n o ś c i e i l n i k a in d u k c y jn e g o k la tk o w e g o z a s i l a n e g o z p o ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i p o g o r s z ą s i ę w p o ró w n a n iu z z a s i l a n i e m n a p i ę cie m s i n u s o i d a l n y m , j e ż e l i z a ł o ż y ć , że w a r t o ś c i s k u t e c z n e n a p i ę ć z a s i l a n i a s i l n i k a s ą t a k i e sam e. Równość w a r t o ś c i s k u t e c z n y c h n a p i ę ć z a s i l a n i a s i l n i k a d l a o bu ty p ó w z a s i l a n i a o z n a c z a bow iem , ż e w a r t o ś c i s k u t e c z n e p ie r
w sz y c h h a r m o n ic z n y c h n a p i ę c i a r ó ż n i ą s i ę n a s k u t e k o d k s z t a ł c o n e g o p r z e b i e gu n a p i ę c i a w y jś c io w e g o p r z e m ie n n i k a p o ś r e d n i e g o .
W ła s n o ś c i s i l n i k a in d u k c y j n e g o k la tk o w e g o p r z y z a s i l a n i u z p o ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i z a l e ż ą n i e t y l k o od w ł a s n o ś c i p r z e m i e n n i k a , a l e r ó w n ie ż od p a ra m e tr ó w sam ego s i l n i k a . W zględne w a r t o ś c i p a ra m e tró w s il
n ik ó w i n d u k c y j n y c h z m i e n i a j ą s i ę p r z y z m ia n a c h m ocy, znam ionow ego n a p i ę c i a i p r ę d k o ś c i o b r o t o w e j . Z t e g o powodu j a k o o b i e k t b a d a ń w y b ran o s i l n i k i n d u k c y j n y k la tk o w y o d a n y c h ! 11 kW, 380 V, 50 H z, 960 o b r / m i n , k t ó r y m oż
n a t r a k t o w a ć j a k o o b i e k t r e p r e z e n t u j ą c y g r u p ę s i l n i k ó w i n d u k c y j n y c h o mo
c a c h o d k i l k u do k i l k u n a s t u kW, z n a j d u j ą c y c h p o w sz e c h n e z a s t o s o w a n i e .
W ła s n o ś c i s i l n i k a I n d u k c y jn e g o .» 127
3 . P o ró w n a n ie w ł a s n o ś c i s i l n i k a p r z y z a s i l a n i u z p o ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i o r a z z p r z e t w o r n i c y m aszy n o w ej
B a d a n ia w ł a s n o ś c i s i l n i k a in d u k c y j n e g o k la tk o w e g o p r z y z a s i l a n i u z t y r y s to r o w e g o p o ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i p rz e p r o w a d z o n o d la czę
s t o t l i w o ś c i ! f » 2 0 , 3 0 , 4 0 , 50 Hz p o d sta w o w e j h a r m o n ic z n e j n a p i ę c i a w yj
ś c io w e g o . P r z y t y c h sam ych c z ę s t o t l i w o ś c i a c h b a d a n o r ó w n ie ż w ł a s n o ś c i s i l n i k a p r z y z a s i l a n i u z p r z e t w o r n i c y m a s z y n o w e j. P o ró w n a n ie w ł a s n o ś c i s i l n i k a p r z y o bu t y p a c h z a s i l a n i a p o z w a la n a u s t a l e n i e w pływ u o d k s z t a ł c e n i a n a p i ę c i a w y jś c io w e g o p r z e m ie n n i k a p o ś r e d n ie g o n a w ł a s n o ś c i s i l n i k a .
D la obu ty p ó w z a s i l a n i a z d j ę t o p om iarow o c h a r a k t e r y s t y k i b i e g u ja ł o w e g o , z w a r c i a , m om entu k r y t y c z n e g o , e l e k t r o m e c h a n i c z n e o r a z p rz e p r o w a d z o n o p r ó b y n a g r z e w a n i a s i ę w e n t y l a c j i w ł a s n e j i w ym uszonej ( w e n t y l a t o r n a p ę d z a n y n i e z a l e ż n y m s i l n i k i e m in d u k c y jn y m o t a k i e j sa m e j l i c z b i e p a r b i e g u nów j a k s i l n i k b a d a n y ) . T a k i p ro g ra m b a d a ń p o z w a la n a o k r e ś l e n i e w łasn o ści, s i l n i k ó w o b e c n i e p ro d u k o w a n y c h p r z y z a s i l a n i u z p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s t o t l i w o ś c i o r a z n a u s t a l e n i e p o d sta w o w y c h w y ty c z n y c h k o n s t r u k c y j n y c h budowy s i l n i k ó w p r z y s to s o w a n y c h do z a s i l a n i a z p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s t o t l i w o ś c i .
