MERANIE NA ASYCHRÓNNOM MOTORE Elektrické stroje

Transcript

1 Technicá univerzita v Košiciach FAKLTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY Katedra eletrotechniy a mechatroniy MERANIE NA ASYCHRÓNNOM MOTORE Eletricé stroje Meno : Supina : Šolsý ro : Hodnotenie Dátum Podpis

2 - - Ú v o d 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.3.1 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. Na asynchrónnom motore s otvou rúžovou vyonáme merania, a urobíme teoreticé rozbory, toré rozdelíme do štyroch častí: 3.1 Merania asynchrónneho motora v chode naprázdno a v stave naráto 3. rčenie parametrov náhradnej schémy asynchrónneho motora 3.3 Zaťažovanie asynchrónneho motora 3.4 Výpočet momentovej charateristiy Všety merania vyonáme na trojfázovom asynchrónnom motore s otvou rúžovou, so štítovými údajmi: P N n N p f 1N I 1N N I N Transformačný pomer ( prevod napätí ) určíme : 1N a N Odpory vinutí asynchrónneho motora určené meraním: R 1f R f

3 - 3 - MERANIA NA TROJFÁZOVOM ASYNCHRÓNNOM MOTORE M e r a n i e v c h o d e n a p r á z d n o Meraním v chode naprázdno zisťujeme, ao sa mení prúd naprázdno I 1, príon naprázdno P a účinní naprázdno cosφ v závislosti na zmene napájacieho napätia 1. Z merania určíme pre nominálne napätie 1N : prúd naprázdno I 1, účinní naprázdno cosφ, straty v železe P Fe a mechanicé straty P mech. Schéma zapojenia : Obr.3. Postup pri meraní : Asynchrónny motor v chode naprázdno (obr. 3.) je pripojený na trojfázové napätie a jeho hriadeľ je bez mechanicého zaťaženia M zat. Rotorové vinutie je na svorovnici spojené naráto. Natáčavým transformátorom postupne zvyšujeme napätie až do hodnoty približne 1 1, N. Otáčy rotora sú v chode naprázdno blíze synchrónnym. Napätie postupne znižujeme až do cca,3 N. Meriame združené napätie medzi fázami, v torých sú prúdové cievy wattmetrov, prúdy vo všetých troch fázach a príon tromi wattmetrami. Tabuľa nameraných a vypočítaných hodnôt : [V] I I V I W P I P II P III I 1 P P j1 P cosφ [-] Tab.3.1 [V] P Fe

4 - 4 - Vyhodnotenie : Prúd naprázdno: I + IV I 1 3 Príon naprázdno: + I W P PI + PII + PIII Straty vo vinutí : P j1 3. R 1f. I 1 Straty naprázdno : P P Pj1 Účinní P cosϕ 3 I 1 Graficé závislosti P f( ), I 1 f( ) a cosφ f( ) sú na obr.3.3. cos P I P P I PFe cos P m Obr.3.3 N Obr.3.4 N Ao vidieť z graficých závislostí, účinní v chode naprázdno asynchrónneho motora je veľmi malý a pomerný prúd naprázdno má v porovnaní s transformátorom podstatne väčšiu hodnotu. Pre nominálne napätie statora N odčítame z graficej závislosti na obr. 3.3 I... cosφ... Straty naprázdno sa rozdelí na straty v železe P Fe a straty mechanicé P m. P P Fe + P m Veľosť mechanicých strát P m a strát v železe P Fe určíme zo závislosti P f( ) tzv. vadraticou extrapoláciou (predĺžením priamy) do nuly - obr.3.4. Mechanicé straty motora sú v chode naprázdno onštantné. Pre N určíme podľa obr.3.4 : P Fe... P m...

5 M e r a n i e v s t a v e n a r á t o Meraním motora v stave naráto zisťujeme prúd statora naráto I, príon motora naráto P a účinní naráto cosφ. Schéma zapojenia je rovnaá ao pri meraní motora v chode naprázdno, avša rotor stroja je zabrzdený (pozri obr.3.). Postup pri meraní: Statorové vinutie napájame súmerným zníženým napätím z natáčavého transformátora ta, aby hodnota statorového prúdu nepreročila 1,1 I N. Pri meraní postupujeme od najvyššej hodnoty smerom nadol. V prípade, že meriame len jednu hodnotu, meriame pri napätí 1 V. Tabuľa nameraných a vypočítaných hodnôt : Tab.3. I I V I W K [V] P I P II P III I P cosφ [-] Vyhodnotenie : Prúd naráto: I I + IV 3 + IW Príon naráto: P PI + PII + PIII Účinní: cosϕ P 3 I Graficé závislosti f(i ), P f(i ) a cosφ f(i ) sú na obr.3.5. Pre nominálny prúd I 1N odčítame z graficej závislosti... P... cosφ N...

