Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava MĚŘENÍ NA TŘÍFÁZOVÉM ASYNCHRONNÍM MOTORU S KOTVOU NAKRÁTKO (AM)

Transkript

1 Katedra obecé elektrotechiky Fakulta elektrotechiky a iformatiky, VŠB - TU Ostrava MĚŘENÍ NA TŘÍFÁZOVÉM ASYNCHRONNÍM MOTORU S KOTVOU NAKRÁTKO (AM) Návody do měřeí 1. Měřeí statické mechaické charakteristiky AM. Staoveí jmeovité účiosti AM 3. Měřeí průběhu rozběhového proudu AM pomocí měřicího počítače Určeo pro posluchače všech bakalářských studijích programů FS Ig. Václav Kolář, h.d., Ig. Vítězslav Stýskala, h.d. úor 008

2 Cíl měřeí: Sezámeí se s vlastostmi trojfázového asychroího motoru, změřeí mechaické charakteristiky, určeí jeho jmeovité účiosti a změřeí průběhu rozběhového proudu. omůcky: Disketa 3,5 ebo USB flash disk. Důležité upozorěí: dávejte pozor a možý úraz od rotujících částí motoru. K rotujícím částem se epřibližujte s volými dlouhými vlasy, ebo volými částmi oděvu! Zadáí: Nejprve si zapište důležité údaje o měřeém AM (ze štítku motoru) a údaje o měřících přístrojích. Jedotlivá měřeí: 1) roveďte měřeí mechaické charakteristiky AM (měří se momet, proud a otáčky = f (M) ), a to postupě: - ve stavu aprázdo (s vyputým dyamometrem), při jmeovitém apájecím apětí, - při zatížeí při sížeém apájecím apětí motoru U 1,red = V, - ve stavu akrátko (motor je mechaicky zabrzdě) při sížeém apájecím apětí U 1,red = V. ) roveďte měřeí při jmeovitých hodotách motoru (jmeovité apětí a momet). Vypočítejte jmeovitou účiost z aměřeých hodot a také teoretickou jmeovitou účiost ze štítkových údajů motoru. Výsledky srovejte ve zhodoceí měřeí. 3) Změřte průběh rozběhového proudu pomocí měřicího počítače při jmeovitém apětí motoru. - s připojeým eabuzeým dyamometrem - s připojeým dyamometrem abuzeým tak, aby momet v ustáleém stavu odpovídal jmeovitému mometu motoru. Do protokolu uveďte do společého grafu aměřeé závislosti M red = f () a M = f () a do druhého společého grafu průběhy rozběhového proudu I 1 = f (t) pro eabuzeý a abuzeý dyamometr. Z hodot aměřeých při rozběhu určete poměrý záběrý proud, a dobu rozběhu uveďte je ve zhodoceí měřeí. Teoretický rozbor: Točivý momet M vytvářeý 3f AM a hřídeli, elze v růzých pracovích bodech určit přímo ze štítkových hodot AM, eboť jeho hodota se měí v závislosti a otáčkách (skluzu) motoru podle charakteristické elieárí závislosti, tzv. mechaické (mometové) charakteristiky AM. Mezi točivým mometem, výkoem a mechaickou úhlovou rychlostí platí vztah: Ω M π = (Nm; W; rad/s), kde Ω = Ω 60 9, M = (Nm, W, mi ), ebo M = 9550 (Nm, kw, mi ) je mechaická úhlová rychlost a jsou otáčky ( mi. -1 ) v této jedotce jsou zpravidla uváděy a štítku motorů Točivý momet 3f AM je při kostatích otáčkách úměrý druhé mociě apájecího apětí. M U 1 Této skutečosti využijeme při přepočtu hodot mometů pro mechaickou charakteristiku = f (M), protože měřeí této charakteristiky se zpravidla eprovádí při jmeovité hodotě apětí U 1N, ale při apětí sížeém U 1,red < U 1N a to z toho důvodu, aby se zabráilo adměrému přehřátí motoru vlivem ztrát při měřeí, při kterém by se mohla poškodit izolace motoru. řepočet mometů se provede z dyamometrem aměřeé hodoty M red a hodotu M při jmeovitém, apětí podle vztahu: Měřeí a asychroím motoru