C h a r a k t e r y s t y k i b ie g u j a ł o w e g o , z w a r c i a , m om entu k r y t y c z n e g o d l a obu typów z a s i l a n i a z d j ę t o w f u n k c j i s k u t e c z n e j w a r t o ś c i n a p i ę c i a z a s i l a n i a s i l n i k a . C h a r a k t e r y s t y k i e l e k t r o m e c h a n i c z n e zdejm ow ano p r z y t a k i e j s k u t e c z n e j w a r t o ś c i n a p i ę c i a z a s i l a n i a , d l a k t ó r e g o s i l n i k p r z y s i n u s o i d a l n y m k s z t a ł c i e n a p i ę c i a z a c h o w u je s t a ł ą w a r t o ś ć m om entu k r y t y c z n e g o . N a p i ę c i a t e d l a b a d a n e g o s i l n i k a wg p r a c y [ i ] p r z y z a c h o w a n iu p r z e c i ą ż a l n o ś c i mo
m entem pM m 1 ,7 w ynoszą«
- d l a 20 Hz - 149 V, - d l a 30 Hz - 211 V, - d l a 40 Hz - 276 V, - d l a 50 Hz - 338 V.
D la z i l u s t r o w a n i a w pływ u z a s i l a n i a z t y r y s t o r o w e g o p o ś r e d n ie g o przem ien
n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i n a w ł a s n o ś c i s i l n i k a in d u k c y j n e g o k la tk o w e g o p r z e d s t a w io n o z a l e ż n o ś c i !
W - W
¿W = — --- £ 100 W8
p r z y czym i
Wg - w i e l k o ś ć p r z y z a s i l a n i u n a p ię c i e m s i n u s o i d a l n y m ,
Wp - w i e l k o ś ć p r z y z a s i l a n i u z p o ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i , d l a b ie g u ja ł o w e g o ( r y s . 2 ) , z w a r c i a ( r y s . 3 ) , m om entu k r y t y c z n e g o ( r y s . 4 ) , c h a r a k t e r y s t y k e l e k t r o m e c h a n ic z n y c h ( r y s . 5 ) .
128 W. M i z i a , A. Ż y w ie c , J . K a p ln o s
20Hz
50Hz 40Hl
/ \ s f
30Hz \
' /
/ ' \ / /
t ' \ /
i / /
i / r \
/ /
20Hz 30Hz 40Hz 50H
KO 200 300 400 500
M
R y s. 2 . P ro c e n to w a o d c h y łk a p r ą d u i mocy p r z y b i e g u jało w y m
R y s. 3 . P ro c e n to w a o d c h y łk a p r ą d u , mocy i m om entu w s t a n i e z w a r c ia
W ła s n o ś c i s i l n i k a i n d u k c y j n e g o . . 129
¿ M ,
40
30-
¡0
*3
%
20Hz
30Hz
40 Hz
50 Hz
100 200 300
R y s. 4 . P r o c e n to w a o d c h y łk a m om entu k r y t y c z n e g o
M
130 W. M i z i a , A. ż y w ie c , J . K a p in o a
Z p r z e d s t a w i o n y c h z a l e ż n o ś c i w y n ik a , ż e z a s i l a n i e s i l n i k a z p o ś r e d n i e go p r z e m i e n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i w p o ró w n a n iu z z a s i l a n i e m n a p ię c ie m s i n u s o i d a ln y m p o w o d u je s
- p o w ię k s z e n i e p r ą d u ja ło w e g o o o k o ło (4420% ) o r a z s t r a t ja ł o w y c h o o k o ło (3 5 4 9 0 % ), p r z y czym w ob u p r z y p a d k a c h o d c h y łk a r o ś n i e w m i a r ę p o w ię k s z a n i a c z ę s t o t l i w o ś c i p o d sta w o w e j h a r m o n ic z n e j n a p i ę c i a w y jś c io w e g o , - z m n i e j s z e n i e p r ą d u z w a r c i a o o k o ło (6 1 1 5 % ), mocy z w a r c i a o o k o ło £ f2 4 % )
