ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Εργαστήριο Ενότητα 6: Χαρακτηριστική Φόρτισης Σύγχρονης Γεννήτριας Ηρακλής Βυλλιώτης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί Ενότητας Ο στόχος της 6 ης Εργαστηριακής Ενότητας είναι ο πειραματικός προσδιορισμός και η χάραξη όλων των χαρακτηριστικών φόρτισης των σύγχρονων γεννητριών. 4
Περιεχόμενα Ενότητας Λειτουργία Κινητήρα Καμπύλη Ροπής Ταχύτητας Ασύγχρονων Τριφασικών Κινητήρων Σύγχρονη Ταχύτητα Ολίσθηση Σημείο Λειτουργίας Λ Συνδεσμολογία για την υπό Φορτίο Λειτουργία του Επαγωγικού Κινητήρα Πειραματικό Μέρος Άσκησης 5
Λειτουργία Κινητήρα - 1 Η λειτουργία του κινητήρα βασίζεται στις τάσεις και τα ρεύματα που παράγονται εξ επαγωγής στο δρομέα και οφείλονται στο μαγνητικό πεδίο του στάτη. Η επαγωγική μηχανή λειτουργεί με τάσεις και ρεύματα εξ επαγωγής στο δρομέα της και γι αυτό το λόγο ονομάζεται και στρεφόμενος μετασχηματιστής. 6
Λειτουργία Κινητήρα - 2 Όπως και στο μετασχηματιστή, το πρωτεύον τύλιγμα (του στάτη ) επάγει κάποια τάση στο δευτερεύον τύλιγμα του δρομέα. Καμπύλη ροπής ταχύτητας ασύγχρονων τριφασικών κινητήρων. 7
Καμπύλη Ροπής Ταχύτητας Ασύγχρονων Τριφασικών Κινητήρων - 1 Στο Σχήμα 1. φαίνεται η τυπική καμπύλη ροπής-στροφών ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα. Η καμπύλη αυτή είναι σημαντική για τη λειτουργία των κινητήρων. Κατά την εκκίνηση, όταν οι στροφές είναι πρακτικά μηδέν, η ροπή του κινητήρα έχει τιμή Τ εκ και λέγεται ροπή εκκίνησης. Καθώς αυξάνονται οι στροφές, αυξάνεται και η ροπή μέχρι την τιμή Τ μεγ που λέγεται μέγιστη ροπή ή ροπή ανατροπής. 8
Καμπύλη Ροπής Ταχύτητας Ασύγχρονων Τριφασικών Κινητήρων - 2 Στη συνέχεια η ροπή μειώνεται απότομα και μηδενίζεται, όταν η ταχύτητα του κινητήρα φθάσει τη σύγχρονη ταχύτητα. 9
Σύγχρονη Ταχύτητα Το στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται με ταχύτητα που εξαρτάται από τη συχνότητα F του ρεύματος τροφοδοσίας και τα ζεύγη πόλων (p) του τυλίγματος του στάτη. Η ταχύτητα αυτή λέγεται σύγχρονη ταχύτητα n s n s = 60 f p 10
Ολίσθηση Ο δρομέας του κινητήρα περιστρέφεται με ταχύτητα n που εξαρτάται από το φορτίο του άξονα. Ο λόγος της διαφοράς μεταξύ της σύγχρονης ταχύτητας n s και της ταχύτητας του κινητήρα n, προς τη σύγχρονη ταχύτητα ονομάζεται ολίσθηση s s = H ολίσθηση ενός κινητήρα δεν είναι σταθερή, μεταβάλλεται με το φορτίο και αυξάνεται με αυτό. ns s s 11
Σημείο Λειτουργίας Λ Η ροπή εκκίνησης του κινητήρα πρέπει να είναι αρκετά μεγαλύτερη από την αντίστοιχη ροπή εκκίνησης του φορτίου. Η ροπή του κινητήρα πρέπει να παραμένει μεγαλύτερη από τη ροπή του φορτίου όλο το διάστημα που ο κινητήρας επιταχύνει μέχρι να φτάσει στην ταχύτητα λειτουργίας του. Η ταχύτητα λειτουργίας και η ροπή λειτουργίας καθορίζονται από το σημείο Λ. 12
Συνδεσμολογία για την υπό Φορτίο Λειτουργία του Επαγωγικού Κινητήρα 13
Πειραματικό Μέρος Άσκησης - 1 Τροφοδοτείστε τον κινητήρα με ονομαστική τάση σε μέγεθος και συχνότητα. Μεταβάλλετε το φορτίο του κινητήρα, από μηδέν φορτίο έως και 20 % άνω του ονομαστικού και συμπληρώστε τον πίνακα 1. 14
Πειραματικό Μέρος Άσκησης - 2 α/α V a I a E a (Υπολογιστικά) ω (Υπολογιστικά ) Τ( Νm ) (Υπολογιστικά) P in I L1 n(rpm) n% 15
Πειραματικό Μέρος Άσκησης - 3 Ε = V+ IR α a a a P εσ =ΕΙ α α =Τ ω R a = Αντίσταση Τυμπάνου Ε Ι ω P P α α Τ= % out n = in T = ω = s Ροπή που Ασκείται στον Άξονα του Δρομέα 2π n 60 16
Πειραματικό Μέρος Άσκησης - 4 Χαρακτηριστικές Με βάση τα δεδομένα του Πίνακα 1 σχεδιάστε τις παρακάτω χαρακτηριστικές και σχολιάστε την μορφή τους. n= f(p) n%= f(p) n= f(t) Καμπύλη Ροπής Ταχύτητας 17
Τέλος Ενότητας