SZABADKAI MŰSZAKI SZAKFŐISKOLA

SZABADKAI MŰSZAKI SZAKFŐISKOLA

MÉRÉSI ÚTMUTATÓ A LABORATÓRIUMI GYAKORLATOK ELVÉGZÉSÉHEZ ( Sóti Róbert )

_____________________________________________________________________ SZABADKA, 2010.

TARTALOM BEVEZETŐ…………………………………………………………………………..1 VILLAMOS GÉPEK LABORATÓRIUM BEMUTATÁSA……………………...2 1. TRANSZFORMÁTOR KIVIZSGÁLÁSA………………………………………6 1.1 A kivizsgálás célja................................................................................................7 1.2. Üresjárási mérés..................................................................................................7 1.3. Rövidzárási mérés.............................................................................................14 2. SZINKRON GENERÁTOR KIVIZSGÁLÁSA..................................................21 2.1.Bevezető.............................................................................................................22 2.2. A kivizsgálás célja.............................................................................................21 2.3. Üresjárási mérés................................................................................................23 2.4. Rövidzárási mérés.............................................................................................26 2.5. Külső jelleggörbe...............................................................................................29 2.6. Szabályozási jelleggörbe...................................................................................33 3. SZINKRON GENERÁTOR HÁLÓZATRA TÖRTÉNŐ KAPCSOLÁSA ÉS A SZINKRON MOTOR KIVIZSGÁLÁSA............................................................35 3.1. A kivizsgálás célja.............................................................................................36 3.2. Szinkronizálás....................................................................................................36 3.3. Szinkron motor terhelése...................................................................................39 4. ASZINKRON MOTOR KIVIZSGÁLÁSA..........................................................43 4.1. Bevezető............................................................................................................44 4.2. A gyakorlat célja................................................................................................44 4.3. A negyedik mérőhely bemutatása.....................................................................44 4.4. Üresjárási mérés................................................................................................48 4.5. Rövidzárási mérés.............................................................................................54 4.6. Az aszinkron motor terhelési jelleggörbéje......................................................57 5. EGYENÁRAMÚ GENERÁTOR KIVIZSGÁLÁSA..........................................61 5.1. Bevezető............................................................................................................62 5.2. A gyakorlat leírása.............................................................................................62 5.3. Üresjárási mérés................................................................................................62 5.4. Független gerjesztésű egyenáramú generátor külső ( és belső ) jelleggörbéi...65 5.5. Vegyes ( kompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor külső ( és belső ) jelleggörbéi...................................................................................................................68

5.6. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor külső ( és belső ) jelleggörbéi...................................................................................................................71 6. AZ EGYENÁRAMÚ MOTOR KIVIZSGÁLÁSA……………………………..74 6.1. A gyakorlat célja………………………………………………………………75 6.2. Soros gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi..................................77 6.3. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi........................80 ....6.4. Vegyes ( kompaund ) gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi.........83 FÜGGELÉK………………………………………………………………………...86 A. Felhasznált jelölések jegyzéke.................................................................................86 B. Mérőműszerek.........................................................................................................87 C. Mérőtranszformátorok.............................................................................................88 IRODALOMJEGYZÉK……………………………………………………………90

