Meranie na trojfázovom asynchrónnom motore Návod na cvičenia z predmetu Elektrotechnika

Transcript

1 Faulta eletrotechniy a informatiy T v Košiciach Katedra eletrotechniy a mechatroniy Meranie na trojfázovom asynchrónnom motore Návod na cvičenia z predmetu Eletrotechnia Meno a priezviso : Roční / št. supina: Dátum Hodnotenie

2 - - Ú v o d Trojfázový asynchrónny motor je jedným z najrozšírenejších striedavých točivých eletricých strojov. Svorovnica bežného asynchrónneho motora je usporiadaná podľa obrázu 3.1. Začiaty vinutí sú pripojené na svory 1, V1, W1, once vinutí na svory, V, W. Taéto usporiadanie umožňuje jednoduchým spôsobom zapojiť motor do trojuholnía, alebo do hviezdy. a) pripojenie cievo b) zapojenia vinutia c) zapojenie vinutia do hviezdy do trojuholnía Obr. 1 Svorovnica trojfázového asynchrónneho motora Podľa onštrucie rotora rozdeľujeme asynchrónne motory na : a) asynchrónne motory s otvou naráto otvu tvorí spravidla hliníová lieta spojená ruhmi naráto b) asynchrónne motory s otvou rúžovou trojfázové rotorové vinutie, toré je spojené obyčajne do hviezdy a vyvedené na rúžy. Rotorová svorovnica má tri svory, toré sú označené K, L, M. Výonové merania, toré vyonáme na trojfázovom asynchrónnom motore s otvou rúžovou, sú meraniami trojfázového výonu. Pri meraní výonu použijeme metódu dvoch wattmetrov v tzv. Arónovom zapojení. Štítové údaje trojfázového asynchrónneho motora :. Úlohy merania na trojfázovom asynchrónnom motore : 1. rčenie parametrov náhradnej schémy. Výpočet momentovej charateristiy Merania na trojfázovom asynchrónnom motore rúžovom Meranie odporov vinutí Odpory vinutí meriame presným ohmmetrom. Môžeme ich zmerať aj jednosmerným prúdom. V A metódou

3 - 3 - Meranie prevodu napätia (transformačného pomeru) Prevod napätia meriame pri rozpojenom rotore. Na statore je nominálne napätie, rotorové napätie meriame priamo na rúžoch rotora. Výpočet prevodu môžeme urobiť priamo zo štítových hodnôt. Prevod napätia (transformačný pomer) určíme : p 1N N Meranie v chode naprázdno Meraním v chode naprázdno určujeme pri nominálnom napätí 10 1N hodnoty prúdu I 10, príon naprázdno P 10 a účinní naprázdno cosφ 0. Z príonu naprázdno vypočítame straty naprázdno, toré tvoria straty v magneticom obvode (straty v železe) P Fe a straty mechanicé P mech. Ďalej vypočítame prvy priečnej vetvy náhradnej schémy X h a R Fe. Schéma zapojenia : Obr. Schéma zapojenia pre meranie v chode naprázdno Postup pri meraní : Asynchrónny motor v chode naprázdno je pripojený na trojfázové napätie a jeho hriadeľ je bez mechanicého zaťaženia M zat 0. Rotorové vinutie je na svorovnici spojené naráto. Natáčavým transformátorom postupne zvyšujeme napätie až do hodnoty približne 10 1N. Otáčy rotora sú v chode naprázdno blíze synchrónnym. Meriame združené napätie medzi fázami, v torých sú prúdové cievy wattmetrov, prúdy vo všetých troch fázach a príon naprázdno v Arónovom zapojení. Tabuľa nameraných a vypočítaných hodnôt : Tab.1 10 [V] I I V I W P I P II I 10 P 10 P j10 P 0 cosφ 0 [-] P Fe

4 - 4 - Vyhodnotenie : Prúd naprázdno: I + IV + IW I10 3 Príon naprázdno: P P + P Účinní naprázdno 10 I II cosϕ 0 P I 10 Príon naprázdno sa rozdelí na straty vo vinutí statora, mechanicé straty a straty v železe de P 0 P j10 + P m + P Fe P j10 straty vo vinutí statora 3.. Potom straty naprázdno de P 0 P m + P Fe P 0 P j10 P m straty mechanicé závisia od otáčo (určíme ich pri meraní celej závislosti P 0 f ( 10 ) v chode naprázdno. Pre 10 0 P mech 45 W) Straty v železe P Fe P Fe P 0 P m Meranie v stave naráto Meraním motora v stave naráto zisťujeme prúd statora naráto, príon motora naráto a účinní naráto. Schéma zapojenia je rovnaá ao pri meraní motora v chode naprázdno (pozri obr. ), avša rotor stroja je zabrzdený. Postup pri meraní: Statorové vinutie napájame súmerným zníženým napätím 100 z natáčavého transformátora. Pri tomto napätí je hodnota statorového prúdu. Tabuľa nameraných a vypočítaných hodnôt : Tab. K [V] I I V I W P I P II I P cosφ [-] Vyhodnotenie : Prúd naráto: I I + IV 3 + I W

