15.1 Zadáí 15 Měřeí a zatěžovaém třífázovém asychroím motoru a) Změřte otáčky, odebíraý proud, fázový čiý výko, účiík a fázová apětí a 3-fázovém asychroím motoru apájeém z třífázové sítě 3 x 50 V při běhu aprázdo. b) Motor zatěžujte (brzděte) a otáčky daé tabulkou za současého odečítáí odebíraého proudu, čiého výkou a apětí. c) Z aměřeých hodot vypočítejte velikost účiíku cos φ. d) Sestrojte graf závislosti čiého výkou (výkoová charakteristika) a otáčkách motoru, graf závislosti odebíraého proudu a otáčkách a graf závislosti účiíku proudu a otáčkách motoru. e) Proveďte zhodoceí a závěr měřeí. 15.2 Schéma zapojeí Vysvětlivky ke schématu: AM asychroí motor TD tachodyamo DM derivačí motor sloužící pro brzděí motoru 15.3 Teoretický rozbor 15.3.1 Obecá část Asychroí motory jsou ejrozšířeějšími elektromotory a používají se k ejrůzějším pohoům, eboť jsou ze všech motorů ejjedodušší, ejlaciější, provozě ejspolehlivější a vyžadují malou údržbu. K jejich apájeí stačí běžá střídavá trojfázová síť. Mají také ěkteré evýhody, především rychlost, která je u asychroích motorů těžko regulovatelá. Používají se tedy převážě k pohou zařízeí, která pracují při kostatí rychlosti (čerpadla, vetilátory, pásové dopravíky, kompresory, důlí a stavebí stroje ) ebo u zařízeí, jejichž rychlost se měí převodovou skříí. Další velkou evýhodou asychroích motorů je poměrě velký proudový áraz při zapíáí a idukčí účiík cosφ který bývá při plém zatížeí 0,8 až 0,9. S klesajícím zatížeím asychroích motorů se účiík zmešuje. S klesajícím zatížeím se účiík zhoršuje. Při rozběhu se ve stojícím viutí rotoru idukují apětí, která v uzavřeém obvodu rotoru vyvolají proudy. Účikem těchto proudů vziká momet, který podle Lezova zákoa působí proti změě, která teto proud vyvolala a tím proti vziku proudů v rotoru. Roztočí proto rotor ve smyslu točeí točivého pole, aby se zmešila rychlost protíáí vodičů rotoru točivým polem, tím i velikost idukovaého apětí a tím pádem i idukovaý proud v rotoru. Při chodu aprázdo je motor zatíže a hřídeli mometem ztrát aprázdo, což je - 1 -
momet mechaických ztrát. Rotor tedy ai při chodu aprázdo edosáhe sychroí rychlosti, kdy by byl jeho momet ulový. Při zvětšováí brzdicího (zatěžovacího) mometu a hřídeli se musí rotor zpomalit, aby se rychlost protíáí vodičů rotoru točivým polem zvětšila, aby se idukovalo v rotoru větší apětí, protékal jím větší proud a vzikl větší momet motoru. Provozí stavy a vlastosti stroje závisí a rozdílu rychlosti točivého magetického pole 1 a rychlostí rotoru, tedy a relativí rychlosti rotoru vůči točivému poli. 2. + [15.1] 2 = 1 Relativí rychlost 2 se azývá rychlostí skluzovou. U strojů a střídavý proud se používá pojem skluz, defiovaý jako poměr skluzové rychlosti vůči rychlosti sychroí s = Sychroí otáčky 1 jsou dáy kmitočtem apájecího apětí f a počtem pólových dvojic p [15.2] [15.3] Zatěžováí (brzděí) motoru budeme realizovat odebíráím proudu ze svorek derivačího motoru DM, který je mechaicky (hřídelí) propoje s aším hacím motorem, jehož otáčky se tímto budou zmešovat. Otáčky zjišťujeme voltmetrem V o přiložeým a svorky tachodyamka TD. Tachodyamko ám vyrábí střídavé apětí v závislosti a otáčkách. Tato závislost je lieárí a je dáa kostatou, která je uvedea a štítku. Kostata je ve tvaru počet otáček/apětí. Zdálivý výko spočítáme z aměřeých hodot apětí a proudu S = U * I[ VA] [15.4] Účiík je dá vztahem P cosϕ =. [15.5] S Čiý příko změříme wattmetrem. 