MĚŘENÍ NA ASYNCHRONNÍM MOTORU

Transkript

1 MĚŘENÍ NA ASYNCHRONNÍM MOTORU Základní úkole ěření je seznáit posluchače s vlastnosti asynchronního otoru v různých provozních stavech a s ožnosti využití provozu otoru v generátorické chodu a v režiu brzda. 1. Příprava na ěření. Měřený otor je konstruován s vinutou kotvou. Pro vlastní ěření využijee ěřící soupravu pro ěření výkonů QN1. Souprava á již v sobě zabudovány apéretry, voltetr (ožnost poocí přepínače volit různá fázová nebo sdružená napětí) a wattetr. Hodnota na wattetru ukazuje již výsledný odebíraný příkon otoru, v případě fázového otoru se bude jednat o celkový fázový příkon. Motor je hřídelí spojen s brzdící zařízení tzv. dynaoetre. Jedná se o speciálně konstruovaný otor (tzv. Winter Eichberg), který uožňuje regulaci otáček. Dále á část obalu (krytu) statoru konstruovanou tak, že je uložena volně a spojena poocí pákového zařízení s ukazatele oentu. Z důvodu regulace napětí je ěřený otor napájen přes autotransforátor. Základní hodnoty ěřeného otoru : P N 4.1 kw n N 142 ot/in U N x 4 V N 9 A Pro další výpočty potřebujee znát hodnoty činných odporů vinutí statoru. R 1f statoru Ω Vlastní ěření se skládá ze částí : ěření naprázdno, ěření nakrátko a z ěření zatěžovacího. Pro všechna ěření platí stejné schéa zapojení: Měřící souprava QN 1 A V W 1

2 2. Měření naprázdno Popis ěření: Motor roztáčíe bez spouštěcího odporu (krátkospojovač a odklápěč kartáčů je v provozní poloze), a proto použijee snížené napětí poocí autotransforátoru. Měnit napětí budee v rozezí 11 % až % U n. Odečítáe napětí U 1, proud 1 a příkon P. Příkon Po se spotřebuje na krytí ztrát vinutí statoru P j, ztrát echanických, P a ztrát v železe a P F. Ztráty v železe rotoru i ve vinutí rotoru jsou zanedbatelné, protože skluz je při chodu naprázdno veli alý. Ztráty ve vinutí statoru určíe z Jouleova zákona P 2 j. R1 fstatoru. 1 kde za 1 dosadíe střední hodnotu proudů ěřených ve všech fázích. 1 R + S + Účiník (naprázdno) vypočtee takto: cos ϕ T P. U. N 1N Ztráty echanické a v železe určíe ze vztahu P + P P P Fe j Uvedené hodnoty potřebujee pro určení účinnosti stroje. Kroě toho nás zajíá velikost proudu. 1, který otor odebírá ze sítě při chodu naprázdno. Jeho hodnota při jenovité napětí bývá,25-,4 násobke hodnoty jenovitého proudu n a je dobrý kriterie kvality návrhu otoru. Účele ěření naprázdno je zjistit velikost ztrát v železe ztrát echanických a proudu naprázdno. Do tabulky zapíšee : R, S, T, 1, P, P + P Fe, cos ϕ Grafické znázornění provedee jako funkci U 1. Z diagrau určíe extrapolací křivky P ztráty echanické P. Při nulové napětí jsou ztráty v železe P Fe i ztráty Jouleovy P j též nulové a zbývající ztráty echanické P na napětí nezávisí. 2

3 . Měření nakrátko Popis ěření Stave nakrátko asynchronního otoru rozuíe ustálený stav poěrů ve statorové vinutí při rotorové vinutí spojené nakrátko a zabrzděné rotoru. Při této zkoušce je asynchronní otor ve stavu spouštění a pro je ožné z výsledků tohoto ěření určit hodnoty charakteristické pro spouštění, tj. záběrový oent a záběrový proud. Při ěření přivedee na svorky statorového vinutí snížené napětí, které postupně zvyšujee tak, aby proud otoru se při ěření pohyboval v rozezí až 1,1 N. Tou odpovídá napětí 12 až % U N podle velikosti stroje. Při ěření odečítáe napětí nakrátko U 1K, proud nakrátko 1K a příkon nakrátko. Protože se stroj v zabrzděné stavu nevětrá, zvyšuje se veli rychle jeho teplota. Proto se ěření usí provádět též rychle, aby velikost vinutí nepřekročila dovolenou hodnotu teploty izolace vinutí a nedošlo tak k jejíu spálení. Vlastní ěření pak z důvodu ustálených teplotních vztahů provádíe sestupně. Účiník při chodu nakrátko vypočtee ze vztahu: kde cos ϕ 1K K RK P. U + k 1 K. 1K SK + TK Účele ěření nakrátko je tedy zjistit velikost ztrát ve vinutí a proudu nakrátko a současně i rozběhového proudy a záběrového oentu. Do tabulky zapíšee : RK, SK, TK, 1K, P K, cos ϕ K Grafické znázornění provedee jako funkci U 1K. U strojů éně sycených je závislost 1k f(u 1k ) téěř příková, a proto ůžee určit proud nakrátko (skutečný, při záběru otoru) při jen. napětí. 1 KN 1N. U U N 1K kde za U 1k dosadíe naěřenou hodnotu při jenovité proudu N. Účiník cosϕ k se s proude jen álo ění, a proto počítáe s jeho střední hodnotou.

