ا زمايش 4: راهاندازي و مشخصه خروجي موتور القايي با رتور سيمپيچي شده 1-4 هدف ا زمايش در اين ا زمايش ابتدا راهاندازي موتور القايي رتور سيمپيچي شده سه فاز با مقاومت مختلف بررسي و س سپ مشخصه گشتاور سرعت ا ن رسم ميشود. راه اندازهاي 2-4 ا مادهسازي جهت ا زمايش مشخصه گشتاور سرعت موتور القايي را رسم كنيد و در مورد ا ث ر مقاومت ر ت و ر ب ر ا ن بحث كنيد. با استفاده از مدار معادل موتور القايي در مورد دامنه جريان راهاندازي موتور القايي و ا ث ر مقاومت رتور بر ا ن توضيح دهيد. رابطه گشتاور حداكثر را در موتور القايي بدست ا وريد و در مورد اثر مقاومت ر ت و ر ب ر ا ن توضيح دهيد. با استفاده از مشخصه گشتاور سرعت در مورد اثر مقاومت ر ت و ر در بازده موتور القايي توضيح دهيد. (گشتاور بار را ثابت فرض نماييد) تغيير سرعت در يك موتور القايي با رتور سيمپيچي شده چگونه صورت ميگيرد بخش شبيهسازي را انجام دهيد و نتايج ا ن را به صورت يك گزارش تحويل نماييد. 3-4 شبيهسازي 1-3-4 راه اندازي موتور بدون مقاومت رتور براي شبيه سازي اين قسمت مدل زير را در فايل ايجاد Simulink و پارامترهاي ماشين القايي را به صورت نشان داده شده تنظيم نماييد. در بلوك را روش حل از نوع Discrete با زمان PowerGUI نمونه برداري از منوي Tool نوع حل مساله را Configuration Parameter و در قسمت 5e 6 Discrete تعيين كنيد. 1
شكل 1: مدل سيستم شبيهسازي راه اندازي موتور القايي روتور سيم پيچي شده شكل 2: پارامترهاي ماشين القايي با استفاده از Help موتور روابط به كار رفته براي مدلسازي موتور را بنويسيد. روتور را به صورت نشان داده شده در شكل اتصال كوتاه نموده و با گشتاور صفر فايل را اجرا كرده و شكل موج جريان را مشاهده و رسم نماييد. جاي دوفاز را همانند شكل 3 عوض كرده و جهت سرعت روتور را مشاهده نماييد. 2
شكل 3: تعويض فازها براي تغيير جهت چرخش موتور القايي 2-3-4 راه اندازي موتور با مقاومت رتور در اين قسمت به سيمپيچي هاي رتور همانند شكل 4 مقاومت راه اندازي را به صورت اتصال ستاره اضافه نماييد. براي اضافه نمودن مقاومت مي توانيد از كتابخانه SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch پارامترهاي اين المان مقاومت را انتخاب نماييد. استفاده نموده و در قسمت تنظيم شكل 4: اضافه كردن مقاومت راه اندازي براي موتور القايي رتور سيم پيچي شده جريان و زمان راه اندازي را براي پله هاي مقاومتي دست ا مده در حالت قبل مقايسه نماييد. 0.2 و 0.1 0.05 اهم انجام داده و با نتايج به 3
3-3-4 بررسي مشخصه گشتاور-سرعت از قسمت Configuration در مشخصات ماشين القايي Mechanical Input را از Torque Tm به Speed W تغيير دهيد. براي شبيه سازي اين قسمت سرعت موتور را كه به عنوان ورودي تعيين شده است براي پله هاي مقاومتي ا ه م از 0.2 و 0.1 0.05 (1500 2π/60) ت ا (3000 2π/60) تغيير داده و در هر مرحله گشتاور حالت ماندگار ماشين و جريان استاتور را مشخص نماييد. نمودار گشتاور برحسب سرعت و همچنين جريان استاتور بر حسب سرعت را در نواحي كاري مختلف رسم كنيد. ت وجه داشته باشيد در اين قسمت