15.3.2 Kostrukčí provedeí a uspořádáí motoru Stator stroje je slože z plechů 0,5 mm 2, v jejichž drážkách je uložeo zpravidla trojfázové viutí. Jeho šest koců je vyvedeo a svorkovici tak, aby se zapojeí viutí mohlo sado přepojovat do hvězdy a do trojúhelíku. Drážky statoru jsou polozavřeé ebo otevřeé (případě s magetickými klíy) aby se ezvětšovala efektiví délka vzduchové mezery a tím magetizačí proud stroje. Rotor je slože rověž z plechů. Viutí rotoru může být buď viuté a vyvedeo a kroužky (motor s kroužkovou kotvou) ebo klecové (motor s kotvou akrátko Squirrel cage motor). U motoru s kroužkovou kotvou se přes kartáče dosedající a kroužky připojuje ještě spouštěcí odpor, kterým se jedak omezuje záběrý proud, jedak se dosáhe lepších spouštěcích charakteristik motoru. Po rozběhu je spouštěcí odpor vyřaze. Klecové viutí je tvořeo tyčemi uložeými v drážkách a a čelech rotoru spojeé kruhy akrátko. Klecové viutí i s jedoduchým vetilátorem bývá ejčastěji odstříkuto z hliíku. Ve zvláštích případech jsou tyče z mědi, brozu, případě z jiých sliti. Tyče klece jsou často vedey šikmo k podélé ose. Takového šikmé uspořádáí zabraňuje kmitáí motoru tím, že omezuje vyšší harmoické a zajišťuje tím plyulejší a tišší chod motoru. Touto úpravou rotoru se však vyvíjí větší axiálí tlak a ložisko, ve kterém působí axiálí síla způsobeá šikmostí tyčí klece. 15.3.3 Náhradí schéma a fázorový diagram 2 1 1 = 1 = Obr. 15.1: Náhradí schéma asychroího motoru Náhradí schéma je velice podobé áhradímu schématu trasformátoru. Pro asychroí stroj akrátko je U 2 =U 2 =0 a áhradí schéma je a výstupích svorkách spojeo akrátko. Avšak - 2-1 60 * f p
v okolí jmeovitého zatížeí asychroího motoru je skluz malý (s=0,01 až 0,04) a impedace sekudárí větve v áhradím schématu je velká, eboť velikost odporu je velká i při malém odporu R 2. Celkový odebíraý proud je dá fázorovým součtem magetizačího proudu I 1µ, proudu reprezetujícího čié ztráty v magetickém obvodu I 1Fe a sekudárího proudu I 2. Magetizačí proud I 1µ je kvůli vzduchovým mezerám větší (u dobrých motorů je I 1µ =30% I ). Rozptylové reaktace jsou oproti trasformátoru mohem větší. Obr. 15.2: Fázorový diagram asychroího motoru 15.4 Tabulka aměřeých a vypočítaých hodot [1.mi -1 ] U 1 [V] U 2 [V] U 3 [V] I 1 [ma] I 2 [ma] I 3 [ma] P 1 [W] P 2 [W] P 3 [W] cosφ 1 cosφ 2 cosφ 3 2650 2600 2550 2500 2450 2400 2350 2300 2250 2200 2150 2100 2050 2000 1950 1900-3 -
15.5 Postup měřeí a) zapojíme obvod podle schématu a echáme ho zkotrolovat vyučujícím, b) poté, co vyučující zape přívod třífázového elektrického apětí do soustavy motoru echáme motor aspoň pět miut běžet aprázdo, c) odečteme hodoty otáček aprázdo, apětí, proudů a výkoů v jedotlivých fázích, hodoty účiíku dopočítáme až po ukočeí měřeí, d) změou hodoty zatěžovacího proměého odporu brzdíme motor a otáčky udaé v tabulce, pro každé otáčky odečteme hodoty apětí, proudů a výkoů jedotlivých fází motoru, e) jakmile se dostaeme do stavu, kdy již elze sižovat otáčky, vrátíme motor do běhu aprázdo a celou soustavu vypeme, f) dopočítáme hodoty účiíku a sestrojíme grafy proudů, výkoů a účiíků jedotlivých fází motoru. Grafické závislosti jedotlivých fází proveďte růzými barvami. Uveďte, která barva přísluší té které fázi. Připraveé rastry pro vypracováí grafů emají ocejchovaou stupici osy y, je tedy třeba a základě vyášeých hodot stupici vytvořit. Maximálí hodotu, kterou budete do grafu vyášet zaokrouhlete ahoru a použijte jako maximum osy y. 15.6 Grafy aměřeých a vypočítaých hodot 15.6.1 Graf závislosti odebíraého proudu jedotlivých fází a otáčkách motoru I [A] 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 [1.mi -1 ] - 4 -
15.6.2 Graf závislosti odebíraého čiého výkou a otáčkách motoru P [W] 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 [1.mi -1 ] 15.6.3 Graf závislosti účiíku odebíraého proudu a otáčkách motoru cos ϕ[-] 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 [1.mi -1 ] - 5 -
15.7 Zhodoceí a závěr měřeí Datum vypracováí: Připomíky k protokolu: Podpis studeta: Hodoceí - LABORATOŘ: CELKOVÉ HODNOCENÍ: - 6 -