18. SÄHKÖMOOTTORIKÄYTÖT 18.1. Moottorikäytö valita ja mitoitus ABB: vakioituje moottorikäyttöje valitamahdollisuudet äkyvät taulukosta 18.1a. Erikoistapauksissa käytetää muita moottorikäyttöratkaisuja. Taulukko 18.1a. Vakioidut moottorikäytöt. Moottorityyppi Tehoalue kw Nopeuksia Syöttö 0,1 1000 Yksi Suora piejäitelähtö 200 8000 Yksi Suora suurjäitelähtö Oikosulkumoottori 0,4 500 Kaksi Napavaihtolähtö piejäitteellä 0,4 1500 Säädettävä Piejäitetaajuusmuuttaja 1500 8000 Säädettävä Suurjäitetaajuusmuuttaja 200 900 Yksi Suora piejäitelähtö Liukuregasmoottori 200 4500 Yksi Suora suurjäitelähtö 1000 4000 Säädettävä Suurjäitelähtö +kaskadi 1000 20000 Yksi Suora suurjäitelähtö Tahtimoottori 1000 15000 Säädettävä LCI suurjäitteellä 1000 25000 Säädettävä Syklokovertteri suurjäitteellä Teho, väätömometti ja pyörimisopeus Moottori teholla P ja pyörimisopeudella kehittää väätömometi T m. P kw T 9,55 10 3 m Nm. (1) r mi1 Moottori koko riippuu tarvittavasta väätömometista eli teho ja pyörimisopeude suhteesta. Tämä seikka o omiaa tekemää sellaiset ratkaisut edullisiksi, joissa moottori pyörimisopeus o suuri. Työkoee pyörimisopeude poiketessa moottorie stadardipyörimisopeuksista o useimmite edullista valita stadardimoottori ja sopiva välitys. Vastamometti ja moottori mitoitus Moottori mitoitetaa työkoee aiheuttama vastamometi eli kuormitusmometi T 1 mukaa. Seuraavat vastamometi riippuvuudet pyörimisopeudesta ovat yleisiä T 1 = k 2. Vastamometti kasvaa verraollisea pyörimisopeude eliöö. Tällaie vastamometti o esimerkiksi keskipakotuulettimilla ja -pumpuilla. T 1 = T. Vastamometti o vakio ja yhtä suuri kui moottori imellismometti. Tällaie vastamometti o tyypillie ostureille, kuljettimille ja lastuaville työstökoeille. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 1
T 1 = 0,2 0,5 T Vastamometti o vakio, mutta pieempi kui moottori imellismometti. Tällaie vastamometti esiityy kompressoreilla, ku käyistys o keveetty tai työstökoeilla, ku käyistys tapahtuu kuormittamattomaa. T 1 = 1,0 2,5 T, ku = 0, mutta T 1 < T, ku > 0. Usei esiityy käyttötapauksia, joilla lepokitka o suuri, jolloi vaadittava irrotusmometti o suuri. Esimerkkiä ovat erilaiset pyörivät uuit ja murskaimet. T 1 J. t Ku työkoee hitausmometti o suuri ja / tai vaadittava kiihdytysaika o Iyhyt, voi hitaude aiheuttama vastamometti ousta mitoitusta määrääväksi tekijäksi. Tällaie työkoe o esimerkiksi paperikoee kuivatusryhmä. Käytäössä vastamometti muodostuu usei edelliste yhdistelmistä ja o jaksollie. Moottori vastamomettikäyrää kostruoitaessa o mahdollie vaihteisto aiheuttama redusoiti otettava huomioo. Vastamomettikäyrä perusteella voidaa laskea eri tilateita vastaavat virrat ja äide avulla edellee moottori ter mie kuormitus. Moottoria valittaessa o lisäksi otettava huomioo, että: usei kaattaa jaksolliselle vastamometille valita tälle käyttötavalle leimattu moottori ja että säädettävälle moottorille tuuletukse heikkeemie pieillä pyörimisopeuksilla saattaa olla merkitsevä mitoitustekijä, mikäli ei käytetä erillistä jäähdytysilmapuhallita. Moottoria syöttävie laitteide mitoitus Moottori syöttölaitteet mitoitetaa yleesä valitu moottori imellisvirra mukaa, usei ii, että moottori vaihto seuraavaa vakiokokoo o mahdollista. Säädety moottorikäytö säätölaitteet perustuvat ykyisi useimmite tehoelektroiikkaa. Yleesä tulee tarvittavie tehoelektroiikkalaitteide olla imellisvirraltaa moottoria suurempia, koska iide termiset aikavakiot ovat lyhyempiä kui moottoreide ja jaksollise kuormitukse kuormitusvirtahuippu voi vahigoittaa iitä. Tehoelektroiikkalaitteide mitoitukse tulee site perustua kuormitusvirra ajallisee vaihteluu ottae huomioo iide termiset aikavakiot. Suuritehoise vaihtovirtamoottori valitaperusteet Prosessi tarpeet ovat moottorihakia esisi jaie syy, jote e o täytettävä esisi jaisesti. Nämä tarpeet eivät aia ole yksiselitteisesti havaittavissa. Tästä johtue iihi o tietoisesti kiiitettävä huomiota. Usei kaattaa hidasta työkoetta käyttämää valita pyörimisopeudeltaa hitaa moottori sijasta opea moottori esimerkiksi hammasvaihtee välityksellä kytkettyä. Tarkastelu o tehtävä tapauskohtaisesti. Suurte moottoreide osalta raketeet toisaalta vaikeutuvat pyörimisopeude kasvaessa. Tämä o omiaa tasoittamaa kustauseroa. Edellee o otettava huomioo opeide moottorie vaikeammat melu- ja laakeroitiogelmat sekä suurempi huollo tarve. O myös muistettava, että suuret moottorit kostruoidaa usei vai yhtee suutaa pyöriviksi, ellei työkoe edellytä pyörimissuua vaihtoa. Teho määrityksessä tulee ottaa huomioo prosessi vaatima jatkuva teho ja kuormitustapa sekä kuormitusmometi luoe, esimerkiksi se mahdollie ykivyys. Koee koteloitiluokkaa valittaessa o pieitehoisista moottoreista tuttu ripajäähdytteie täysi suljettu rakee edullie. 1000 kw tehoille asti. Moottorit voidaa valmistaa täysi suljetuiksi myös asetamalla moottorii vesi- ilma tai ilma- ilma lämmövaihdi. Toisaalta o huomattava, että ykyaikaiset eristysaieet kestävät hyvi kosteutta ja erilaisia syövyttäviäki kaasuja, jote myös läpituuletetu moottori valitsemie o mahdollista. Varustamalla tuuletusilma- aukot sopivilla suodattimilla estetää pöly ja lia pääsemie moottori sisää. Läpituuletettu moottori o suurilla tehoilla suljettua rakeetta halvempi ja kevyempi. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 2