با نزديك شدن سرعت ماشين به صفر گشتاور حا ل ت گذ ر ا نوساني بوده و براي مشاهده گشتاور حالت پايدار بايد زمان شبيهسازي را بيشتر كرد. Simulink 4-3-4 تا ثير گشتاور بار بر سرعت موتور براي شبيه سازي اين قسمت مدل زير را در فايل ايجاد نماييد و شبيه سازي را براي گشتاورهاي ورودي 30 0 و 60 نيوتن متر انجام داده مقادير سرعت و جريان استاتور را مشخص نماييد. شكل 5: تاثير گشتاور بار روي سرعت موتور قسمتهاي فوق را براي حالتي كه سيم پيچي هاي رتور به مقاومت متصل هستند براي پلهها ي 0/05 و 0/2 اهمي انجام دهيد و تا ثير افزايش مقاومت رتور را بر مقادير بالا مشاهده و بررسي نماييد. 4
4-4 تي وري ا زمايش موتور القايي با رتور سيمپيچي شده علاوه بر سه سيمپيچ استاتور داراي سيمپيچ سه فاز در رتور ميباشد. سه سر اين سيمپيچي با استفاده از حلقه لغزان و جاروبك همراه پايانههاي استاتور در دسترس ميباشد. در هنگام راهاندازي به منظور محدود كردن جريان راهاندازي مقدار اين مقاومت را زياد كرده و پس از ا نكه موتور راهاندازي شد به منظور كاهش تلفات ميزان اين مقاومت را كم مي- كنند. براي تحليل اثر اين مقاومت بر مشخصه موتور القايي در مدار معا د ل موتور ا تصال س ر ي اين مقاومت با مقاومت رتور در نظر گرفته ميشود. با تغيير اين مقاومت به دليل متفاوت شد ن امپدانس مدار معادل مقادير گشتاور سرعت جريان راهاندازي و... تغيير ميكند. براي تعيين گشتاور در لغزشهاي مختلف بايد توان عبوري از فاصله هوايي را بر سرعت زاويهاي سنكرون تقسيم نماييم. در اين صورت مشخصه گشتاور سرعت موتور القايي به صورت شكل 6 خواهد بود. شكل 6: منحني گشتاور-سرعت موتور القايي در منحني گشتاور-سرعت فوق نواحي كار موتوري ژنراتوري و ترمزي مشخص شدهاند. اگر گشتاوري به محور ماشين القايي وارد شود به نحوي كه سرعت ماشين به سرعت بيشتر از سرعت سنكرون رسانده شود ماشين القايي در مود ژنراتوري كار ميكند. براي سرعت هاي كمتر از صفر( دور معكوس) ماشين القايي در مود ترمزي كار خواهد كرد. 5-4 انجام ا زمايش ابتدا پارامترهاي نامي ماشين را مشاهده كرده و در جدول زير يادداشت كنيد. توان نامي ولتاژ نامي جريان نامي سرعت نامي ضريب توان فركانس 5
1-5-4 اندازهگيري مشخصات راهاندازي در حالت اتصال كوتاه بودن رتور مدار ا زمايش را مطابق شكل زير ببنديد. توجه كنيد كه ا مپرمتر در فاز اول و ولتمتر بين فازهاي دوم و سوم وصل شود تا توان سه فاز و ضريب توان توسط سيستم درايور سرو درست اندازه گيري شود. ضمنا جهت چرخش موتور بهتر است به صورت ساعتگرد (جهت مثبت سرو موتور) پيچي استاتور به صورت ستاره سربندي شده و رتور نيز اتصال كوتاه شده است.. 1 سيم- باشدF0 L 1 L 2 L 3 A V U 1 V 1 W 1 V 2 W 2 U 2 M. K L M شكل 7: مدار مربوط به راهاندازي موتور القايي با رتور اتصال كوتاه شده در اين حالت موتور را در گشتاور صفر راهاندازي نماييد و شكل موج جريان راهاندازي را مشاهده نماييد. براي اين منظور سرو را در مود PC راهاندازي كنيد و در مود Manual كنترل گشتاور را انتخاب كنيد و عدد صفر را وارد نماييد. نمودار جريان بر حسب زمان را باز كنيد (از قسمت New كليد (graph Continuous نشان داد موتور را روشن كنيد. را فشار دهيد و به محض اينكه علامت ضربدر روي گراف زمان صفر را 1- در غير اينصورت مطابق قسمت 2-5-4 جهت چرخش را تغيير دهيد. 6