o r a z m om entu ro z r u c h o w e g o o o k o ło (8 4 3 0 % ), p r z y czym we w s z y s t k i c h p r z y p a d k a c h o d c h y łk a m a l e j e w m i a r ę p o w ię k s z a n i a c z ę s t o t l i w o ś c i p o d sta w o w e j h a r m o n ic z n e j n a p i ę c i a w y jś c io w e g o ,
- z m n i e j s z e n i e m om entu k r y t y c z n e g o s i l n i k a o o k o ło (5 4 4 5 % ), p r z y czym od
c h y łk a r o ś n i e w m i a r ę z m n i e j s z a n i a c z ę s t o t l i w o ś c i p o d sta w o w e j h a rm o n ic z n e j n a p i ę c i a w y jś c io w e g o ,
- p o w ię k s z e n i e p r ą d u o b c i ą ż e n i a o o k o ło (5 4 1 0 % ), z m n i e j s z e n i e s p r a w n o ś c i m a k s y m a ln e j o o k o ło (5 4 1 2 % ), z m n i e j s z e n i e s z t y w n o ś c i s t a b i l n e j c z ę ś c i c h a r a k t e r y s t y k i m om entu e le k t r o m a g n e ty c z n e g o d l a b a d a n e g o z a k r e s u zm ian c z ę s t o t l i w o ś c i p o d sta w o w e j h a r m o n ic z n e j n a p i ę c i a w y jś c io w e g o .
Wpływ o d k s z t a ł c o n e g o n a p i ę c i a z a s i l a n i a n a w ł a s n o ś c i s i l n i k a z a le ż y za
tem od s t a n u p r a c y s i l n i k a . S z c z e g ó l n i e n i e k o r z y s t n y wpływ z a s i l a n i a z po
ś r e d n i e g o p r z e m ie n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i d o ty c z y s t r a t p r z y b i e g u jało w y m o - r a z w ł a s n o ś c i ru c h o w y c h i e k s p l o a t a c y j n y c h s i l n i k a - m om entu ro z r u c h o w e g o , m om entu k r y t y c z n e g o , s p r a w n o ś c i . Z m n i e js z e n i e s i ę mom entu ro z ru c h o w e g o o - r a z k r y t y c z n e g o , s z c z e g ó l n i e p r z y m a ły c h c z ę s t o t l i w o ś c i a c h podstaw ow ej h a r m o n ic z n e j n a p i ę c i a w y jś c io w e g o p r z e m i e n n i k a , u t r u d n i a w a r u n k i r o z r u c h u o - r a z o g r a n i c z a d o p u s z c z a l n y moment o b c i ą ż e n i a , p r z y czym s t o p i e ń o g r a n i c z e n i a mom entu o b c i ą ż e n i a z a l e ż y od w ym aganej p r z e c i ą ż a l n o ś c i momentem. P o p ra wę w ł a s n o ś c i ro z r u c h o w y c h o r a z p o w ię k s z e n i e d o p u s z c z a ln e g o mom entu o b c i ą ż e n i a m ożna u z y s k a ć p r z e z p o w ię k s z e n i e n a p i ę c i a z a s i l a n i a s i l n i k a . P r z y bur dow ie t y r y s t o r o w y c h p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s t o t l i w o ś c i n a l e ż y z a te m p r z e w i d z i e ć m o ż liw o ś ć o k o ło 20% z w i ę k s z e n i a n a p i ę c i a w y jś c io w e g o w porów n a n i u z w a r t o ś c i a m i n a p i ę c i a s i n u s o i d a l n e g o , p r z y k t ó r y c h s i l n i k d l a o - k r e ś l o n y c h c z ę s t o t l i w o ś c i w y k a z u je s t a ł ą w a r t o ś ć mom entu k r y t y c z n e g o .