3 M = M red U U Dyamometr je elektrický stroj určeý k zatěžováí motorů a měřeí točivého mometu. V podstatě je to upraveý stejosměrý cize buzeý geerátor (starším ázvem bylo dyamo). Má rotor spoje spojkou s rotorem měřeého motoru a stator dyamometru je ulože výkyvě a spoje s ukazatelem mometu. Na spodí straě statoru dyamometru je umístěo protizávaží, které při vychylováí vytváří direktí momet proti mometu motoru. Velikost závaží (uvedeo a závaží) spolu s počtem dílků stupice určuje kostatu dyamometru k dy. Výchylka mechaismu statoru je úměrá točivému mometu, hodota mometu se určí vyásobeím výchylky kostatou k dy. Ve viutí kotvy (rotoru) dyamometru se otáčeím idukuje elektrické apětí. K viutí kotvy je připoje rezistor R ext., v ěmž se elektrická eergie měí a teplo. 1N 1,red Brzdý momet vyvolaý dyamometrem je dá obecým vztahem M dy = c Φ I ag, kde výraz c Φ je kostatou stejosměrého stroje, přímo závislou a budícím proudu I bg ; proud I ag je proud kotvou dyamometru a v případě zatěžováí 3f AM je to proud i exterím rezistorem R ext. Zatěžováí motorů dyamometrem lze tedy provádět dvěma způsoby: I. změou velikosti exterího zatěžovacího odporu dyamometru R ext. II. změou budicího apětí dyama U bg, (to vyvolá změu I bg a ásledě Φ ). ři měřeí budeme brzdý (zátěžý) momet měit pouze změou proudu I bg a to ze zdroje budícího proudu dyamometru ovladačem 67 (R ext = kost.). Měřeí velikosti záběrého mometu M l, kdy takovémuto stavu říkáme stav akrátko (tj. když rotor apájeého motoru se eotáčí), se provádí zpravidla při sížeém apětí. Rotoru je mechaicky zamezeo otáčet se, jak bude vysvětleo dále. Záběrý momet a záběrý proud můžeme zjistit výpočtem (z katalogových hodot motoru), ebo měřeím. ro výpočet hodoty záběrého mometu M L je možé použít údaj λ L zvaého poměrý záběrý momet. Te eí uvede a štítku motoru, ale ajdete ho apř. v katalogu, ebo v protokolu o zkoušce motoru, apod. λ L =M L /M N oměr proudů λ IL = I 1,L /I 1L, azvaý poměrý záběrý proud, umoží obdobě určit záběrý proud I 1,L pomocí ze štítku zjištěého jmeovitého proudu I 1N. λ IL bývá uvede v katalogu motoru. Výkoová účiost motoru je defiováa ČSN EN jako poměr výkou (mechaického a hřídeli) k jeho příkou (elektrickému) dle vztahu η =, 1 kde výko je dá součiem příslušé hodoty mometu a úhlové rychlosti dle vztahu π = M Ω = M, 60 za předpokladu, že otáčky jsou v mi. -1. Elektrický příko trojfázového AM lze změřit wattmetrem, ebo vypočítat z měřeých hodot 1 apětí a proudu a cos φ. = U I cosϕ (S) 1(S) 3 Měřeí a asychroím motoru

4 Jmeovitou účiost lze potom určit podle vztahu η N N = = 1N M N ΩN 3 U1(S)N I1(S)N cosϕn ( - ; W, W; N.m, rad s -1, V, A, -). ro vlastí výpočet jmeovité účiosti lze použít jmeovité hodoty štítku motoru. ři rozběhu jsou proudy ve statoru i rotoru motoru větší ež jmeovité. Největší proudu je v okamžiku spuštěí záběru, pak v průběhu rozběhu klesá, po dosažeí ustáleých otáček se ustálí i proud motoru. Doba tohoto děje je u motorů malých a středích výkoů velmi krátká a děj je proto běžými měřicími přístroji eměřitelý. Časový průběh rozběhového proudu lze změřit I 1 = f(t) pomocí ějakého zázamového měřicího přístroje, apř. paměťového osciloskopu, ebo pomocí počítače s vhodým měřicím převodíkem jako v tomto měřeí. řehledové schéma měřicího staoviště: 3 + EN, 50 Hz, 400 V / TN-C zap. vyp. ovladače 5 a 6 apájeí AM buzeí dyamometru ovladač 67 ovladač 8 ~ = dyamometr M V 48 V ovladač 1 A V M 3 ~ paelový ampérmetr A G TD paelový otáčkoměr měřeý motor počítač optický otáčkoměr R ext ostup měřeí: (oz.1: body 3-10 se týkají měřeí číslo 1, body 11-1 měřeí číslo, body měřeí číslo3. oz.: a měřicím pracovišti jsou jedotlivé ovládací prvky očíslováy.) okud váš vyučující eurčí jiak, tak při měřeí postupujte takto: 1. Zapište si štítkové hodoty měřeého motoru a použité měřicí přístroje.. řed začátkem měřeí proveďte vizuálí kotrolu pracoviště měřeé úlohy - svítit mohou pouze bílé sigálky, ebo může být vyputý hlaví jistič laboratoře (esvítí žádá sigálka). řepíače 8 a 1 jsou v poloze 0. Ovladače autotrasformátorů musí být stažey a miimum (levá krají poloha). Zkotrolujte rukou, zda je hřídel motoru odbrzděá, musí se volě otáčet. 3. o svoleí vyučujícího zapěte pracoviště zeleým tlačítkem 5, pak přepěte přepíač 8 do polohy 0-50V a přepíač 11 a střídavé apětí. 4. Ovladačem autotrasformátoru 1 astavte podle voltmetru apájecí apětí a hodotu zadaou tabulkou. 4 Měřeí a asychroím motoru