BEVEZETŐ A Szabadkai Műszaki Szakfőiskola tanterve a Villamos gépek tantárgy keretén belül előrelátta a laboratóriumi méréseket. Az összeállított mérések elvégzésével a hallgató betekintést nyerhet a villamos gépek kivizsgálásának folyamatába. A jegyzet a második és harmadik évfolyam hallgatói számára készült. A gyakorlat megkezdése előtt a tanulók tudáspróbán vesznek részt a már elkészült elméleti kérdések alapján. Amennyiben a gyakorlatvezető nem találja elég felkészültnek a hallgatókat, nem vehetnek részt a kivizsgálásokon. A mérőműszerek bekötését a hallgatók végzik, a gyakorlatvezető által meghatározott módszer szerint. A mérést mindaddig nem lehet elkezdeni, míg a gyakorlatvezető le nem ellenőrizte a műszerek bekötésének helyességét. A jegyzet a következő gyakorlatokat foglalja magába: 1. Transzformátor kivizsgálása: - üresjárási mérés - rövidzárási mérés 2. Szinkron generátor kivizsgálása: - üresjárási mérés - rövidzárási mérés - külső jelleggörbe felvétele - szabályozási jelleggörbe felvétele 3. Szinkron generátor szinkronizálása és szinkron motor kivizsgálása: - szinkron generátor hálózatra történő kapcsolása - szinkron motor „V” jelleggörbéinek felvétele 4. Aszinkron motor kivizsgálása: - üresjárási mérés - rövidzárási mérés - terhelési jelleggörbe felvétele 5. Egyenáramú generátor kivizsgálása: - üresjárási mérés - külső és belső jelleggörbe felvétele független gerjesztés esetén - külső és belső jelleggörbe felvétele vegyes ( kompaund ) gerjesztés esetén - külső és belső jelleggörbe felvétele párhuzamos gerjesztés esetén 6. Egyenáramú motor kivizsgálása: - külső és belső jelleggörbe felvétele soros gerjesztés esetén - külső és belső jelleggörbe felvétele párhuzamos gerjesztés esetén - külső és belső jelleggörbe felvétele vegyes ( kompaund ) gerjesztés esetén

1

VILLAMOS GÉPEK LABORATÓRIUM BEMUTATÁSA A laboratórium alaprajza az 1. ábrán látható:

1. ábra. A laboratórium alaprajza

A mérőhelyeken elvégezhető gyakorlatok: 1. mérőhely: Transzformátor kivizsgálása Egyenáramú motor kivizsgálása 2. mérőhely: Egyenáramú generátor kivizsgálása 3. mérőhely: Szinkron generátor kivizsgálása Szinkron generátor hálózatra kapcsolása és szinkron motor kivizsgálása 4. mérőhely: Aszinkron motor kivizsgálása

2

A laboratórium villamos energiával történő ellátása a városi alacsony feszültségű hálózatból ( U = 3x380/220 V, f = 50 Hz ) történik. A mérőhelyeket a fő elosztószekrényből lehet táplálni, mely a következő módon történhet: - a fő mágneskapcsoló bekapcsolása után közvetlenül a hálózatból ( 380/220V, f = 50Hz ), - a regulációs transzformátoron keresztül ( 0-500 V, f = 50 Hz ) A tápláláshoz szükséges vezetékek fém szerelőcsatornán keresztül jutnak el a mérőhelyekhez. A fő elosztószekrény kivitelezése a 2. ábrán, míg kapcsolási vázlata a 3. ábrán látható. Az ampermérők áramváltó transzformátorokon keresztül vannak az áramkörbe kapcsolva. A V1 voltmérő a regulációs transzformátoron beállított feszültség értéket, míg a V2 voltmérő és a Hz frekvenciamérő a hálózat feszültségét illetve frekvenciáját méri. Az UF és UL kapcsolók segítségével lehet az egyes fázisok feszültéségét ( a V1 és a V2 voltmérőkön keresztül ) ellenőrizni. A merőhelyek táplálása a mágneskapcsolókon ( kontaktor ) keresztül a nyomógombok lenyomásával történik.

