Laboratorní úlohy z ESP pro KS

Základní měření na asynchronním motoru.
Úkol:
1. Změřte odpor vinutí trojfázového asynchronního motoru, vypočítejte průměrný odpor vinutí jedné fáze.
2. Proveďte zkoušku naprázdno. Zjistěte I0, P0, cos 0 při Un.
3. Z naměřených hodnot vypočítejte magnetizační proud I ztrátový proud IFe a poměrný proud
naprázdno i0.
4. Změřte skluz naprázdno. Zjistěte, zda otáčky motoru naprázdno závisejí na napětí.
5. Proveďte zkoušku nakrátko. Zjistěte Uk, Pk, cos k při In.
6. Určete záběrný proud motoru Iz a poměrný záběrný proud iz.
Stroje a přístroje:
asynchronní motor 2,2 kW
zdroj – regulační transformátor
přenosná měřicí souprava nebo digitální multimetr
ohmmetr
otáčkoměr
Návod:
Trojfázový asynchronní motor je bezkonkurenčně nejdůležitější elektromotor. Obstarává přes 80% všech
pohonů. V této úloze se seznámíme s měřením nejdůležitějších parametrů a vlastností tohoto motoru.
1. Zkontrolujeme svorkovnici, zda je motor zapojen do trojúhelníka nebo do hvězdy. Změříme odpor mezi
všemi kombinacemi vývodů motoru. Pokud je vinutí zapojeno ve hvězdě, jde o sériové řazení dvou fází.
Pokud je vinutí zapojeno do trojúhelníka, jde vždy o paralelní kombinaci odporu jedné fáze a dvou
R
R13 R23
zbývajících fází v sérii. Průměrný odpor vinutí jedné fáze je R1 f 1,5 12
(vysvětlete proč!).
3
2. Při zkoušce naprázdno nastavíme jmenovité napětí Un podle štítku motoru a změříme proud naprázdno
3U n I 0 cos 0 ). Napětí zdroje (reg.
I0, ztráty naprázdno P0, spočítáme účiník cos 0 ( P0
transformátoru) je třeba při rozběhu zvyšovat postupně, aby nedošlo k proudovému nárazu.
3. Magnetizační proud slouži k vybuzení magnetického toku motoru. Je to jalová složka proudu naprázdno,
proto = I0.sin 0. Je poměrně velký, protože magnetický tok musí dvakrát překonat vzduchovou
mezeru. Ztrátový proud slouží k pokrytí ztrát v železe. Je to činná složka proudu naprázdno
I0
100[%] . Činí několik
IFe = I0.cos 0. Je mnohem menší. Poměrný (procentní) proud naprázdno je i0
In
desítek procent. Jmenovitý proud In je na štítku motoru.
4. Otáčky naprázdno změříme digitálním otáčkoměrem s vysokou přesností. Jsou téměř synchronní (skluz
n s n0
100[%] se blíží k nule) a prakticky nezávisejí na napětí. Synchronní otáčky jsou
naprázdno s 0
ns
60 f
otáčky točivého pole a spočítají se takto: n s
. Počet pólpárů u našeho motoru je 2 (čtyřpólový
p
motor).
5. Při zkoušce nakrátko zabrzdíme rotor mechanickou pákou, nastavíme In a změříme Uk a Pk, účiník
cos k spočítáme (jak?). Napětí zdroje Uk je snížené tak, aby proud nakrátko byl právě roven proudu
jmenovitému In.
6. Záběrný proud motoru určíme lineárním přepočtem proudu při sníženém napětí na jmenovité napětí:
U
Iz
I z I n n . Poměrný záběrný proud je i z
. Tato hodnota bývá kolem 5 (tj. 500%).
Uk
In
Zatěžování asynchronního motoru.
Úkol
1. Změřte a nakreslete zatěžovací charakteristiky trojfázového asynchronního motoru n, M, I, = f (P) při
U = Un .
2. Změřte momentovou charakteristiku n = f (M ) při sníženém napětí. Charakteristiku přepočítejte na Un
a takto ji znázorněte graficky.
Stroje a přístroje:
asynchronní motor 2,2 kW
dynamometr
regulační transformátor
digitální multimetr
otáčkoměr
Návod:
1. Zatěžování motoru se provádí do náhradní mechanické zátěže – dynamometru, který vytváří zátěžný
moment. Motor napájíme z regulovatelného zdroje – natáčivého transformátoru. Měření se provádí při
jmenovitém napětí, nejprve však je nutno při sníženém napětí (a vypnutém dynamometru) zkontrolovat
směr otáčení motoru – musí být stejný jako nastavený směr otáčení dynamometru. Soustrojí uvedeme do
pohybu tak, že roztočíme dynamometr na přibližně synchronní otáčky motoru, pak připojíme motor k síti
a nastavíme jmenovité napětí. Snižováním otáček dynamometru zvětšujeme zatížení motoru a naopak.