Suuritehoise moottori häviöt ovat. 3 5 %. Tällaise lämpöteho johtamie ympäröivää huoetilaa saattaa vaikuttaa ilmastoitijärjestelyihi tai johtaa esim. vesi jäähdytteise moottori valitaa. Ympäristötekijät o tarkoi otettava huomioo: lämpötila ( ali lämpötila määritettäessä lämmitysvastusta ), kosteus, täriä ja melu, käyttöpaikalla mahdollisesti esiityvät syövyttävät kaasut ja höyryt ja vietitoimituksissa o tarkistettava moottoreille asetettavat lisävaatimukset, kute aseuspaika korkeus merepiasta, tropiiki vaatimukset, je. Prosessi moottori ohjaukselle asettamat rajoitukset ja vaatimukset ovat tärkeä perustekijä. Käyttäjä kaalta suure moottori hakita ei ole irrallie tapahtuma, vaa moottori o sovittava etisii järjestelmii mahdollisimma hyvi. Seuraavat äkökohdat o otettava huomioo: moottori jäite ja kytketä valitaa syöttöverko ja se jäittee mukaa ottae huomioo käyistykset, tarkastetaa muut samasuuruiset tai lähes samasuuruiset koeet, jolloi piei ylimitoitus voi tulla kysymyksee, jos site säästytää uude tyypi tuomilta varaosilta ja samalla lisätää moottoreide vaihtokelpoisuutta, määritetää moottori raketeesee vaikuttavat suojalaitteet ( Pt 100- elemetit, differetiaalisuoja ), moottori aseusmitat ja -tapa valitaa, jotta vaihdettavuus saadaa käytettyä hyväksi, tarkistetaa käytössä esiityvät, rakeevalitaa vaikuttavat aksiaalivoimat, esimerkiksi liukulaakerikoeessa voidaa toisee päähä sijoittaa yksirivie kuulalaakeri, meettelystä o aia eakolta sovittava, sovitaa oudatettavat stadardit, tarkistetaa moottori korjausmahdollisuudet ja arvioidaa prosessi käyttötavat yt ja tulevaisuudessa. Moottorityypi valitaa ei ole mitää yksiselitteistä kaavaa, vaa se tapahtuu työkoee asettamie vaatimuste ja aikaisempie kokemuste perusteella usei työkoee valmistaja toimesta. Nopeat pumput ja puhaltimet ( 1500 ja 3000 r / mi ) ovat tyypillisesti aluetta, jossa käytetää oikosulkumoottoria. O moia käyttötapauksia, joissa tahtimoottori o totuttua oikosulkumoottoria edullisempi, joskus jopa aioa ratkaisu. Nykyaikaie harjato tahtimoottori apulaitteiee o käyistämise yksikertaisuude ja huollo kaalta verrattavissa oikosulkumoottorii. Tahtimoottori opeus o vakio. Magetoii pysyessä vakioa tahtimometti pieeee jäitteesee verraollisesti. Täte tahtimoottori selviää oikosulkumoottoria paremmi jäitteealeemisesta. Iskumagetoii ( hetkellise ylimagetoii ) avulla moottori pidetää tahdissa, ku varaudutaa maksimimomettia suurempii kuormitushuippuihi. Eräissä maissa käytetää suuria moottoreia vai ylimagetoituja tahtimoottoreita, koska iillä voidaa kompesoida loistehoa huomattavastiki ilma, että moottori kokoa joudutaa suuretamaa. Magetoitaessa moottoria site, että cos 1, miimoidaa häviöt. Samalla vältetää oikosulkumoottoritapaukse vaatimat kodesaattoriparistot. Tasavertaisessa tilateessa voidaa laskea, riittääkö tahtimoottori parempi hyötysuhde korvaamaa suuremmat hakitakustaukset. Hyötysuhtee kasvamie yhdellä prosettiyksiköllä perustelee 20 25 % kalliimma hakitahia varsi laajalla tehoalueella. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 3
Hitaat ( alle 500 r / mi ), suuritehoiset tahtimoottorit ovat harjallisia yleisiä paperitehtaide hiomoissa. Petrokemia teollisuude megawattiluokkaiset kompressorikäytöt ovat vastaavasti harjattoma tahtimoottori omiaisia käyttöjä räjähdysvaarallise ympäristö takia. Suuritehoisimmat moottorit, yli 10 MW, ovat lähes aia tahtimoottoreita. Syyä o loisteho sekä se, että oikosulkumoottori kostruoimie äi suurelle teholle o vaikeampaa häkkikäämityksee tuleva suure teho takia. Tahtimoottoria käyttämällä voidaa mekaaisesti ratkaista helpommi eräät raskaat käyttötapaukset, kute puuhakut ja suuret jauhimet. Syöttöjäite. Rakeeseikat rajoittavat piejäitemoottorie teho ylärajaksi.1500 kw. Vaikka suurjäitemoottori siäsä o piejäitemoottoria kalliimpi, o otettava huomioo tarvittava muutajateho, kojeistoje ja kaapeloii aiheuttamat kustaukset. Käytäössä ei yleesä esiiy alle 200 kw tehoisia moottoreita 6 kv jäitteellä, eikä alle 500 kw tehoisia moottoreita 10 kv jäitteellä. IEC- stadardit suosittelevat alarajoiksi 200 kw 6 kv:lla ja 1000 kw 10 kv:lla. 10 kv o suuri käytössä oleva moottoreide stadardijäite. Suurimpia moottoreita lukuu ottamatta moottori o sitä kalliimpi mitä suuremmalle jäitteelle se o tehty. Tämä johtuu vaikeammasta eristystekiikasta ja eristyste edellyttämästä suuremmasta tilasta. Tästä syystä myös pieitehoise suurjäitemoottori tehokerroi ja hyötysuhde tulevat suhteellise alhaisiksi Blokkimuutaja käyttö saattaa olla edullista, ku o kyse yhdestä suuresta moottorista, joka jäite o tällöi vapaasti valittavissa riippumatta laitokse jäitteestä. 