3

2. ábra. Fő elosztószekrény

4

3. ábra. Fő elosztószekrény kapcsolási vázlata

5

1. TRANSZFORMÁTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti kérdések a laboratóriumi gyakorlatok elvégzéséhez: 1. Mely változók értékeit mérjük a transzformátor üresjárási mérése során? 2. Melyek azok a mennyiségek amelyeket az üresjárási mérésből számítás útján határozunk meg? 3. Hogyan számítjuk ki a transzformátor vasveszteségét? 4. A transzformátornál mit jelölünk I  és I g jelölésékkel? 5. Rajzolja le a transzformátor helyettesítő kapcsolási vázlatát! 6. Milyen kapocsfeszültség mellett végezzük el az üresjárási mérést? 7. Milyen kapocsfeszültség mellett végezzük el a rövidzárási mérést? 8. Mit értünk rövidzárási mérés során? 9. Mely értékeket számítjuk ki a rövidzárási mérés adataiból? 10. Hogyan számítjuk ki a rézveszteségeket? 11. Mit képvisel a transzformátornál az U K jelölés? 12. Mit képvisel a transzformátornál a  U jelölés? 13. Mit képvisel a transzformátornál az U R jelölés? 14. Mit képvisel a transzformátornál az U S jelölés? 15. A transzformátor feszültségesését milyen mennyiségek befolyásolják? 16. Mit értünk „KAPP” háromszög alatt? 17. Rajzolja meg a transzformátor rövidzárási állapotának helyettesítő kapcsolási vázlatát! 18. Mekkora teljesítménytényező várható a transzformátor üresjárási mérése során? 19. Mekkora teljesítménytényező várható a transzformátor rövidzárási mérése során? 20. Mit értünk feszültségtranszformátor alatt? 21. Mit értünk áramtranszformátor alatt?

6

1.1. A kivizsgálás célja: - A gyakorlat magába foglalja a transzformátor üresjárási- és rövidzárási mérését, a Kapp diagram és a külső jelleggörbe felvételét. - Az üresjárási mérés során meghatározható a mágnesező áram és a transzformátor vasmagjában fellépő vesztességek. - A rövidzárási mérés során meghatározható a transzformátor tekercseinek impedanciája. Mért mennyiségek: a rövidzárlati feszültség, rövidzárlati áram és a tekercsekben fellépő Joule veszteségek. A Kapp diagram nagyon jó és áttekinthető képet nyújt a transzformátor feszültségesésének változásával kapcsolatban.

1.2. Üresjárási mérés: 1.2.1. A gyakorlat leírása: Az üresjárási állapot legjobban a helyettesítő kapcsolási ábrán látható. A valós transzformátor üresjárási helyettesítő kapcsolási vázlata az 1. ábrán látható.

1. ábra. A transzformátor üresjárási helyettesítő kapcsolási vázlata

Az ábrán I0 - val az üresjárási áramot, Ig - vel a vasvesztességi áramot, Iμ - vel pedig a mágnesező áramot jelöltük. A transzformátor primer tekercse a hálózatra van kapcsolva ( 1.1-1.2 ), míg a szekunder kapcsai nyitottak ( 2.1-2.2 ). Az üresjárási mérés során a transzformátor által felvett áram ( I0 ) két összetevőböl áll. Ezek a mágnesező- ( Iμ ) és a vasveszteségi áramok ( Ig ). A szekunder oldalon mért áram értéke zérus ( I2 = 0 ), míg kapcsain ( 2.1-2.2 ) az indukált feszültség mérhető ( E2 = U2 ). A transzformátor primer és szekunder tekercsei csillagba vannak kötve ( Y - Y ). A kapcsolótábla a 2. ábrán látható.

7

2. ábra. Kapcsolótábla

- Mért értékek: U10 [ V ] U20 [ V ] I0 [ A ] P0 [ W ] - Számított értékek: cosφ0 PFe [ W ] K Iμ [ A ] Ig [ A ] R0 [ Ω ] X0 [ Ω ]

8

1.2.2. Mérőműszerek kapcsolása: - Egy wattmérős módszer:

3. ábra. A transzformátor üresjárási mérésének egy wattmérővel történő elvi vázlata

4. ábra. A transzformátor üresjárási mérésének egy wattmérővel történő szerelési vázlata

9

- Két wattmérős módszer ( Aron-kapcsolás ):

5. ábra. A transzformátor üresjárási mérésének két wattmérővel történő elvi vázlata

6. ábra. A transzformátor üresjárási mérésének két wattmérővel történő szerelési vázlata

A V3, V4 és V5 voltmérőkkel vonali feszültség mérhető.