5 - 5 - Príon naráto: Účinní: P P + P cosϕ I II P 3 I rčenie nominálneho prúdu naráto I N, t.j. prúdu, torý by tieol v statorovom vinutí motora v stave naráto pri menovitom napätí 1N : I N N 1 I rčenie parametrov náhradnej schémy asynchrónneho motora z merania naprázdno a merania naráto Úplná náhradná schéma asynchrónneho motora s otvou rúžovou je na obr. 3. R 1 X 1s X ' R s '/s u 1 i X h i Fe R Fe i 1 i 0 i ' Obr. 3 Náhradná schéma asynchrónneho motora Výpočet parametrov náhradnej schémy urobíme za týchto predpoladov: 1. rozptylové reatancie obidvoch vinutí sú približne rovnaé. V náhradnej schéme, torá odpovedá stavu naráto zanedbáme R Fe a X h, pretože ich hodnoty sú viacnásobne väčšie, ao ohmicé odpory a rozptylové reatancie vinutí (pozri obr. 4). 3. V náhradnej schéme, torá odpovedá chodu naprázdno uvažujeme rotorový prúd I 0 0, pretože rýchlosť stroja sa len minimálne odlišuje od synchrónnej otáčavej rýchlosti sĺz sa blíži nule (pozri obr. 5). Ohmicé odpory sme určili meraním, podobne aj prevod napätí R 1 R p Prepočítaný rotorový odpor R p R a) Výpočet rozptylových reatancií X 1σ a X σ ' z výsledov merania v stave naráto V náhradnej schéme naráto (obr.4) zanedbáme prvy priečnej vetvy náhradnej schémy. Ich hodnoty sú v asynchrónnom motore veľmi vysoé voči prvom pozdĺžnej vetvy. V reálnom asynchrónnom motore sú odpory a reatancie približne v pomere (10 100) ( )

6 - 6 - Náhradná schéma naráto je na Obr. 4 R 1 X 1 s X ' R ' s u 1 i 1 Obr. 4 Náhradná schéma naráto Z merania naráto pre 100 Impedancia naráto Z 3 I Celový odpor v stave naráto R R 1 + R Reatancia naráto X Z R Rozptylové reatancie podľa sa rozdelia rovnomerne X 1 X σ σ X b) Výpočet hlavnej reatancie X h a odporu R Fe z výsledov merania v chode naprázdno R 1 X 1 s X ' s R '/s i i Fe u 10 X h u i 0 R Fe i 10 i ' 0 0 Obr. 5 Náhradná schéma asynchrónneho motora naprázdno Z merania naprázdno pre 1N s uvažovaním P mech 45 W 10 I 10 cosφ 0 P 0 P Fe

7 - 7 - Impedancia naprázdno 10 Z0 3 I10 Reatancia naprázdno Hlavná reatancia X Z X h 0 0 sinϕ0 X 0 X 1σ Straty v železe môžeme vyjadriť vzťahom určiť i0 10 RFe P P Fe Fe P Fe 3 RFe I Fe. Po úprave môžeme odpor R Fe Hodnoty prvov náhradnej schémy sú prehľadne uvedené v Tab. 3 Tab. 3 Výpočet momentovej charateristiy M f(s) Z parametrov náhradnej schémy naráto môžeme vypočítať momentovú charateristiu trojfázového (m 3) asynchrónneho motora M f(s) pri nominálnom napätí. Moment asynchrónneho motora M m R 1 f ω1 m s R R ( ) X1 σ + X σ s Mechanicá uhlová rýchlosť pre synchrónne otáčy n 1 π n1 ω 1m 60 Vypočítané hodnoty momentu M f(s) pre N s desať percentným nárastom slzu sú v Tab. 4. 1f 0 V, f 1 50 Hz Tab. 4 s ( ) 0 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 M (Nm) Momentová charateristia motora pre nominálne napätie N je na znázornená na obr. 6.

8 - 8 - M MMAX MZ 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0,1 0 Obr. 6 Momentová charateristia asynchrónneho motora s