18.2. Piejäitemoottori liittämie verkkoo Sähkölaitoksella o oikeus määrätä yläraja verkkoosa liitettävie moottoreide teholle sekä ataa muita tarpeellisiksi katsomiaa ohjeita. O huomattava, ettei ole syytä soveltaa äitä piejäiteverkkoja koskevia ohjeita, ku kyseessä ovat oma muutaja kautta yleisee suurjäiteverkkoo liitetyt ( teollisuus ) verkot. Tällaisissa verkoissa o suuretki oikosulkumoottorit käyistettävä esisijaisesti suoraa verkkoo. Rakeuste sähköaseuksia koskevat tekiset urakoitsijamääräykset suosittelevat piejäitekuluttajille seuraavia ohjeita. Piejäitekuluttajie moottoreide käyistysvirta ei saa saavuttaa ii suuria arvoja, että e vaikuttavat häiritsevästi valaistuksee tai muihi piejäitekuluttajie verkkoo liitettyihi kojeisii. Tämä ehto katsotaa yleisesti täytetyksi, mikäli piejäitemoottoria suojaava hitaa sulakkee imellisvirta ei ylitä tauluko 18.2a arvoja. Taulukko 18.2a. Piejäitemoottoria suojaava hitaa sulakkee suurimmat sallitut imellisvirta-arvot. Piejäiteverko laatu Avojohtoverkko Harvoi käyistettävät moottorit Riippukierrejohtoverkko Moottori vaiheluku 1 vaihe 3 vaihe 1 vaihe 3 vaihe Moottoria suojaava hitaa sulakkee imellisvirta A. Usei käyistettävät moottorit 10 10 16 25 10 25 25 63 Kaapeliverkko 1 vaihe 3 vaihe 25 63 63 125 ABB: TTT-käsikirja 2000-07 4
Mikäli sähkölaitos sallii suurempie moottoreide liittämise verkkoo, se ataa tästä tietoja kysyttäessä. Samoi sähkölaitos ilmoittaa, mille verko osille rajoitukset ovat yllä maiittua akarammat. Poikkeuksista sähkölaitokse määräyksistä o sovittava sähkölaitokse kassa tapauskohtaisesti. Piejäitemoottori liitetää verkkoo tarkoituksee sopivilla liitätälaitteilla, kute moottorisuojakytkimet, moottorisuojakotaktorit, suuavaihtokytkimet, tähtikolmio- kytkimet, apaluvuvaihto- kytkimet je. 18.3. Moottoreide käyistys Moottori käyistys riippuu moottori kehittämästä väätömometista T m, kuormitukse aiheuttamasta vastamometista T 1, moottori akselille redusoidusta hitausmometista J tot ja pyörimisopeude muutoksesta aikayksikössä eli kiihtyvyydestä d / dt d T m T 1 J t o t. (2) d t 18.3.1. Oikosulkumoottori käyistysaja laskemie Kuormittamattoma moottori käyistysaika o moottorille omiaie vai verkkojäitteestä riippuva suure. Ku moottori, joka väätömometi riippuvuus pyörimisopeudesta tuetaa o yhdistetty työkoeesee, joka vastamometti ja hitausmometti tuetaa, voidaa käyistysaika likimääräisesti laskea jakamalla käyistysaika osii, joilla voidaa olettaa momettierotukse T m - T 1 pysyvä vakioa. Tää aikaa pysyy myös kiihtyvyys vakioa. Edellä oleva yhtälö muuetaa muotoo kgm 2 r mi1 J t o t t 0,105 s. (3) T m Nm T Nm 1 Esimerkki: Oikosulkumoottori, joka imellisteho o 75 kw ja pyörimisopeus 1475 r / mi käyistää kompressori, jolla o kuva 18.3a mukaie vastamomettikäyrä. Kompressori pyörimisopeus o 300 r / mi ja hitausmometti J 1 = 32 kgm 2. Moottori hitausmoretti o J m = 0,92 kgm 2. Mekaaise välitykse hitausmometti jätetää huomioo ottamatta. Moottori imellismometti o Nm = 485 Nm T 9,55103 75. 1475 Kompressori hitausmometti redusoidaa moottori akselille ja lisätää moottori hitausmomettii. 1 m 2 J 1 300 1475 2 32 k g m 2 1,30 k g m 2 J tot = J m + J = 0,92 [kgm 2] + 1,30 [kgm 2 ] = 2,22 [kgm 2 ] ABB: TTT-käsikirja 2000-07 5
. Luku 18: Sähkömoottorikäytöt T /T /% 300 T m /T /%= f(/ s /%) 200 100 130% 140% 150% 165% 225% T l /T /%= f(/ s /%) 0 0 20 40 60 80 100 / s /% KUVA 18.3a. Momettierotukse T m - T 1 riippuvuus pyörimisopeudesta. Kiihdytystapahtuma jaetaa viitee 300 r / mi käsittävää osa alueesee ja kuvasta 18.3a voidaa lukea kiihdyttävä momettierotus suhteessa imellismomettii. Eri osa-alueide kiihdytysajat ovat. 2,22 300 0 300 r / mi, t 1 0,105 0,11s 1,3 485 2,22 300 300 600 r / mi, t 1 0,105 0,10 s 1,4 485 2,22 300 600 900 r / mi,t 1 0,105 0,10 s 1,5 485 2,22 300 900 1200 r / mi,t 1 0,105 0,09 s 1,65 485 2,22 275 1200 1475 r / mi, t 1 0,105 0,06 s 2,25 485 Kokoaiskäyistysaika, t = 0,11s + 0,10s + 0,10s + 0,09s + 0,06s = 0.46 s Useimmite riittää käyistysaja laskemie esitetyllä tarkkuudella. Yleesä tarvitaa arvio käyistysaja suuruusluokasta, jotta voitaisii päätellä, oko vakiomoottori tarkoituksee sopiva ja oko ylivirtasuojausratkaisu oikea. Tavallisesti jäähtyyt vakiomoottori kestää 6 8 s pituise käyistykse. Suuri vastamometti suure hitausmometi kassa voi johtaa erikoisjärjestelyihi, erityisesti, jos moottoria o käyistettävä usei. 18.3.2. Jäitteealeema oikosulkumoottoria käyistettäessä Käyistysvirta o moottori käyistykse aikaa ottama virta. Se suuruus o jokaiselle oikosulkumoottorille omiaie arvo, joka o työkoeesta riippumato. Se pieetyy verkkojäittee aletuessa, jolloi vastaavasti moottori kehittämä väätömometti pieeee ja käyistysaika piteee. Käyistysvirta o tavallisesti 5 7 kertaa moottori imellisvirta. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 6
.. Luku 18: Sähkömoottorikäytöt Käyistyshetkellä saattaa käyistysvirra esimmäie virtahuippu saavuttaa lähes 2 2- kertaise arvo. Käyistykse aikaie jäittee aleema riippuu käyistysvirrasta ja verko oikosulkutehosta. Jos halutaa rajoittaa käyistyksessä sytyvä verko jäittee aleema,u, arvoo 10 % tai 15%, voidaa kuvasta 18.3b lukea suuri sallittu moottori imellisteho verko oikosulkuteho fuktioa, ku käyistysvirra I s suhde moottori imellisvirtaa I o 5 ja 7. Moottori imellisteho P [kw] 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 10 20 30 40 50 Verko oikosulkuteho S k [MVA] a b c d U 1v Z k = X k U hv I s = k I U v P a),u = 15 %, I s /I = 5 b),u = 15 %, I s /I = 7 c),u = 10 %, I s /I = 5 d),u = 10 %, I s /I = 7,u = jäitteealeema %:a KUVA 18.3b. Verko jäittee aleema oikosulkumoottoria käyistettäessä. Usei voidaa esiöverkkoa pitää jäykkää, jolloi jäittee aleema määräytyy pelkästää syöttävä muutaja impedassi mukaa. Suuri sallittu jäitteealeema riippuu muutajaa liitetyistä muista kuluttajista. Erikoisesti o otettava huomioo moottoreide liitätälaitteide tarvitsemat apujäitteet. 