W c e l u u s t a l e n i a d o p u s z c z a ln e g o o b c i ą ż e n i a p rąd em i m ocą d l a obu ty p ó w z a s i l a n i a s i l n i k a p rz e p r o w a d z o n o p ró b y n a g r z e w a n ia s i ę p r z y w e n t y l a c j i w ł a s n e j i w y m u sz o n e j. P ró b y p rz e p r o w a d z o n o p r z y c z ę s t o t l i w o ś c i a c h 2 0 , 3 0 , 4 0 , 50 Hz p o d sta w o w e j h a r m o n ic z n e j n a p i ę c i a , z a s i l a j ą c s i l n i k o d p o w ie d n io n a p i ę c i a m i 1 4 9 , 2 1 1 , 2 7 6 , 338 V. D o p u s z c z a ln e w a r t o ś c i p r ą d u i mocy o b c ią ż e n i a w y zn aczo n o z a k ł a d a j ą c p r z y r o s t t e m p e r a t u r y u z w o je n ia s t o j a n a rów ny p r z y r o s t o w i t e m p e r a t u r y te g o u z w o je n ia p r z y znam ionow ych w a ru n k a c h p r a c y s i l n i k a z a s i l a n e g o z s i e c i o c z ę s t o t l i w o ś c i 50 H z. W c e l u p o ró w n a n ia dopu
s z c z a l n y c h o b c i ą ż e ń prąd em i m ocą n a r y s . 6 i r y s . 7 p r z e d s ta w io n o z a l e ż n o ś c i :
- s t o s u n k u d o p u s z c z a l n e g o p r ą d u o b c i ą ż e n i a do p r ą d u znam ionow ego s i l n i k a w f u n k c j i c z ę s t o t l i w o ś c i ,
- s t o s u n k u d o p u s z c z a l n e j mocy do mocy zn am io n o w ej w f u n k c j i c z ę s t o t l i w o ś c i
W ła s n o ś c i s i l n i k a I n d u k c y j n e g o .. 131
1.05
1.0
0,95
0,9
0Si
0.*
Jdop.
z a sila n ie napięciem sinusoidalnym zasilanie z przemiennika pośredniego
1.0 2 0 S.0 4.0 50
[Hz]
R y s. 6 . S to s u n e k d o p u s z c z a l n e g o p r ą d u o b c i ą ż e n i a do p r ą d u znam ionow ego s i l n i k a w f u n k c j i c z ę s t o t l i w o ś c i d l a w e n t y l a c j i w ł a s n e j i w ym uszonej
A
Pn 1.0
0.B
0,6
0.4
0,2-
R y s. 7 .
10 20 30 40 30
S to s u n e k d o p u s z c z a l n e j mocy do mocy zn am io n o w ej w f u n k c j i c z ę s t o t l i w o ś c i d l a w e n t y l a c j i w ł a s n e j i w ym uszonej
w entylacja
zosUam e napięciem sinusoidalnym zasilanie z przemiennika pośredniego
132 W. M i z i a , A. Ż y w ie c , J . K a p in o s p r z y z a s i l a n i u s i l n i k a z p r z e t w o r n i c y m aszy n o w ej o r a z z . p o ś r e d n i e g o p r z e m i e n n ik a c z ę s t o t l i w o ś c i d l a w e n t y l a c j i w ł a s n e j i w y m u sz o n e j.
Z p r z e d s t a w i o n y c h z a l e ż n o ś c i w y n ik a , ż e z a s i l a n i e z p r z e m ie n n i k a p o śre d n i e g o w p o r ó w n a n iu z z a s i l a n i e m n a p ię c ie m s i n u s o id a l n y m p r z y w e n t y l a c j i w ł a s n e j t
- o g r a n i c z a d o p u s z c z a ln y p r ą d o b c i ą ż e n i a d l a c z ę s t o t l i w o ś c i f< T50 H z ,p r z y czym d l a f <C 40 Hz o g r a n i c z e n i e j e s t w p r z y b l i ż e n i u s t a ł e i w y n o s i o - k o ł o 5%,
- o g r a n i c z a d o p u s z c z a l n ą moc o b c i ą ż e n i a , p r z y czym d l a f ^ 40 Hz o g r a n i c z e n i e j e s t w p r z y b l i ż e n i u s t a ł e i w y n o s i o k o ło 17%,
n a t o m i a s t p r z y w e n t y l a c j i w y m u sz o n e j:
- o g r a n i c z a d o p u s z c z a l n y p r ą d o b c i ą ż e n i a d l a c z ę s t o t l i w o ś c i f < 5 0 Hz w z a k r e s i e ( 0t15% ), p r z y czym o d c h y łk a r o ś n i e w m i a r ę z m n i e j s z a n i a c z ę s t o t l i w o ś c i ,
- o g r a n i c z a d o p u s z c z a l n ą moc o b c i ą ż e n i a d l a c z ę s t o t l i w o ś c i f < 5 0 Hz w z a k r e s i e (5ł26% ), p r z y czym o d c h y łk a r o ś n i e w m i a r ę z m n i e j s z a n i a c z ę s t o t l i w o ś c i .