2-5-4 تغيير جهت چرخش موتور جاي دو تا از فازهاي استاتور را عوض كنيد. موتور را روشن كرده و تغيير جهت چرخش مشاهده كنيد. سپس دوباره ترتيب فازها را مرتب نماييد تا موتور به صورت راستگرد بچرخد. را موتور 3-5-4 راهاندازي موتور با وجود مقاومت در رتور مدار را مطابق شكل زير ) هب محل قرار گرفتن ا مپرمتر و ولتمتر بعد از راه اندازي بايد به صورت راستگرد باشد) ببنديد. توجه كنيد و جهت چرخش موتور L 1 L 2 L 3 A V U 1 V 1 W 1 V 2 W 2 U 2 M. K L M شكل 8: مدار مربوط به راهاندازي موتور القايي با تغيير مقاومت رتور (اتصالات خطچين وصل شده است) مقاومت رتور را در وضعيت 1 و 3 و 6 (مقاومت صفر) قرار دهيد و با راه اندازي موتور در هر حالت تاثير افزايش مقاومت رتور بر جريان و زمان راهاندازي را مشاهده نموده و توضيح دهيد. 4-5-4 تاثير مقاومت رتور بر مشخصه گشتاور سرعت موتور القايي در مدار قسمت قبل براي حالتيكه مقاومت رتور در وضعيت 3 1 و 6 (مقاومت صفر) ميباشد سرعت سرو را بين 1500 تا 50- دور در دقيقه تغيير داده (در زمان 35 ثانيه) نمودار گشتاور جريان بازده و ضريب توان را بر حسب تغييرات سرعت مشاهده و ثبت نماييد. 7
5-5-4 تاثير گشتاور بار بر سرعت موتور القايي مدار را مطابق شكل 9 ببنديد. در قسمت control options گشتاور را مطابق جدول زير بين صفر تا 2 نيوتن-متر تغيير داده مقادير سرعت جريان استاتور ضريب توان توانهاي ورودي و خروجي و بازده را در جدول ثبت نماييد. T(N.m) 0 0.5 1 1.5 2 N(rpm) I st (a) cosφ P in (W) P out (W) η (%) سپس سه سر سيمپيچي رتور را به مقاومتهاي راهاندازي متصل نماييد. مراحل فوق را در مقاومت- هاي 1 و 3 انجام داده تاثير افزايش مقاومت رتور را بر مقادير مشاهده شده بررسي كنيد. سپس موتور را خاموش نماييد. گشتاور سرو را در مقدار 3 نيوتن متر قرار دهيد. توجه كنيد كه اين مقدار بيشتر از گشتاور نامي موتور است لذا ا زمايش را در حداقل زمان ممكن انجام دهيد. براي حالتي كه سيمپيچ رتور اتصال كوتاه مي باشد موتور را راهاندازي كنيد. سپس براي مقاومت راه- اندازي 1 و 3 اين كار را تكرار نماييد. مشاهده خود را با توجه به منحنيهاي گشتاور سرعت بدست ا مده در بخش قبل تحليل نماييد. 8
L 1 L 2 L 3 A V U 1 V 1 W 1 V 2 W 2 U 2 M. K L M شكل 9: مدار مربوط به بخش 5-5-4 6-4 پرسش و محاسبه -با توجه به نتايج ا زمايش تاثير تغيير مقاومت بيان نموده سپس در مورد علت ا ن بحث كنيد. رتور را بر جريان و زمان راهاندازي موتور القايي 1 2 -تاثير تغيير مقاومت رتور بر سرعت حالت كار داي م چگونه است چرا -با توجه به پاسخ سو ال 2 فكر ميكنيد كه سرعت موتورهاي القايي سيمپيچي شده را رتور 3 چگونه ميتوان با مقاومت رتور كنترل كرد عيب اين روش چيست -با مقايسه منحنيهاي گشتاور- سرعت موتور القايي به ازاي مقاومتهاي مختلف رتور چه كميتي در سه منحني ثابت ميماند چرا 4 9