18.3.3. Tähti-kolmiokäyistys Käyistysvirra aiheuttamaa jäittee-aleemaa voidaa pieetää käyttämällä tähtikolmiokäyistystä eli Y / D käyistystä Tällöi moottori käyistetää käämie ollessa tähtee kytkettyä ja ku imellie pyörimisopeus saavutetaa, vaihdetaa kytketä kolmioo. Käyistysvirta tähtikytkeässä o. 30 % vastaavasta virrasta kolmiokytkeässä eli oi 1,5 2,1 kertaa kolmioo kytkety moottori imellisvirta Vastaavasti o käyistysmometti tähtikytkeässä 25 % siitä mitä se o kolmiokytkeässä, jote Y / D käyistystä harkittaessa o vastamometi suuruus käyistettäessä tarkistettava. Ku moottori irrotetaa verkosta tähtikytkeässä, ei käämie jäite häviä vä!ittömästi moottorista, vaa se vaimeee aikavakiolla, joka o 0,1... 0,3 s. Ku D- kotaktori jällee kytkee moottori verkkoo, saattavat pahimmassa tapauksessa verkkojäite ja moottorikäämie jäite olla vastakkaisvaiheisia ja suuri kytketävirtapiikki esiityy jakso pari aikaa. Jos D- kotaktori kelajäite otetaa moottori syötöstä, saattaa virtapiikki aletaa kelajäitettä ii paljo, että D- kotaktori päästää ja pumppaamista esiityy. Tämä pumppaamie o sopivilla vastatoimepiteillä torjuttava. Verkkojäittee kaalta tällä ruutama jakso kestävällä ylimeoilmiöllä ei ole merkitystä siihe etuu verrattua, mikä Y / D käyistyksellä saavutetaa heikossa verkossa useita sekuteja kestävässä käyistyksessä. Kuva 18.3c esittää moottoria käyistettäessä sytyvät jäittee aleemat verkossa, jota syöttää piei muutaja ja pitkähkö kaapeli. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 7
,u ma /% 70 60 50 40 30 20 10 16mm 2 25mm 2 35mm 2 50mm 2 70mm 2 120mm 2 15 kw moottori 100 kva muutaja AMKA kaapeli 0 0 0,5 1,0 1,5 L / km KUVA 18.3c. Esimerkki heikossa verkossa sytyvistä jäittee aleemista. 18.3.4. Tahtimoottori käyistys Tahtimoottori käyistetää periaatteessa oikosulkumoottori tavoi apapyörä häkkikäämitykse tai massiiviste apoje ataessa käyistysmometi. Käyistysvirta imellisjäitteellä o 3 6 I pieetye suoraa verraollisesti jäitteesee. Moottori suora käyistys verkkoo o laitteistoltaa yksikertaie. Moottori väätömometti o tällä käyistystavalla suuri, mutta haittaa o suuri käyistysvirta. Kuva 18.3d o esimerkki suorasta käyistyksestä vakiomagetoiilla. Moottori M1 liitetää kiskoerottime ja pääkatkaisija kautta verkkoo. Ylivirtareleet F0 toimivat suojia ja katkaisija ollajäitelaukaisu tai alijäiterele K0 estää käyistykse ja moottori käytö alijäitteisessä verkossa. Magetoimisteho otetaa omakäyttöverkosta diodisillalla G1, kotaktori, muutaja ja varokkeide kautta. Valvotarele K4 laukaisee pääkatkaisija Q0, ku asetettu magetoimisjäite alitetaa. Kettäkatkaisija K2 lisäksi magetoimispiirissä o tyristorikytki A1. Käyistykse ajaksi ohjataa diodi ja tyristori rialla oleva kotaktori kiii, jolloi magetoitikäämi muodostaa suojavastukse R11 kassa suljetu virtapiiri. Vastus R11 rajoittaa magetoimispiiri jäitettä käyistykse aikaa ja lisää käyistysmomettia lähellä tahtiopeutta. F2 K1 T2 F3 3 ~ + G1 R4 K2 A1 R1 A2 A3 3 ~ Q1 Q0 T0 T1 U< K0 F0 I > K4 R11 M ~ M1 KUVA 18.3d. Tahtimoottori suora käyistys vakiomagetoiilla. Normaalissa käyttötilateessa tyristorikytki ja vastus R11 toimivat magetoimiskäämi ylijäitesuojaa moottori pudotessa tahdista tai kettäkatkaisija auetessa. Tällöi ABB: TTT-käsikirja 2000-07 8
diodi sulkee virtapiiri roottoripiirii idusoituee jäittee egatiivisella ja tyristori positiivisella puoliaallolla. Moottori automaattie käyistys saa tapahtua, jos alijäiterele K0 o vetäeeä ja suojalaitteilla o apujäite. Kotaktori K1 sulkeuduttua valvotarele K4 toteaa magetoitijäittee riittävyyde ja ohjaa pääkatkaisija Q0 kiii. Käyistykse aikaa tahdistus- ja tahdistaputoamisrele A2 tutee roottorivirra taajuude. Ku taajuus o pieetyyt alle viiveaikaa t 1 vastaava taajuude ( kuva 18.3e ), o opeus riittävä lähellä tahtiopeutta ja tahdistus tapahtuu viiveaja t 2 kuluttua. Ajat t 1 ja t 2 o asetettu site, että moottori saa kettäkatkaisi ja kytkiessä magetoii suurimma tahtii vetävä mometi, koska magetoii kytketähetki o oikea. U sivuvastus U Ir t 1 t 2 U Ir = magetoitivirra imellisarvoa vastaava sivuvastukse jäite t KUVA 18.3e. Tahdistus ja tahdistaputoamisrelee viiveajat. Tahdistus- ja tahdistaputoamisrele toteaa tahdistumise. Jos moottori putoaa tahdista, toteaa tahdistus- ja tahdistaputoamisrele sivuvastukse jäitteesee ilmestyee vaihtokompoeti, Tämä hetkellisarvo ylittäessä asetellu liipaisutaso ( kuva 18.3f ) rele toteaa tahdistaputoamise ja ylitykse toistuessa asetetu kertamäärä tapahtuu laukaisu. Moottori voi täte tahdistua uudellee ee laukaisua. U sivuvastus Liipaisutaso Liipaisutaso asettelualue t KUVA 18.3f. Tahdistus- ja tahdistaputoamisrelee liipaisutaso asettelualue. Erikoistapauksissa, kute hakkumoottoreilla voidaa käyttää häkkikäämitykse suojaa A3, joka suorittaa laukaisu, jos moottori lähtee käytii liia hitaasti, se kokoaiskäyistymisaika o liia pitkä tai moottoria o käyistetty liia tiheästi. Muutajakäyistyksessä käyistysvirta ja käyistysmometti pieeevät moottori saama jäittee suhteessa.tätä käyistystapaa käytetää suurilla moottoreilla ja/ tai heikoissa verkoissa. Kuvassa 18.3g o esimerkki muutajakäyistyksestä, ku magetoimisvirta o tyristoriohjattu. Käyistysmuutaja T3 tähtipistekatkaisija Q5 o käyistykse alussa kiii. Moottori saa pääkatkaisija sulkeutuessa muutaja muutosuhtee edellyttämä jäittee. Pyörimisopeude saavutettua lähes tahtiopeude aukeaa tähtipistekatkaisija ja muutaja käämit toimivat kuristimia. Moottori saa edellistä suuremma jäittee. Lopuksi sulkeutuu katkaisija Q4 ja moottori saa täyde kiskojäittee. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 9