O g r a n i c z e n i a d o p u s z c z a l n e g o p r ą d u o b c i ą ż e n i a z e w zg lęd ó w te r m ic z n y c h s ą z a te m m n i e j s z e w p o r ó w n a n iu z o g r a n i c z e n i a m i mocy u ż y t e c z n e j .
W m i a r ę z m n i e j s z a n i a s i ę c z ę s t o t l i w o ś c i r o ś n i e bow iem s t o s u n e k s t r a t w u z w o je n ia c h do m ocy u ż y t e c z n e j , p r z e z co z m ian y p r ą d u o b c i ą ż e n i a powodu
j ą z n a c z n e z m ia n y mocy u ż y t e c z n e j .
4 . P o d staw o w e w y ty c z n e k o n s t r u k c y j n e j budowy s i l n i k ó w in d u k c y j n y c h k l a t kow ych p r z y s to s o w a n y c h do z a s i l a n i a z p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s t o t l i w o ś c i
P rz e p r o w a d z o n e b a d a n i a w ł a s n o ś c i s i l n i k a p r z y z a s i l a n i u z p o ś r e d n i e g o p r z e m i e n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i o r a z i c h p o r ó w n a n ie z w ła s n o ś c ia m i s i l n i k a p r z y z a s i l a n i u z p r z e t w o r n i c y m aszy n o w ej p o z w a l a j ą n a u s t a l e n i e p o d s ta w o w ych w y ty c z n y c h k o n s t r u k c y j n y c h budowy s i l n i k ó w in d u k c y j n y c h k la tk o w y c h p r z y s to s o w a n y c h do z a s i l a n i a z p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s t o t l i w o ś c i . W y t y c z n e t a k i e u s t a l a s i ę n a p o d s t a w i e p r z e p r o w a d z o n y c h p o ró w n a ń o r a z z n a jo m o ś c i w pływ u w ł a s n o ś c i m a t e r i a ło w y c h , t e c h n o l o g i i i r o z w i ą z a ń k o n s t r u k c y j n y c h n a w ł a s n o ś c i ru c h o w e i e k s p l o a t a c y j n e s i l n i k ó w z a s i l a n y c h n a p i ę c ie m s i n u s o i d a l n y m . S z c z e g ó l n i e n i e k o r z y s t n y wpływ z a s i l a n i a z p o ś r e d n i e go p r z e m i e n n i k a c z ę s t o t l i w o ś c i d o ty c z y s t r a t p r z y b i e g u jało w y m o r a z mo
m e n tu r o z r u c h o w e g o , m om entu k r y t y c z n e g o i s p r a w n o ś c i .Z t e g o powodu u s t a l a s i ę n a s t ę p u j ą c e p o d staw o w e w y ty c z n e budowy s i l n i k ó w in d u k c y j n y c h k l a t k o w ych p r z y s to s o w a n y c h do z a s i l a n i a z p o ś r e d n i c h p rz e m ie n n ik ó w c z ę s t o t l i w o ś c i :
- s t o s o w a n i e w b u d o w ie obwodu m a g n e ty c z n e g o c i e ń s z y c h b l a c h o w i ę k s z e j s t r o m o ś c i c h a r a k t e r y s t y k i m a g n e s o w a n ia i m n i e j s z e j s t r a t n o ś c i od b l a c h
W ła s n o ś c i s i l n i k a I n d u k c y j n e g o . . 133
o b e c n i e s to s o w a n y c h p r z y ró w n o c z e sn y m w p ro w a d z a n iu l a k i e r ó w i z o l a c y j n y c h d a j ą c y c h m n i e j s z e p r z y r o s t y g r u b o ś c i i z o l a c j i ,
- w y m ia ro w a n ie ż ło b k ó w s t o j a n a i w i r n i k a w t e n s p o s ó b , b y r e a k t a n c j a r o z p r o s z e n i a b y ł a m o ż liw ie m a ł a ,
- z m n i e j s z e n i e g ę s t o ś c i p r ą d u w k l a t c e w i r n i k a w p o ró w n a n iu z o b e c n i e s t o s o w a n ą , p r z y czym s t o p i e ń , n a l e ż y u z a l e ż n i ć od p o p raw y w ł a s n o ś c i m agne
t y c z n y c h b l a c h y z e w z g lę d u n a k o n i e c z n o ś ć z m n i e j s z e n i a s z e r o k o ś c i z ę b a .