10

- Három wattmérős módszer:

7. ábra. A transzformátor üresjárási mérésének három wattmérővel történő elvi vázlata

8. ábra. A transzformátor üresjárási mérésének három wattmérővel történő szerelési vázlata

A V1 voltmérő átkötésével mérhetők az egyes ágak feszültségei.

11

1.2.3. Felszerelés: - transzformátor adatai: ................................................................................................... .................................................................................................. - mérőműszerek: A1 – ampermérő: .............................................................................................. A2 – ampermérő: .............................................................................................. A3 – ampermérő: .............................................................................................. W1 – wattmérő: ................................................................................................ W2 – wattmérő: ................................................................................................ W3 – wattmérő: ................................................................................................ V1 – voltmérő: ................................................................................................. V2 – voltmérő: ................................................................................................. V3 – voltmérő: ................................................................................................. V4 – voltmérő: ................................................................................................. V5 – voltmérő: .................................................................................................

1.2.4. Táblázat:

k

U10 α1

[V]

k

I0 α

[A]

P0 α

k

[W]

k

U20 α2

[V]

1. táblázat. Az üresjárási mérés során mért étékek egy wattmérő esetén

U10

I0

P0

U20

k α [ ] 2. táblázat. Az üresjárási mérés során mért étékek két wattmérő esetén ( Aron-kapcsolás )

U10

I0

P0

U20

k α [ ] 3. táblázat. Az üresjárási mérés során mért étékek három wattmérő esetén

1.2.5. Képletek:

cos  0 

P0  3U 10 I 0

PFe W   P0  3I 02 R1 

U 10 N  1  U 20 N 2 I   A  I 0 cos  0  K

I g  A  I 0 sin  0 

( 1.1 ) ( 1.2 ) ( 1.3 ) ( 1.4 ) ( 1.5 )

12

R0   

U 10  Ig

( 1.6 )

U 10  I

( 1.7 )

X 0   

1.2.6. Transzformátor jelleggörbéi: U0 = f ( I0 );

U0 = f ( P0 )

A rajzokat A4-es formátumban mellékelni!

13

1.3. Rövidzárási mérés: 1.3.1. A gyakorlat leírása: A rövidzárási mérés során a transzformátor szekunder kivezetései egy ampermérőn keresztül rövidre vannak zárva, míg a primer oldal változtatható feszültségforrásra van kapcsolva. A szekunder oldalon mért feszültség értéke nulla. E mérést olyan csökkentett feszültségen kell elvégezni, amely mellett a primer oldal névleges áramot vesz fel. A rövidzárási mérés során a következő mennyiségeket kell meghatározni: - rövidzárási feszültség UK - primer oldali rövidzárási áram, csökkentett kapocsfeszültség mellett ( I1n = Ik ) - szekunder oldali rövidzárási áram csökkentett kapocsfeszültség mellett ( I2 = I2n ) - primer oldali rövidzárási teljesítmény csökkentett kapocsfeszültség mellett ( PK ) A műszerek kiválasztásához névleges áramot kell figyelembe venni. A rövidzárási méréskor névleges áram mellett ( Ik = In ) a feszültség értéke igen kicsi ( 3-15% Un ), ezért a vasveszteség értéke elhanyagolható ( PK ≈ PCu ). A rövidzárási mérés helyettesítő kapcsolási vázlata a 9. ábrán látható.

9. ábra. A rövidzárási mérés helyettesítő kapcsolási vázlata

A transzformátor feszültségét fokozatosan kell növelni egészen a névleges áramértékig.