F2 K1 T2 3 ~ R12 + G1 R4 K2 A1 R1 A2 A3 3 ~ Q1 Q0 Luku 18: Sähkömoottorikäytöt T0 T1 U< K0 F0 I > Q4 T3 K4 R11 M ~ M1 Q5 KUVA 18.3g. Tahtimoottori muutajakäyistys, jossa o aseteltava magetoiti. Magetoimisvirta o aseteltavissa tyristoriohjaukse avulla. Magetoimisvirra suuruus asetellaa vastuksella R 12. Kuva 18.3d tapaukse käyistysehtoje lisäksi tulee yt vastukse R 12 olla maksimimagetoimisvirtaa edellyttävässä aseossa sekä tähtipistekatkaisija Q5 kiii. Muutaja o kytkettyä vai käyistykse aja, eikä se heikeä hyötysuhdetta käyttötilateessa. Magetoii järjestely o staattori syötöstä riippumato ja magetoiti voi muutajakäyistyksessäki olla vakio kute kuvassa 18.3d. Käyistyskuristime käyttö o eräs tapa pieetää käyistysvirtaa pieetämällä moottori apajäitettä. Verko virta pieetyy jäittee suhteessa ja käyistysmometti jäittee eliöö verraollisea. Blokkimuutaja, jota käytetää sovittamassa jäitettä, voidaa mitoittaa käyistykse asettamie vaatimuste mukaa. Harjattoma tahtimoottori kytkeästä o esimerkki kuvassa 18.3h. 3 ~ 3 ~ F2 Q1 T1 K1 T2 + + G1 R 9 A4 R 10 M4 G4 G M ~ ~ V2V3 KUVA 18.3h. Harjattoma tahtimoottori muutajakäyistys vakiomagetoiilla. V1 Q0 T0 Q4 M1 U< K0 F0 I > Q5 T3 ABB: TTT-käsikirja 2000-07 10
Eroa harjallisee moottorii ovat magetoitikoe M4 ja moottori mukaa pyörivät diodisilta G4, suojavastus R10 sekä kettäkatkaisijaa vastaava kytkityristori V1 ohjauspiireiee A4. Ku roottorivirra taajuus o riittävä piei, sytytetää tyristori V1. Magetoimisjäite o kuvassa 18.3h vakio, mutta säädettävyyde järjestämie tyristorisilla avulla o halvempaa kui harjallisella moottorilla, koska tarvittava tyristorisilla teho o piei. 18.4. Säädettävät vaihtosähkömoottorikäytöt 18.4.1. Oikosulkumoottori opeudesäätö, taajuusohjattu oikosulkumoottorikäyttö ja stadardimoottori omiaisuudet Oikosulkumoottori o yleisi teollisuudessa käytetty sähkömoottori. Tämä valta- asema saavuttamisee ovat vaikuttaeet moottorityypi eriomaiset omiaisuudet, joista tärkeimmät ovat: Yksikertaie ja vakka rakee. Käyttäjä kaalta tämä merkitsee halpaa hakitahitaa ja korkeaa luotettavuutta. Hyvä hyötysuhde ja pieet huoltokustaukset. Käyttökustaukset muodostuvat alhaisiksi. Soveltuvuus vaativii ympäristöolosuhteisii. Oikosulkumoottorit ovat epätahtikoeita, joide pyörimisopeus riippuu kuor m ittavasta väätömometista. Pyörimisopeudelle voidaa kirjoittaa yhtälö f 1 = s, (1) p jossa f 1 = syöttötaajuus, p = moottori apapariluku,, = absoluuttie jättämä, s = f 1 / p = tahtiopeus. Ku moottoria syötetää vakioa pysyvällä jäitteellä ja taajuudella, eikä lämpötila vaihteluita oteta huomioo, riippuu sytyvä väätömometti vai jättämästä, ( kuva 18.4a ). Positiivisella jättämällä oikosulkukoe toimii moottoria ja egatiivisella jättämällä geeraattoria. Pyörimissuuta vaihdetaa muuttamalla syöttävä jäittee vaihejärjestystä. Myös oikosulkumoottori ottama vaihevirta riippuu samoje oletuste ollessa voimassa pelkästää jättämästä. Tahtiopeudella pyörivä moottori ottaa verkosta vai magetoitivirra. Ku jättämä kasvaa ollasta kumpaa suutaa tahasa, virta alkaa kasvaa voimakkaasti. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 11
T/T 5 I I 4 3 T p 2 1 T/T = f( ) s, I I = f( ) s 0 0 0,5 1 1,5, p -1 f, 1p p < > f 1 p -2 -T p -3 = p s f1 KUVA 18.4a. Tyypilliset oikosulkumoottori väätömometit T ja virta I, ku syöttöjäite ja taajuus f 1 ovat vakioita. Stadardioikosulkumoottoreide huippumometti o 2 3- kertaie jatkuvasti sallittavaa väätömomettii eli imellisväätömomettii verrattua. Positiivie ja egatiivie huippumometti sytyvät moottori sähköisistä arvoista riippuvilla jättämillä, h. Oikosulkumoottori tehokas käyttö edellyttää jättämä pitämistä pieeä kapealla alueella, h +, h. Tästä syystä oikosulkumoottori pyörimisopeude ohjaus toteutetaa parhaite taajuutta portaattomasti muuttamalla. Nimellisjättämä o tavallisesti 1... 4 % imellisopeudesta ja riippuu lähiä moottori koosta ( taulukko 18.4a ). Taulukko 18.4a. Tyypillisiä arvoja eri tehoisille 4-apaisille 400 V oikosulkumoottoreille. Nimellisteho kw 5,5 37 90 200 Nimellisopeus r/mi 1450 1480 1483 1486 Nimellisjättämä % 3,3 1,3 1,1 0,9 Jäitehäviö staattoriresistassissa V 13,0 4,6 3,3 2,2 Väätömometi muutokse aikavakio ms 14 41 59 89 18.4.2. Oikosulkumoottori taajuusohjattua Taajuusmuuttajakäytöissä käytetää oikosulkumoottoria tavallisesti huippumomettie välisellä alueella. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 12
