12 ASYNCHRONNÍ MOTOR S DVOJÍM NAPÁJENÍM 12.1
ÚKOL MĚŘENÍ
a) Zapojit úlohu dle schématu zapojení. Zapojení provádějí dvě skupiny odděleně. b) Sfázování stojícího rotoru asynchronního motoru s rotorem „synchronního generátoru“. c) Změřit nebo vypočítat výkony, proudy a napětí jednotlivých strojů a rotorového obvodu soustrojí pro různé otáčky při chodu naprázdno. d) Změřit nebo vypočítat výkony, proudy a napětí jednotlivých strojů a rotorového obvodu soustrojí pro různé otáčky při generátorickém zatížení motoru.
12.2
SCHÉMA ZAPOJENÍ 3x(0 -500V), 50 Hz m11
m10
H5
H3 RT8
~
RT2 ~ otáčky = 1,2,3 tl.
10
A
H6
H9
= D1
D5
3x400V, 50 Hz
A
V
RT3 ~ proud = 3 tl. D7
V
W-metr
R
8
10
8
V
V
A
A
RT6 proud 3 tl. 20 H7 ~
12.3
V
RT6 proud 20 3 tl.
V
W-metr K1
= 6
V
A
A
7
7
A
=
~
H7
6
V
USPOŘÁDÁNÍ ASYNCHRONNÍHO MOTORU S DVOJÍM NAPÁJENÍM
Asynchronní motor s dvojím napájením je vytvořen z kroužkového asynchronního motoru pracoviště m10. Jeho statorové vinutí je připojeno na sběrnici 3x400V přes stykač H9. Rotorové vinutí je připojeno přes stykač K1 na zdroj proměnného napětí a frekvence, vytvořený rotorovým vinutím kroužkového asynchronního motoru na pracovišti m11. Stykač K1 má kontakt jedné fáze trvale spojen. Statorové vinutí kroužkového asynchronního motoru na pracovišti m11 je použito jako budící vinutí a proto má dvě fáze vzájemně propojené. Na tuto spojku a na třetí fázi je připojen zdroj proměnného stejnosměrného napětí. Tento zdroj proměnného stejnosměrného napětí je vytvořen z diodového usměrňovače RT8, napájeného ze sběrnice třífázového proměnného napětí (0 – 500 V), 50 Hz. Velikost proměnného napětí se nastavuje indukčním regulátorem
-1-
pomocí ovládacích tlačítek na rozvaděči 0rh8 tak, aby statorovým vinutím protékal požadovaný budící proud. Jako poháněcí motor nebo zatěžovací dynamo asynchronního kroužkového motoru pracoviště m10 je použit stejnosměrný cize buzený stroj soustrojí na pracovišti m10. Pro napájení kotvy tohoto stejnosměrného stroje proměnným napětím Ua je využit měnič RT3 (reverzační řízený trojfázový můstkový usměrňovač) v režimu řízení proudu (tj. v režimu s proudovou smyčkou bez otáčkové smyčky). Asynchronní kroužkový stroj na pracovišti m11 je použit jako synchronní generátor případně jako synchronní motor s proměnnými otáčkami, buzený do statoru. Jako jeho poháněcí stroj je použit stejnosměrný cize buzený stroj soustrojí na pracovišti m11. Pro napájení kotvy tohoto stejnosměrného stroje proměnným napětím Ua je využit měnič RT2 (reverzační řízený trojfázový můstkový usměrňovač) v režimu řízení otáček (tj. v režimu s podřízenou proudovou a nadřízenou otáčkovou smyčkou).
12.4
POPIS MĚŘENÍ
12.4.1 Sfázování stojícího rotoru asynchronního motoru s rotorem „synchronního generátoru“ a)
Nabudíme stejnosměrný stroj na pracovišti m11 sepnutím stykače H7 a odblokujeme jeho řídící impulzy stisknutím tlačítka 3. Nastavíme jmenovitý budící proud.
b)
Sepneme stykače H5 a D5 a odblokujeme řízení měniče RT2 tlačítky 1,2,3. Před odblokováním zkontrolujeme, že zadání žádaných otáček potenciometrem odpovídá nulovým otáčkám. Zvyšujeme postupně otáčky soustrojí m11 pomocí zadávání žádané hodnoty otáček stejnosměrného stroje soustrojí až na hodnotu 1000 ot/min. Otáčky odečítáme dle napětí tachodynama.
c)
Sepneme stykače H3 a D1 na pracovišti m11. Na rozvaděči 0rh8 sepneme indukční regulátor a postupně zvyšujeme jeho napětí. Při tom sledujeme velikost napětí na voltmetru rotorového napětí „synchronního generátoru“ pracoviště m11 dokud nedosáhne hodnoty asi 115 V.
d)
Sepneme stykač H9 na pracovišti m10, zkontrolujeme velikost rotorového napětí a případně upravíme velikost budícího proudu „synchronního generátoru“ pracoviště m11 tak, aby obě rotorová napětí byla shodná.
e)
Jemnou změnou otáček stejnosměrného motoru pracoviště m11 nastavíme otáčky tak, aby rozdílový voltmetr přes kontakt stykače K1 kýval pouze malou frekvencí. V okamžiku nulového napětí sepneme stykač K1 a tím došlo ke sfázovaní obou strojů.