LITERATURA.
[1 ] K ubek J . , M iz ia W ., Ż yw iec A .: W ła s n o ś c i s i l n i k a i n d u k c y j n e g o p r z y c z ę s t o t l i w o ś c i o w e j r e g u l a c j i p r ę d k o ś c i o b r o t o w e j . Z e s z y ty Naukowe Po
l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j " E l e k t r y k a " Nr 3 8 , 1 9 7 3 .
[2] B ułgakow A .A .: C z a s t o t n o j e u s p r a w l i e n i j e a s i n c h r o n n y m i d w i g a t i e l i a m i . I z d . " N a u k a " , 1 9 6 6 .
[3] Hamudhanow M .W ., Usmanow S .Z . i i n n i : C z a s t o t n o j e r e g u l i r o w a n i j e s k o - r o s t i e le k t r o p r iw o d o w p ie r ie m ie n n e g o t o k a . I z d . PAN U z b e c k o j SSR.
[4] Looke 0 . : P ro b le m e d e r S p a n n u n g s a n p a s s u n g b eim B e t r i e b von A s y n c h ro n m o to r e n m i t v a r i a b l e r F r e q u e n z . A E Q - M itte ilu n g N r 1 / 2 , 1 9 6 3 .
[5] T u n ia H . , W i n i a r s k i B. 1 U k ła d y e l e k t r o n i c z n e w a u to m a ty c e n a p ę d o w e j.
WNT, W arszaw a, 1 9 6 9 .
P r z y j ę t o do d ru k u w c z e rw c u 1974 r .
CBOMCTBA ACHHXPOHHOrO jtB H rA T E JIH , ÜHTAEMOrO OT n P E 0 B P A 3 0 B A T E JI3 RACTOTH
P e 3 10 m e
E 3 J I 0 3 C e H H p e 3 y j I b T a T U H C C J i e f l O B a H H f i C B O Ö C T B a C H H X p O H H O r O K O p O T K O 3 a M K H y T o r o f l B H r a i e , T H , n z T a e M o r o o t T z p H C T o p H o r o H H B e p i o p a h M a m z H H O r o n p e o ó p a 3 0 B a T e j i H v a c T O T H . H c c J i e f l O B a H H B : n o B e ^ e H H ä j i h u a c T O T f = 2 0 , 3 0 , 4 0 m o c h o b h o3 r a p - M O H H U e C K O i i H a n p i D K e H H B n H T a H H H . H j l f l 3 T H X T M O B I I H T a H H H C p a B H e H b l C B O Ö C T B a . Ę B H - r a T e j i a n f l a H u n p a K T z z e c K H e p e K O M e H ^ a p i i H n o B o n p o c a M K O H C T p y H p O B a H M a c H H x p o n - h u x K o p o i K 0 3 a M K H y T u x ^ B z r a i e j i e S , n p z c n o c o ö a e H H H x ä j i h n z T a H H H o t n H B e p T o p o B .
134 W. M i z i a , A. Z y w ie c , J . K a p in o s
PROPERTIES OP THE INDUCTION MOTOR SUPPLIED PROM THYRISTOR FREQUENCY CONVERTER
S u m m a r y
I n v e s t i g a t i o n r e s u l t s o f p r o p e r t i e s o f t h e i n d u c t i o n s q u i r r e l - c a g e mo
t o r s u p p l i e d fro m f r e q u e n c y c o n v e r t e r a r e p r e s e n t e d a n d co m p ared w i t h p r o p e r t i e s o f t h e m o to r s u p p l i e d fro m a m a c h in e c o n v e r t e r .
Some p r a c t i c a l o u t l i n e s a r e g iv e n f o r d e s i g n i n g o f m o to r s a d a p t e d t o be s u p p l i e d fro m f r e q u e n c y c o n v e r t e r s .