Moottori yksivaiheisesta sijaiskytkeästä ( kuva18.4b ) voidaa laskea mometille T, huippumometille T h ja sitä vastaavalle jättämälle, h lausekkeet. Seuraavassa oletetaa, ettei vaihevirra I 1, suuruus vaikuta jäitteesee U @. T 3 pu δ v jossa 2 ω 1 ' 2 R 1 U 2 1 p 2 R s 2 X 2 s 2σ0 ω 1 R 2 s R 2 1 2 s X 2 2σ0, (2) U δv = ilmavälivaihejäite, U 1 = syöttöjäittee pääjäite, ω 1 = syöttöjäittee kulmaopeus, p = apapariluku, s = suhteellie jättämä, R 2 = roottoripiiri redusoitu vaiheresistassi ja X 2σ0 = roottoripiiri redusoitu vaihereaktassi suhteellise jättämä s arvolla 1. Moottori huippuväätömometti T h ja sitä vastaava jättämä s h voidaa laskea yhtälöstä. 2 p U 1 T h 2 ω 1 X 2 σ 0, (3) R 2 s h. (4) X 2 σ 0 Yhtälössä ( 4 ) resistassi ja reaktassi ovat redusoimattomia, todellisia roottorikäämi arvoja. Vakiovuoalue Ku halutaa moottori omiaisuuksie pysyvä samalaisia taajuude muuttuessa, tulee moottori momettikäyrä säilyä muodoltaa muuttumaomaa. Momettikäyrä määrittelevät huippumometti T h ja huippujättämä, h, jota vastaa suhteellie jättämä s h. Nämä pysyvät vakiosuuruisia, jos moottori ilmavälivuo ( U @ /M 1 ) pidetää samaa eri taajuuksilla ja kuormituksilla. Sijaiskytkeässä tämä merkitsee magetoitivirra I m pitämistä vakiosuuruisea. Vakiovuoalueella, joka jatkuu ollaopeudesta imellisopeutee, ilmavälivuo pyritää pitämää vakioa. Suurella osalla alueesta tähä päästää pitämällä syöttöjäittee U 1 ja taajuude f 1 suhde vakioa. Tavallisesti moottori imellistaajuudella f liitijäite säädetää imelliseksi U ja suhde o site määrätty. Tällä suhteella moottori ataa pieimmillä tehohäviöillä parhaa väätömometi. Pieillä syöttötaajuuksilla kuluttaa staattoriresistassi R 1 ( kuva 18.4b ) merkittävä osa syöttöjäitteestä. Tällöi ilmavälijäite U δ jää haluttua pieemmäksi Resistassi R 1 vaikutus voidaa kompesoida ostamalla pieillä taajuuksilla syöttöjäitettä lieaarise U δ /f 1 käyrä yläpuolelle ( kuvat 18.4c ). Tarvittava kompesoiti, s. IR- kompesoiti, o sitä pieempi, mitä suurempi moottori o kyseessä ( taulukko 18.4a ). Toisaalta kompesoiti o hyvä tehdä riippuvaiseksi kuormituksesta. Jos väätömometi tarvetta ei ole, jäitettä ei kaata ostaa. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 13
Vakiovuolla toimittaessa kutaki väätömomettia vastaa taajuudesta riippumatta aia sama vaihevirta. Sijaiskytkeässä magetoitivirta I m ja roottorivirta I 2 ovat vakiosuuruisia. Lisäksi roottorivirralla o syöttötaajuudesta riippumatta sama vaihesiirto ilmavälijäitteesee U @ ähde. I 1 R 1 X 1I X' 2I R' 2 I m I' 2 U 1 U @ X m 1 - s s R' 2 KUVA 18.4b. Oikosulkumoottori yksivaiheie sijaiskytketä. R 1 = staattoriresistassi, R 2 = staattorii redusoitu roottoriresistassi, X 1σ = staattori hajareaktassi, X 2σ = staattorii redusoitu roottori hajareaktassi, X m = magetoitireaktassi eli pääreaktassi, I 1 = vaihevirta, I m = magetoitivirta, p = moottori apapariluku, I 2 = staattorii redusoitu roottorivirta, U 1v = vaihejäite, U @ = ilmavälijäite, M 1 = syöttöjäittee kulmaopeus 2 F f 1, M 2 = roottorijäittee kulmaopeus 2 F p, = 2F f 2, U/U 1,0 0,8 0,6 0,4 Vakiovuoalue Ketäheikeysalue 0,2 IR - kompesoiti 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 f/f KUVA 18.4c. Syöttöjäittee ohjaus ja esimerkki IR- kompesoiista. Ketäheikeysalue Nimellisopeude yläpuolella syöttöjäite pidetää imelliseä ( kuva 18.4c ). Tästä johtuu että ilmavälivuo pieeee käätäe verraollisea taajuutee. Huippumomettia vastaava jättämä o se sijaa lähes vakio. Momettikäyrä madaltumisesta johtue määrättyä ABB: TTT-käsikirja 2000-07 14
kuormitusmomettia vastaava jättämä o ketäheikeysalueella suurempi kui vakiovuoalueella. Ketäheikeysalueella magetoitivirta I m, aleee käätäe verraollisea taajuutee. Tästä syystä kuormittamattoma moottori vaihevirta laskee selvästi taajuude mukaa Kuormitetussa moottorissa roottoripiiri tehokertoime ( kuva 18.4b ) takia roottorivirralla I 2 o taipumus kasvaa. Magetoitivirra pieetymie ja roottorivirra kasvu vaikuttavat toisiaa vastaa. Vakiovirralla moottori kehittää site ketäheikeysalueella l ikimai vakioteho. Kulleki moottorille omiaisella taajuudella (. 1,4 f 1,6 f ) huippumometti o laskeut ii alas, että saavutettavaa jättämää joudutaa rajoittamaa. Rajoitukse määrää kippausvaara, eikä virra suuruus. Tällöi moottorista ei voida ottaa eää vakiotehoa. Saavutettava väätömometti Oikosulkumoottori käyistetää parhaite ostamalla taajuutta ii, että jättämä pysyy koko aja huippujättämää pieempää. Tällä tavoi irrotusmometti o mahdollista saada imellismometi suuruiseksi ylimitoittamatta taajuusmuuttajaa. Tällaie käyistys edellyttää, että taajuusmuuttaja miimitaajuus o 0,5 2 Hz käytetystä moottorikoosta riippue ja että käytetää täydellistä IR- kompesoitia. T Vakioväätömometti Vakioteho T p T p = f(f/f ) P = f(f/f) T = f(f/f ) 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 f/f KUVA 18.4d. Vakiovirralla moottorista saatava mometti ja teho. Ku IR- kompesoitia ei käytetä ja koeesee voidaa syöttää vai imellisvirra suuruie virta, moottori kehittämä käyistysmometti o stadardimoottoreilla tavallisesti 45 55 % imellismometista. Saavutettavaa käyistysmomettii ei tässä tapauksessa moottori koolla tai lämpötilalla ole suurta vaikutusta. Vakiovuoalueella suurimma mometi rajoittaa tavallisesti taajuusmuuttaja ( kuva 18.4d ). Jos taajuusmuuttaja ylimitoitetaa, saadaa moottorista imellismomettia suurempi mometti. Ku taajuusmuuttaja imellisvirta o hiema suurempi kui moottori imellisvirta, sytyvä väätömometti o likimai kaava 5 mukaie: I T T T, (5) I m jossa I T = taajuusmuuttaja atama virta, I m = moottori imellisvirta ja T = moottori imellisväätömometti. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 15