Měření zahájíme při maximálním zatížení motoru (asi 125% jmenovitého zatížení) a postupně motor
odlehčujeme. Regulačním zdrojem udržujeme jmenovité napětí. Měříme příkon, proudy, udržujeme
jmenovité napětí (vše na digitálním multimetru). Dále měříme otáčky (digitální otáčkoměr) a moment
(na váze dynamometru). (Váha ukazuje ve starých jednotkách – kpm, údaj je nutno převést na Nm vynásobením 9,81.) Z naměřených
n
hodnot vypočítáme výkon motoru P M
(jaký je vztah mezi a n?) a účinnost (jak?).
M
9,55
2. Momentovou charakteristiku měříme v celém motorickém režimu (od 0 do ns), musíme tedy měřit při
sníženém napětí (proč?). Měříme od nulových otáček k synchronním, abychom motor postupně
odlehčovali. Snažíme se najít moment zvratu. Naměřené hodnoty přepočteme na jmenovité napětí –
moment kvadraticky závisí na napětí, proto M
Un
M
U
2
. Získaný tvar charakteristik porovnáme
s teoretickým průběhem.
Záhlaví tabulky:
Pn = ...... kW
Un = .......V
Pp W] M Nm]
In = ....... A
n 1/min] I1 [A]
I2 [A]
zapojení do hvězdy
I3 [A]
U' = ......... V
n 1/min] M Nm]
M Nm]
I [A]
P W]
%]
Měření na stejnosměrném motoru.
Úkol:
V chodu naprázdno změřte a nakreslete rychlostní charakteristiky stejnosměrného cize buzeného motoru
1. n = f (U) při Ib = 0,7 A a Ib = 0,5 A
2. n = f (Ib) při U = 100 V a U = 150 V
Průběhy charakteristik zdůvodněte.
Stroje a přístroje:
stejnosměrný cize buzený motor
regulační transformátory
usměrňovače
ampérmetr
voltmetr
otáčkoměr
Návod:
Jednou z nejvýhodnějších vlastností stejnosměrného motoru je snadná regulace otáček. Lze ji provádět i bez
použití výkonové elektroniky, a tak byly stejnosměrné cize buzené, derivační i sériové motory v minulosti
nejpoužívanějšími stroji v regulačních elektrických pohonech.
Při odvození rovnice rychlostní charakteristiky vyjdeme z napěťové rovnice stejnosměrného cize buzeného
motoru U U i Ra I a . V našem případě, kdy měření probíhá v chodu naprázdno, lze zanedbat úbytek
napětí na odporu kotvy Ra I a , protože proud i odpor kotvy jsou malé. Pak se svorkové napětí přibližně rovná
indukovanému: U U i . Použitím známého vztahu pro indukované napětí U i kΦ
k Φn získáme
U
rovnici rychlostních charakteristik n
. Můžeme přijmout předpoklad, že magnetický tok je přímo
kΦ
úměrný budícímu proudu – měření probíhá v lineární části magnetizační charakteristiky, nedochází
k výraznějšímu přesycení magnetického obvodu. Z rovnice vyplývá, že
otáčky jsou při konstantním budícím proudu přímo úměrné napětí, závislost je přímková, při nižším
budícím proudu jsou otáčky vyšší;
otáčky jsou při konstantním napětí nepřímo úměrné budícímu proudu, závislost je hyperbolická, při
nižším napětí jsou otáčky nižší.
Měření:
Budící obvod i kotvu motoru napájíme z regulačních transformátorů přes neřízené (diodové) usměrňovače.
Nejprve musíme motor nabudit, teprve potom připojíme ke zdroji napětí kotvu. V opačném případě by
vznikl zkrat na kotvě. Při vypínání se nejprve vypne kotva.
Nejprve měříme závislost otáček motoru na napětí, budící proud udržujeme konstantní. Dále změříme
závislost otáček na budícím proudu při konstantním napětí. Při měření nepřekročíme maximální otáčky
motoru 1600 min-1.
Poznámka:
Chceme-li zachovat určitý moment motoru, zvyšuje se při odbuzování proud kotvy (vztah M
Nemůžeme tedy motor odbuzovat zcela libovolně.
Záhlaví tabulky:
Motor:
Pn = ...... kW
Un = .......V
In = ....... A
Ib =
-1
n min ]
nn = ...... min-1
Ib =
U [V]
-1
n min ]
Ibn = ..... A
U=
U [V]
-1
n min ]
k.Φ.I a ).
U=
Ib A]
-1
n min ]
Ib A]