1. ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI ASYNCHRONNÍHO MOTORU, ŠTÍTKOVÉ HODNOTY, MĚŘENÍ STATOROVÝCH ODPORŮ 1. Konstrukce asynchronního stroje Úkol: Seznámit se s konstrukčním uspořádáním a rozložením vinutí statoru a s možnými variantami konstrukčního uspořádání rotoru asynchronního stroje 2. Štítek asynchronního stroje Úkol: Seznámit se s údaji udávanými na štítku motoru, objasnit jejich význam a určit ze štítkových hodnot další veličiny Popis: Na štítku asynchronního motoru se uvádějí jmenovité hodnoty důležitých provozních veličin. Jmenovitá hodnota veličiny je taková hodnota, se kterou může být stroj provozován trvale, aniž by došlo k jeho zničení nebo poškození. Jmenovitá hodnota se značí indexem n u symbolu dané veličiny. Na štítku asynchronního motoru se zpravidla udává typ, výrobce, rok výroby, hmotnost, krytí, třída izolace a výrobní číslo. Pro provoz motoru mají však význam především štítkové hodnoty výkonu, otáček, zapojení svorkovnice, napětí, proudu, frekvence a účiníku. U třífázových motorů se na štítku uvádí sdružené napětí. U motorů s kotvou vinutou se navíc uvádí hodnoty rotorového proudu a napětí. Ze štítkových hodnot lze určit další veličiny motoru - otáčky naprázdno, jmenovitý skluz, jmenovitý moment, jmenovitý příkon, jmenovité ztráty a jmenovitou účinnost. Při určování otáček naprázdno vycházíme ze skutečnosti, že skluz je při jmenovitých otáčkách velmi malý. Otáčky naprázdno určíme tedy jako nejbližší vyšší synchronní otáčky vůči otáčkám jmenovitým. Např. motor se jmenovitou napájecí frekvencí 50Hz a jmenovitými otáčkami 960 1/min bude mít otáčky naprázdno n0= 1000 1/min. Z této hodnoty je zároveň zřejmé, že se jedná o šestipólový stroj. Jmenovitý skluz určíme podle známého vztahu: sn =
n0 − nn n0
Jmenovitý moment lze vypočítat podle vztahu: Mn =
Pn 2 ⋅ π ⋅ nn 60
Jmenovitý příkon, ztráty a účinnost jsou dány:
PPn = 3 ⋅ U n ⋅ I n*cosϕ
ηn =
∆Pn = PPn − Pn
Pn PPn
3. Svorkovnice Úkol: Pomocí multimetru ověřte zapojení vývodů svorkovnice a realizujte zapojení do hvězdy a do trojúhelníka Popis: Svorkovnice běžných asynchronních motorů má obvykle šest vývodů. Připojení vinutí na svorkovnici a zapojení do hvězdy a do trojúhelníka je na obr. 1.
1
Obr. 1 4. Měření odporů statorových vinutí Úkol: 1. Změřte odpory ve fázích statorového vinutí a určete jejich střední hodnotu. 2. Změřte odpor mezi dvěma fázemi při zapojení do hvězdy. Změřenou hodnotu ověřte výpočtem z hodnot odporů v jednotlivých fázích. 3. Změřte odpor mezi dvěma fázemi při zapojení do trojúhelníka. Změřenou hodnotu ověřte výpočtem z hodnot odporů v jednotlivých fázích. Popis: Odpory statorových vinutí jsou malé. Proto je nejvhodnější použít k jejich zjištění ohmovu metodu pro měření malých odporů. Při měření se nastaví proud alespoň 2 až 4 A, nejvýše však jmenovitý. Pro přesnější zjišťování odporů vinutí je nevhodné použít univerzální číslicový multimetr.
Schéma zpojení: Ad 1.
2
Ad 2.
Ad 3.