Jos moottorista halutaa ottaa huomattavasti imellismomettia suurempi väätömometti, tarvittava virra ja taajuusmuuttaja suuruus ei ole yhtä helposti määritettävissä. Esiäki moottori iduktassit pieeevät voimakkaasti mageettipiirie kyllästymise takia, jos moottorii syötetää suuri ylivirta. Iduktassie pieeemie rajoittaa useide taajuusmuuttajie kykyä ataa perusaaltovirtaa. Toisaalta pieemmä moottori iduktassit ovat suuremmat kui taajuusmuuttaja kokoluokkaa oleva moottori. Kaikissa tapauksissa o kuiteki moottori huippumometti ylärajaa suurimmalle sallitulle väätömometille. Kippausvaara takia o lisäksi varattava tietty reservi. Nyrkkisäätöä voidaa pitää, että 2 / 3 T h o suuri sallittu väätömometi yläraja. Huippumometi T h suuruus aetaa moottoriluetteloissa. Pitkäaikaisesti moottoria voidaa kuormittaa vai moottori termistä kuormitettavuutta vastaavalla määrällä. Taajuusohjattu oikosulkumoottorikäyttö voi, ellei puhalli ole esteeä, moottori puolesta toimia eljässä kvadratissa ( kuva 18.4e ). Siirtymie geeraattoripuolelle o joustavaa, koska magetoitivirra tai muu virra suutaa ei tarvitse käätää, vaa siirtymie saadaa aikaa muuttamalla jättämä egatiiviseksi. Tämä merkitsee syöttötaajuude aletamista pieemmäksi kui todellie pyörimisopeus edellyttäisi. Pyörimissuua vaihto tehdää elektroisesti. Geeraattorikäyttö T/T 2 Moottorikäyttö 1-1,5-1 -0,5 0,5 1 1,5-1 / s Moottorikäyttö -2 Geeraattorikäyttö KUVA 18.4e. Oikosulkumoottori momettikäyriä taajuude fuktioa. Jatkuvassa tilassa moottori atama väätömometti riippuu jättämästä. Muutostilateissa, esim. syöttötaajuude kasvaessa äkillisesti ja pyörimisopeude pysyessä vakioa, mometti siirtyy uutta jättämää vastaavaa arvoo tietyllä moottorista riippuvalla aikavakiolla. Tämä aikavakio o sitä suurempi, mitä suurempi o moottori imellisteho. Pyörimisopeustarkkuus. Useimmissa tapauksissa oikosulkumoottori pyörimisopeutta ohjataa ilma takometria. Näiki päästää moesti riittävää opeustarkkuutee, koska oikosulkumoottori momettikäyrä o jyrkkä, ts. suurikaa kuor mitusmometi muutos ei aiheuta suurta muutosta jättämässä. Jättämä takia todellie pyörimisopeus o taajuusmuuttajalla ohjattavaa tahtiopeutta f 1 / p pieempi. Ohjaukse ja todellise pyörimisopeude välie erotus (, = jättämä ) riippuu mm. moottori koosta, kuormituksesta ja käytilämpötilasta. Tiettyä kuormitusmomettia vastaava opeusvirhe, ähdää moottori momettikäyrästä. Ku kuormitusmometti T mek o huippumomettii ähde suhteellise piei, voidaa jättämää arvioida imellisjättämä, ja imellismometi T avulla seuraavasti. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 16
Luku 18: Sähkömoottorikäytöt T,ku f f, (6) T T f T f, ku f f, (7) jossa, = imellistaajuudella syötety moottori tahtiopeude ja imellispyörimisopeude erotus, f = syöttötaajuus. Nimellislämpötilassa oleva moottori roottoriresistassi R 2 o oi puolitoistakertaie kylmä moottori resistassii verrattua. Tästä syystä kylmä moottori jättämä o. 60 % vastaavasta imellislämpötilassa oleva moottori jättämästä. Parempaa pyörimisopeude tarkkuutee pyrittäessä o käytettävä opeude mittausta tai säätöä. Säädetyissä käytöissä taajuusmuuttajakäyttö ei eroa merkittävästi esim. tasavirtakäytöstä. Säädö tarkkuude määrää pääasiassa käytetty pyörimisopeusaturi. 18.4.3. Taajuusmuuttajavaihtoehdot Taajuusohjatuissa oikosulkumoottorikäytöissä käytetää välipiirillä varustettuja taajuusmuuttajia. Tällaie taajuusmuuttaja muodostuu kuva 18.4f mukaisesti el jästä osasta. Verko puolella taajuusmuuttaja esimmäiseä osaa o tasasuutaaja. Välipiirissä se atama sykkivä tasajäite suodatetaa LC- alipäästösuodattimella tai muutetaa tasavirraksi tasoituskuristimella. Viimeiseä osaa o vaihtosuutaaja, joka muodostaa välipiiri tasasähköstä halutu taajuista vaihtosähköä. Ohjausyksikkö huolehtii taajuusmuuttaja tarkoituksemukaisesta toimiasta. Välipiiri Tasasuutaaja Vaihtosuutaaja Ohjausyksikkö KUVA 18.4f. Taajuusmuuttaja lohkokaavio. Välipiiri raketee perusteella taajuusmuuttajat jakautuvat kahtee päätyyppii. Välivirtapiiri muodostuessa pelkästä tasoituskuristimesta taajuusmuuttajaa imitetää tasavirtavälipiirillä varustetuksi ( kuva 18.4g a). Tämä taajuusmuuttaja toimii virtalähteeä, joka syöttää moottorii sellaise virra, että moottori avoissa o haluttu jäite. Virra amplitudi määrätää ohjatussa tasasuutaajassa tai tasasähköpiirii sarjaa kytketyllä tasavirtakatkojalla. Tasavirtavälipiirillä varustettu taajuusmuuttaja o tarkoitettu yksittäismoottorikäyttöihi. Vaihtosuutaaja toimitaperiaatteesta johtue tämä taajuusmuuttaja käyttö ketäheikeysalueella vaatii erikoistoimepiteitä. Lisäksi taajuusmuuttajaa kytkettävä moottori imellisteho tulee kuulua taajuusmuuttaja määräämälle kapealle tehoalueelle, koska moottori käämitys kuuluu oleellisea osaa taajuusmuuttaja kommutoitipiireihi. Taajuusmuuttajia, joide välipiirissä o LC- alipäästösuodati, kutsutaa tasajäitevälipiirillä varustetuiksi. Näissä taajuusmuuttajissa lähtöjäittee amplitudia säädetää joko välipiiri jäitettä säätämällä (kuvat 18.4g b ja c ) tai muuttamalla lähtöjäittee pulssikuviota ( kuva 18.4g d ). Tätä pulssikuvio muuttamista kutsutaa pulssileveysmoduloiiksi ABB: TTT-käsikirja 2000-07 17