6 - 6 - cos P P I IN cos I Obr.3.5 IN I ' Obr.3.6 rčenie nominálneho prúdu naráto, t.j. prúdu, torý by tieol statorom motora v stave naráto pri menovitom napätí 1N je na obr.3.6. Prúd naráto pri nominálnom napätí určíme výpočtom N de I I N N ' - napätie dané priesečníom dotyčnice u grafu s osou I - prúd odpovedajúci napätiu ( napr. 1 V ) 3. RČENIE PARAMETROV NÁHRADNEJ SCHÉMY Z MERANIA V CHODE NAPRÁZDNO A NAKRÁTKO Úplná náhradná schéma asynchrónneho motora s otvou rúžovou je na obr.3.7. R 1 X 1 X ' R '/s u 1 i i X h i i Fe R Fe i ' Obr.3.7 Výpočet parametrov náhradnej schémy urobíme za týchto predpoladov: 1. X 1σ X σ - 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.3.8). 3. V náhradnej schéme, torá odpovedá chodu naprázdno uvažujeme rotorový prúd I, pretože rýchlosť stroja sa len minimálne odlišuje od synchrónnej otáčavej rýchlosti - sĺz sa blíži nule (pozri obr.3.9). a) Výpočet parametrov z merania v stave naráto Odpory vinutí R 1... R... R a R...

7 - 7 - Celový odpor v stave naráto: R R 1 + R Obr.3.8 Zo závislosti f (I) určíme pre I I N napätie I I N Impedancia naráto Z 3 I Reatancia naráto X Z R Rozptylové reatancie podľa predpoladu 1 : X 1σ X σ X b) Výpočet hlavnej reatancie X h a odporu R Fe z výsledov merania v chode naprázdno Obr.3.9 Z merania graficých závislosti naprázdno sme odčítali pre 1 1N I... cosφ... P... P Fe...

8 - 8 - Impedancia naprázdno Z 1 3 I Magnetizačný prúd I µ I sin ϕ Hlavná reatancia X h i1 3 I 1N 3 µ I µ Straty v železe môžeme vyjadriť vzťahom odpor určiť R Fe P R I z čoho po úprave môžeme Fe 3 Fe Fe R Fe i P Fe 1 P N Fe 3.3 ZAŤAŽOVANIE ASYNCHRÓNNEHO MOTORA Z a ť a ž o v a c i e c h a r a t e r i s t i y Pri zaťažovaní má motor pracovať za rovnaých podmieno ao v prevádze. Motor môžeme zaťažovať dynamometrom, brzdou alebo derivačným dynamom, toré pracuje do odporov. Zaťažujeme od najvyšších hodnôt smerom najnižším, aby sa teplota stroja počas merania menila čo najmenej. Napätie pri zaťažovaní udržujeme na onštantnej hodnote. Schéma zapojenia : Obr.3.1 Postup pri meraní: Asynchrónny motor budeme zaťažovať od hodnoty 1,M N smerom nadol. Aby sme sa vyhli prúdovému nárazu pri spúšťaní, pripojíme stroj na znížené napätie, toré postupne zvýšime na nominálnu hodnotu. Pri nominálnom napätí N meriame prúdy a príon vo všetých troch fázach motora, záťažný moment a otáčy motora.

9 - 9 - Tabuľa nameraných a vypočítaných hodnôt : 1N 38 V I I V I W P I P II P III M n I 1 [Nm] [min -1 ] P 1 ω m [s -1 ] P cosφ [-] Tab.3.3 s η [%] [%] Vyhodnotenie: Prúd Príon I 1 I + IV + I 3 W P 1 P I + P II + P III hlová rýchlosť π n ω m 6 Výon motora P M. ω m Účinní P1 cosϕ 3 1N I1 Slz ns n s 1% ns Účinnosť P η 1% P 1 Namerané a vypočítané hodnoty zobrazíme v graficej závislosti. Približné priebehy η f(p), P 1 f(p), I 1 f(p), cosφ f(p) a s f(p) sú na obr.3.11.

10 - 1 - cos s P1 I1 M P1 N I1 cos MZ M m a x s N/ N/3 PN P 1 s m a x s Obr.3.11 Obr MERANIE MOMENTOVEJ CHARAKTERISTIKY PRI ZNÍŽENOM NAPÄTÍ Schéma zapojenia zostáva rovnaá ao pri zaťažovacej súše. Natáčavým transformátorom nastavíme napätie N /. Pri meraní odčítavame moment a otáčy a súčasne sledujeme, aby prúdy v jednotlivých fázach neboli väčšie ao 1,5I 1N. Tým istým spôsobom odmeriame aj druhú staticú charateristiu pri napätí N /3. Tabuľy nameraných a vypočítaných hodnôt: N / V Tab.3.4 M [Nm] n [ot.min -1 ] s [%] N /3 V Tab.3.5 M [Nm] n [ot.min -1 ] s [%] 3.5 VÝPOČET MOMENTOVEJ CHARAKTERISTIKY Z parametrov náhradnej schémy naráto môžeme vypočítať momentovú charateristiu asynchrónneho motora M f(s) pri nominálnom, polovičnom a tretinovom napätí. Moment asynchrónneho motora m R 1 f M ω de 1m s R R1 + s + X m je počet fáz (m3) π n1 ω 1m je synchrónna mechanicá uhlová rýchlosť ω 1m 6

11 Vypočítané hodnoty momentu M f(s) pre N, N / a N /3 s desať percentným nárastom slzu zapíšeme do tab Hodnoty M f(s) zobrazíme v graficej závislosti na obr.3.1. Tab.3.6 AM s [-],1,,3,4,5,6,7,8,9 1, 1 N M [Nm] 1 N / 1 N /3