4 4. Zatěžovací ěření Obecná část Asynchronní otor budee zatěžovat dynaoetre. Stator dynaoetru je výkyvně uložen v ložiskách a přes pákové ústrojí a váhu udává přío kroutící oent ezi rotore a statore. Moent M[N] M[kp] Popis ěření Vyzkoušíe sěr točení dynaoetru a asynchronního otoru. Musí být shodný. Poté roztočíe otor dynaoetre na přibližně synchronní otáčky a připojíe otor na síť. Snižování otáček dynaoetru zatěžujee otor v oblasti M M ax. tj. přibližně v rozsahu - N. Měříe proudy R, S, T,, příkon P p, otáčky n [ot/in]a oent M. Napětí otoru je běhe ěření konstantní jenovité U N. Vypočítáe výkon P, účinnost η, ztráty PP p -P, skluz s, otáčky ω [rad/s] a účiník cosϕ. Potřebné vztahy: 1 R + S + T ω 2πn 6 P η.1 P M. ω P P ωs ω s ω s cosϕ Hodnoty 1, P p, P, s, η, n, ω, cos ϕ zakreslíe do diagrau v závislosti na M. Dále sestrojte oentovou charakteristiku, ωf(m) a porovnejte ji s charakteristikou, odvozenou z kružnicového diagrau téhož stroje. Ukázka grafů: P. U N. 1 4

5 5. Sestrojení kružnicového diagrau Kružnicový diagra asynchronního stroje je geoetrické ísto koncových bodů fázorů statorového proudu při konstantní napětí a při proěnné skluzu. Znázorňuje přehledně provozní vlastnosti stroje. Jeho použití při návrhu a výpočtu asynchronního otoru sice nyní ustupuje před výpočetníi etodai prograovanýi na počítači, přesto je však jeho užití jednou z nejlepších etod pro zjištění vlastností otoru. Podklade pro nakreslení kružnicového diagrau jsou výsledky ěření, které jse získali při ěření naprázdno a nakrátko. Nejdříve nakreslíe osy koplexní roviny. Na iaginární kladnou poloosu vynesee fázor napětí U N (sdružená hodnota). Zvolí se ěřítko proudu statoru 1 [A/]. Fázor proudu 1 je určen velikostí 1 / 1 / a úhle ϕ, který se určí z účiníku cosϕ. Vynášíe hodnoty zjištěné z grafů naprázdno pro jenovité napětí U N. Vynesee úsečku OP 1 1 Podobně vynesee i fázor proudu 1K úhle ϕ 1k, který se určí z účiníku cosϕ 1k. Vynášíe hodnoty zjištěné z grafů nakrátko pro jenovitý proud a přepočtené pro jenovité napětí. Vynesee úsečku OP K 1 K 1 Při přesnější konstrukci ještě ideální bod naprázdno P tak, že na svislici v bodě P vynesee sěre dolů úsečku PP P U N 1 P kde p U N. ěřítko výkonů [W/], U N je sdružené napětí, P jsou echanické ztráty z ěření naprázdno. Z bodu P vedee rovnoběžku s reálnou kladnou poloosou a zakreslíe na ni ve vhodné (libovolné) ěřítku U 1f. Na kolici vztyčenou v koncové bodě úsečky vynesee ve stejné ěřítku hodnotu 2 1 R 1fstatoru. Na přeponě takto získaného trojúhelníka leží střed kružnice S a je průsečíke této přepony a syetrály bodů P a P k. Bod P, který přísluší skluzu s, dostanee tak, že nejprve narýsujee svislici vedenou v bodě P K k základní ose. Poté vynesee v ěřítku výkonů hodnotu 2 1k.R 1fstatoru, p vycházející přito z bodu E (viz obrázek). Platí ET 2 1 K R 1 fstatoru. p 5

6 Úsečka ET představuje tedy ztráty ve vinutí statoru a zbývající části svislice - spojnice TP K představuje ztráty ve vinutí rotoru stroje Měřítko oentů se určí ze vztahu:. p U N1 n n s Pro jenovitý stav, kteréu odpovídá proud 1 1N, určíe provozní hodnoty následovně: v koncové bodě P n fázoru 1N spustíe kolici na reálnou osu a označíe na ní body A,B,C,D. Všechny naěřené vzdálenosti je třeba násobit ěřítke výkonů. Úsečka P n A je úěrná příkonu otoru OA je úěrná agnetizačníu příkonu AB jsou ztráty v železe + ztráty echanické BC jsou ztráty ve vinutí statoru CD jsou ztráty ve vinuti rotoru P na je odevzdaný elektrický výkon, pracuje-li stroj jako generátor P n C je úěrná oentu (v ěřítku oentů ) P P K nazýváe příkou výkonů p, P P nazýváe příkou oentů. s Stanovení skluzu Zvolíe libovolný bod F na kružnici a spojíe jej s body P, P K, P. Na spojnici FP nanesee 1 a z koncového bodu této úsečky vedee rovnoběžku se spojnicí FP. Tato rovnoběžka probíhá příkou FP K v bodě G. Bode G vedee rovnoběžku se spojnicí FP. Úsečka GL je skluzovou stupnicí. Provozní bod P n, ve které chcee určit skluz s n, spojíe s bode F a na skluzové stupnici odečtee skluz (1 1%) 6

7 7