( PWM ). Tasajäitevälipiirillä varustetut taajuusmuuttajat soveltuvat yksittäis- ja moimoottorikäyttöihi. 3~ 3~ 3~ 3~ L L C L C L C M 3~ M 3~ M 3~ a) b) c) d) KUVA 18.4g. Taajuusmuuttajavaihtoehdot. a ) Tasavirtavälipiiri, b ) Ohjattu tasajäite, c ) Tasajäittee ohjaus katkojalla, d ) PWM- taajuusmuuttaja PWM- taajuusmuuttaja o yleiskäyttöisi esitetyistä vaihtoehdoista. Se eroaa ohjatulla tasajäitevälipiirillä varustetuista tyypeistä mm. verkkovaikutuksiesa ja säätöopeutesa suhtee. Ohjatulla välipiiri tasajäitteellä varustetuissa taajuusmuuttajissa jäittee säädö tapahtuessa välipiiri jäitettä säätämällä, jää säätöopeus huooksi, koska jäittee muuttuessa joudutaa varaamaa tai purkamaa välipiiri suurta kodesaattoria. PWM- taajuusmuuttajassa säätöopeus o suuri, koska jäittee säätö tapahtuu vaihtosuutaajassa. PWM- taajuusmuuttaja ottaa verkosta diodisiltasa asiosta lähes yksiomaa pätötehoa. Taajuusmuuttajat, joissa jäitettä ohjataa syöttöverkkoo kytkety verkkokommutoidu suutaaja avulla, kuluttavat myös loistehoa. 18.4.4. PWM- taajuusmuuttaja verkko-omiaisuudet Verkkovirta PWM-taajuusmuuttajissa välipiiri tasajäittee suuruus o vakio. Normaalitapauksessa verkkoo liitetty tasasuutaaja o diodisilta. Kiiteä välipiirijäittee takia verkkovirra perusaallo tehollisarvo o suoraa verraollie moottori ottamaa pätötehoo. Vakiovastamometilla pätöteho pieeee pyörimisopeude laskiessa suoraa verraollisea pyörimisopeutee. Tällöi pieeee myös taajuusmuuttaja ottama verkkovirta, vaikka moottori vaihevirta pysyyki vakiosuuruisea. Tasasähkökäyttö ottaa suuremma verkkovirra kui PWM- taajuusmuuttaja ( kuva 18.4h ), koska tasavirtakäytöissä: a ) Nimellisopeudellaki tasasuutaaja jäite ( 440 V ) o pieempi kui diodisilla jäite ( 500 V ). b ) Pyörimisopeude laskiessa ja väätömometi pysyessä vakioa teho ja tasasuutaaja jäite laskevat suoraa verraollisia pyörimisopeutee. Tällöi verkkovirta pysyy vakioa. PWM- taajuusmuuttajassa tasasuutaaja jäite pysyy vakioa ja virta pieeee. PWM- taajuusmuuttajakäyttö selviää myös pieemmällä verkkovirralla kui suoraa verkkoo kytketty oikosulkumoottori. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 18 M 3~
I I Vakioväätömometti Vakioteho Luku 18: Sähkömoottorikäytöt 1,2 1,0 0,8 b) T w = T T w = T P = P 0,6 a) T w = 0,5 T b) P = 0,5 P 0,4 a) T w = 0,5 T 0,2 a) T w =0 P = 0 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 / KUVA 18.4h. PWM- taajuusmuuttaja ottama verkkovirta, ku vastamometti T mek o imel l ie, puolet imellisestä ja olla. Vertailu vuoksi esitetää myös samaa suorituskykyy pystyvä tasavirtakäytö verkkovirta: a ) PWMtaajuusmuuttaja b ) tasasähkökäyttö. Verko yliaaltovirrat Diodisilta o syöttöverko kaalta epälieaarie laite. Epälieaarisuus aiheuttaa taajuusmuuttaja verkkovirra säröytymise. Perustaajuise virra lisäksi verkkovirta sisältää f taajuiset yliaaltovirrat. f = f 0 = (6k±1) f 0, (8) jossa f = yliaaltovirra taajuus, = yliaallo järjestysluku, f 0 = verkkojäiee taajuus ja k = 1,2,3 Ideaalitapauksessa yliaaltoje suuruudet I ovat I = I 1 /, (9) jossa I = :s yliaaltovirta, I 1 = perusaaltovirra suuruus, N = yliaallo järjestysluku. Yliaaltovirrat ovat siis suoraa verraollisia perusaaltovirtaa. Kuva 18.4j omogrammista o luettavissa PWM- taajuusmuuttaja yliaaltovirtoje suuruudet ideaalitapauksessa eri pyörimisopeuksilla ja väätömometeilla tai tehoilla. Yliaaltovirrat ovat suurimmillaa imellisopeudella ja maksimimometilla. Vakiokuormitusmometilla pyörimisopeude laskiessa yliaaltovirrat pieeevät, koska perusaaltovirta pieeee. ABB: TTT-käsikirja 2000-07 19
I 1 (50)/I 1,0 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 I /I 1 0,2 0,1 0,01 0,005 0,002 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 T/T 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 P/P I 11 I 17 / I 5 I I 7 13 I 19 KUVA 18.4j. Nomogrammi, josta saadaa verkkovirra yliaaltovirra suuruus suhteessa moottori imellisvirtaa, ku pyörimisopeus ja teho tai väätömometti tuetaa. Esimerkki: Kuormitusväätömometti o 60 % imellisväätömometista ja pyörimisopeus 55 % imellispyörimiopeudesta. Kuika suuri o verkkoo lähtevä 7. eli taajuudeltaa 350 Hz yliaaltovirta? Oikeapuoleisesta alaeljäeksestä havaitaa teho oleva 33 % moottori imellistehosta. Piirretää akseli suutaiset suorat apuviivoille ja iistä edellee suorat vasemmapuoleisee yläeljäeksee. Suorie leikkauskohdasta luetaa 7. yliaaltovirra oleva suuruusluokaltaa alle 5 % moottori imellisvirrasta. Tasasähkökäytöt ja verkkokommutoidulla suutaajalla jäite- tai virtasäädetyt tasasähkövälipiirillä varustetut taajuusmuuttajat ottavat koko opeusalueella suuremma verkkovirra perusaallo kui samalla mometilla kuormitettu PWM- taajuusmuuttaja. Niipä iide syyttämät yliaaltovirratki ovat suuremmat kui PWM- taajuusmuuttajilla ( kuva 18.4k ). ABB: TTT-käsikirja 2000-07 20