12.4.2 Změřit nebo vypočítat výkony, proudy a napětí jednotlivých strojů a rotorového obvodu soustrojí pro různé otáčky při chodu naprázdno Změnou rotorové frekvence motoru s dvojím napájením se mění otáčky tohoto motoru. Snižujeme proto postupně otáčky „synchronního generátoru“ soustrojí na pracovišti m11 změnou žádané hodnoty otáček stejnosměrného motoru pracoviště m11. Se snižováním otáček tohoto soustrojí se začne roztáčet asynchronní motor s dvojím napájením na pracovišti m10. Otáčky „synchronního generátoru“ snižujeme až do zastavení soustrojí pracoviště m11. V průběhu změny otáček „synchronního generátoru“ měříme údaje všech přístrojů a zapisujeme je do připravené tabulky.
-2-
12.4.3 Změřit nebo vypočítat výkony, proudy a napětí jednotlivých strojů a rotorového obvodu soustrojí pro různé otáčky při generátorickém zatížení motoru. Zatížení hřídele motoru s dvojím napájením měníme změnou žádané hodnoty budícího proudu měniče RT6 pro napájení budícího vinutí stejnosměrného stroje pracoviště m10. Obvod kotvy stejnosměrného stroje pracoviště m10, napájený z měniče RT3, připojíme sepnutím H6 a D7. Regulátor měniče musí být nastaven pro proudovou smyčku. Určíme polaritu stejnosměrného kotevního proudu, při které se soustrojí začne roztáčet stejným směrem jako se otáčelo při chodu naprázdno. Sfázujeme rotory a nastavíme požadované otáčky soustrojí. Měníme budící proud od nuly do jmenovité hodnoty a pro každý pracovní bod odečítáme údaje všech měřících přístrojů. Naměřené hodnoty sestavíme do tabulky. Výkony stejnosměrných strojů určíme ze součinu kotevního proudu a napětí. Měření provedeme pro dvě hodnoty otáček. 12.4.4 Vypočítat momenty jednotlivých strojů soustrojí elektrického hřídele. Momenty vypočteme ze známého vztahu
M ex =
π
Px
30
(1)
∗n
Otáčky všech strojů jsou shodné a proto momenty a výkony budou v přímé úměrnosti. Momenty mezi stejnosměrnými stroji a asynchronními stroji určíme jako střední hodnotu jejich elektrických výkonů.
-3-
Měření naprázdno
pracoviště m11 p.č.
Ib [A]
ss stroj Ua [V] Ia [A]
Pa [W]
otáčky dílků [ot/min]
Pa [W]
otáčky dílků [ot/min]
generátor Us [V]
Ub [V]
Ib [A]
Is [A]
Ps [W]
Us [V]
asynchronní motor Is [A] Us [V] Is [A]
Ps [W]
pracoviště m10 p.č.
Ib [A]
ss stroj Ua [V] Ia [A]
-4-
Měření při zatížení – otáčky asynchronního motoru .............................ot/min
pracoviště m11 p.č.
Ib [A]
ss stroj Ua [V] Ia [A]
Pa [W]
otáčky dílků [ot/min]
Pa [W]
otáčky dílků [ot/min]
generátor Us [V]
Ub [V]
Ib [A]
Is [A]
Ps [W]
Us [V]
asynchronní motor Is [A] Us [V] Is [A]
Ps [W]
pracoviště m10 p.č.
Ib [A]
ss stroj Ua [V] Ia [A]
-5-
Měření při zatížení – otáčky asynchronního motoru .............................ot/min
pracoviště m11 p.č.
Ib [A]
ss stroj Ua [V] Ia [A]
Pa [W]
otáčky dílků [ot/min]
Pa [W]
otáčky dílků [ot/min]
generátor Us [V]
Ub [V]
Ib [A]
Is [A]
Ps [W]
Us [V]
asynchronní motor Is [A] Us [V] Is [A]
Ps [W]
pracoviště m10 p.č.
Ib [A]
ss stroj Ua [V] Ia [A]
Praha 3.5.2010 prof. Ing. Jiří Pavelka, DrSc.
-6-