5 5. roveďte měřeí aprázdo, odečtěte z přístrojů proud a apětí, i zbytkový momet dyamometru (pasiví odpory ložisek). Otáčky změřte buď pomocí tachodyama aistalovaým voltmetrem, ebo bezkotaktím optickým otáčkoměrem, podle pokyů vyučujícího. 6. Sižte apájecí apětí AM a hodotu podle tabulky a ovladačem autotrasformátoru 67 zapěte buzeí dyamometru. 7. roveďte měřeí při zatížeí. Ovladačem autotrasformátoru 67 astavujte budicí proudy dyamometru podle tabulky a odečítejte ostatí veličiy. Měřeí je potřeba provádět rychle, motor se při ěm adměrě zahřívá. 8. o ukočeí měřeí urychleě stáhěte budicí proud, a ovladačem 67 vypěte buzeí dyamometru. Ovladačem autotrasformátoru 1 sižte apájecí apětí motoru a ulu. o zastaveí motoru provede vyučující mechaické zabrzděí dyamometru. 9. roveďte měřeí akrátko, ovladačem 1 astavte apětí AM a hodotu uvedeou v tabulce a odečtěte momet a proud. Měřeí je potřeba provádět velmi rychle. oté sižte apětí a ulu. 10. Vyučující provede odbrzděí dyamometru. 11. Vypočítejte jmeovitý momet motoru (z jmeovitých - štítkových hodot). 1. Nastavte apájecí apětí motoru a jmeovitou hodotu 4V a poté astavte budící proud dyamometru takový, aby momet byl rove přesě jmeovitému mometu. Odměřte a zapište do tabulky požadovaé veličiy (čiý výko odečítejte z počítače). Stáhěte buzeí dyamometru a poté i apájecí apětí motoru a ulu. 13. roveďte měřeí rozběhového proudu v ezatížeém stavu (dyamometr je vyput ovladačem 67). Nastavte apájecí apětí motoru a 4V. ak motor vypěte ovladačem 11 a počkejte až se zastaví. ak motor opět zapěte ovladačem 11 a a obrazovce sledujte průběh rozběhového proudu. o ukočeí rozběhu data uložte jako obrázek, i jako data - textová tabulka (pozor, ukládá se je část mezi kurzory). 14. roveďte měřeí rozběhového proudu v zatížeém stavu. Ovladačem 67 astavte budicí proud dyamometru a stejou hodotu jako v bodě 1 (odpovídá jmeovitému mometu motoru). Opakujte měřeí podle bodu 14. Dyamometr se při tomto měřeí velmi rozkýve, přitlumte jeho stator rukou, ale vždy pod vedeím učitele, aby se předešlo úrazu. ak dyamometr opět vypěte ovladačem odle pokyů vyučujícího buď vypěte celé pracoviště, ebo echte motor kvůli rychlejšímu chlazeí běžet aprázdo při sížeém apětí. (AM má vetilátor a hřídeli, proto se při chodu aprázdo ochlazuje lépe ež v klidu). Tabulky aměřeých a jiak zjištěých hodot: Údaje o motoru Typ motoru: U 1N (Y/D)* (V) = N (W) = I 1N (Y/D)* (A) = N (mi -1 ) = f (Hz) = krytí I : cos ϕ Ν (-) = * U N a I N se udává jako dvě hodoty, většiou odděleé lomítkem. rví platí jestliže je motor zapoje do hvězdy, druhá pro zapojeí do trojúhelíka. Vizuálí kotrolou svorkovice zjistěte skutečé zapojeí motoru (Y ebo ) a příslušé údaje U N a I N podtrhěte. 5 Měřeí a asychroím motoru

6 Tabulka k měřeí č. 1 měřeí statických mometových charakteristik U 1N = 4 V, k m = 0,5 N m/díl, M = M red (U 1N /U 1red ) motor dyamometr otáčkoměr přepočet mometu U 1 U 1red I 1 I bg M red (U 1N /U 1red ) M (při 4V) (V) (A) (A) (N m) (mi -1 ) (-) (N m) aprázdo 4 0,0 1,000 při zatížeí 0,5 3,645 1,0 3,645 1,5 3,645,0 3,645,5 3,645 3,0 3,645 3,5 3,645 4,0 3,645 akrátko 0 3,645 Měřeí č. měřeí při jmeovitých hodotách: N Výpočet jmeovitého mometu: M N = 9,55 = 9, 55 = Nm (Nm;W,mi -1 ) N astaveé vypočteo z vypočteo z aměřeé hodoty hodoty aměřeých hodot jmeovitých hodot U 1 =U 1N M=M N 1 I I bg η Ν cos (ϕ) η Ν (V) (Nm) (mi -1 ) (W) (A) (A) (W) (%) (-) (%) 4 použité vztahy: M = (W; Nm, mi -1 ) η = 100 (%; W, W) 9,55 1 cos( ϕ ) = 1 ( ; W, V, A) 3 U I Tabulka k měřeí č. 3 měřeí rozběhového proudu dyamomet r odečteo z počítače vypočteo I bg I 1,L I 1 ustáleé doba rozběhu λ IL (A) (A) (A) (s) (-) rozběh aprázdo 0 rozběh při zatížeí oužitý vztah: λ IL = I 1,L /I 1N 6 Měřeí a asychroím motoru