2. MĚŘENÍ ASYNCHRONNÍHO MOTORU VE STAVU NAPRÁZDNO A NAKRÁTKO Úkol: 1. Změřte a graficky vyneste voltampérovou charakteristiku (tj. U=f(I)) asynchronního motoru naprázdno a vyznačte na ní jmenovitý bod. Charakteristiku měřte v rozsahu napětí 100V až 420V sdružených. 2. Změřte a graficky vyneste závislost příkonu asynchronního motoru naprázdno na napětí (tj. PP=f(U)). Z chrarakteristiky odečtěte hodnotu magnetizačních a mechanických ztrát při jmenovitém napětí.Charakteristiku měřte v rozsahu napětí 100V až 420V sdružených. 3. Z měření naprázdno při U = U n a U = U n /2 vyhodnoťte parametry náhradního schématu LH a RFe podle vztahů:
(Ufáz)2 RFe= -------------Ppcelk/3 (Ufáz)2 ωLH= -------------Qpcelk/3
3
Popis: Asynchronní motor se nachází ve stavu naprázdno, není-li na hřídeli zatěžován momentem. Pro proměření motoru naprázdno je třeba, aby se otáčky rotoru rovnaly otáčkám synchronním. Toho dosáhneme tak, že budeme při měření motor pohánět jiným strojem, který bude krýt ztráty soustrojí a na hřídel asynchronního motoru nebude působit ani moment mechanických ztrát. Voltampérová charakteristika asynchronního motoru naprázdno není přímková, ale od určitého napětí dochází k rychlému zvyšování hodnoty proudu. To je dáno nasycováním magnetického obvodu motoru. Aby byl motor magneticky využit a měl co nejvyšší moment, nachází se zlom votlampérové charakteristiky naprázdno, tj. začátek oblasti nasycení v okolí jmenovitého napětí. Se zvýšením proudu se v nasyceném stavu začnou zvyšovat i tepelné ztráty a proto se asynchronní motor nesmí provozovat při vyšším napětí, než jmenovitém. Současně s proudem a napětím budeme při měření naprázdno zaznamenávat i celkový činný příkon. Ztráty naprázdno jsou dány především ztrátami v železe a v závislosti na napětí vykazují parabolický průběh. V ideálním stavu naprázdno se při nulovém skluzu blíží celková impedance rotorového obvodu v náhradním schématu nekonečnu. Statorová impedance je zanedbatelná oproti impedanci magnetizační větve a náhradní schéma se redukuje do podoby dle obr. 2a).
Obr. 2
Úkol: 1. Změřte a graficky vyneste voltampérovou charakteristiku (tj. U=f(I)) asynchronního motoru nakrátko a vyznačte na ní jmenovitý bod. Charakteristiku měřte do max. proudu 3A, v těžké laboratoři měřte dokud se motor sám nezačne roztáčet, poté jej lze brzdit dynamometrem protiproudem lze měřit do jmenovitého proudu motoru. 2. Z měření nakrátko pro I=In a I=In /2 vyhodnoťte parametry náhradního schématu podle vztahů:
R1+R2´= Re(Zk) R2 ´= Re(Zk) - R1 ω( L1σ+ L2σ´) = Im(Zk) 3. Vypočtěte velikost jouleových ztrát statoru a rotoru při jmenovitém proudu.
4
a
Popis: Ve stavu nakrátko má asynchronní motor nulové otáčky. Impedance rotorového obvodu je ve stavu nakrátko velmi malá a proto můžeme zanedbat vliv magnetizační větve v náhradním schématu obr. 3a). Proud nakrátko je omezen jen malou impedancí a proto se měření nakrátko zpravidla provádí při sníženém napětí. Při měření nakrátko se opět využije některá z metod pro měření činného výkonu ve třífázové síti, je však třeba volit vhodně rozsahy měřících přístrojů. Obvod bude napájen z regulačního transformátoru. Voltampérová charakteristika nakrátko je přímková, neboť se v tomto stavu uplatňují pouze rozptylové indukčnosti, které jsou bez vlivu sycení. Zráty ve stavu nakrátko jsou dány jouleovými ztrátami ve statoru a rotoru. Závislost ztrát nakrátko na proudu je tudíž parabolická. Roptylové indukčnosti nelze měřením a výpočtem rozdělit na složku statorovou a rotorovou. U běžných motorů nakrátko přibližně platí L1σ = L2σ´ .
Obr. 3 3. Kružnicový diagram Úkol: Dle návodu ve skriptu sestavte z hodnot zjištěných měřením ve stavu naprázdno a nakrátko kružnicový diagram. Schéma zapojení: - v těžké laboratoři jsou ampérmetr a proudový okruh wattmetru zapojeny přes měřící transformátory proudu.
5