- Mért értékek: Ik [ A ] PK [ W ] UK [ V ] - Számított értékek: cosφk RK [ Ω ] PCu [ W ] UR [ V ] US [ V ] IK [ A ]

14


10. ábra. A transzformátor rövidzárási mérésének egy wattmérővel történő elvi vázlata

11. ábra. A transzformátor rövidzárási mérésének egy wattmérővel történő szerelési vázlata

15

- Két wattmérős módszer ( Aron-kapcsolás ):

12. ábra. A transzformátor rövidzárási mérésének két wattmérővel történő elvi vázlata

13. ábra. A transzformátor rövidzárási mérésének két wattmérővel történő szerelési vázlata

16


14. ábra. A transzformátor rövidzárási mérésének három wattmérővel történő elvi vázlata

17

15. ábra. A transzformátor rövidzárási mérésének három wattmérővel történő szerelési vázlata

18

1.3.3. Felszerelés: - mérőműszerek: A1 – ampermérő: .............................................................................................. A2 – ampermérő: .............................................................................................. A3 – ampermérő: .............................................................................................. A4 – ampermérő: .............................................................................................. W1 – wattmérő: ................................................................................................ W2 – wattmérő: ................................................................................................ W3 – wattmérő: ................................................................................................ V1 – voltmérő: ................................................................................................. V2 – voltmérő: ................................................................................................. V3 – voltmérő: ................................................................................................. V4 – voltmérő: ................................................................................................. Áramváltó transzformátor 1: ........................................................................... Áramváltó transzformátor 2: ........................................................................... Áramváltó transzformátor 3: ...........................................................................

1.3.4. Táblázat:

k

UK α

[V]

IK = I1n kár.·k α1 [A]

kár.·k

PK α

[W]

k

I2 α2

[A]

4. táblázat. A rövidzárási mérés során mért étékek egy wattmérő esetén

UK

IK = I1n

PK

I2

kár.· k α [ ] 5. táblázat. A rövidzárási mérés során mért étékek két wattmérő esetén

UK

IK = I1n

PK

I2

kár.· k α [ ] 6. táblázat. A rövidzárási mérés során mért étékek három wattmérő esetén

kár. – áramváltó transzformátor konstansa

1.3.5. Képletek:

PK  3U K I1

( 1.8 )

RK    R1  R2'  PCu W   3I 12 RK 

( 1.9 ) ( 1.10 )

cos  K 

19

U R   U K cos  K 

( 1.11 )

U S   U K cos  K 

( 1.12 )

I K A  I 1n

U1  UK

( 1.13 )

1.3.6. Transzformátor jelleggörbéi: Kapp diagram A rajzot A4-es formátumban mellékelni!

20

2. SZINKRON GENERÁTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti kérdések a laboratóriumi gyakorlatok elvégzéséhez: 1. Mikor van a szinkron generátor üresjárásban? 2. Mikor van a szinkron generátor rövidzárásban? 3. A szinkron generátor üresjárási mérése során mely mennyiségek állandóak és melyek változnak? 4. A szinkron generátor rövidzárási mérése során mely mennyiségek állandóak és melyek változnak? 5. Mi a szinkron generátor üresjárási jelleggörbéje? 6. Mi a szinkron generátor rövidzárási jelleggöbéje? 7. Mi a szinkron generátor terhelési jelleggörbéje? 8. Mi a szinkron generátor szabályozási jelleggörbéje? 9. A frekvenciamérő sorosan vagy párhuzamosan van e kapcsolva? 10. Mi a „Szinkron reaktancia”? 11. Rajzold fel a „cosφ – mérő” kapcsolási rajzát!

21

2.1. Bevezető: A szinkron gépek olyan gépek, amelyek a mechanikai energiát villamos energiává alakítják át, és fordítva. Legtöbbet generátorként használják, melyek a váltakozó áramú villamos energia legfontosabb gépei a hőerőművekben és vízierőművekben. Motorként és kompenzátorként ritkább esetben alkalmazzák. A gyakorlaton belül a kivizsgálás szinkron generátorként történik.

2.2. A kivizsgálás célja: - A kivizsgálás magába foglalja az üresjárási- , rövidzárási mérést, valamint a külsőés szabályozási jelleggörbe felvételét. - Az üresjárási mérés során meghatározható az indukált feszültség változása a gerjesztő áram függvényében, valamint a vas-, súrlódási- és ventilációs veszteségek. Az üresjárási mérés elvégezhető motoros és generátoros üzemben is. Gyakorlatban általában generátorként használják, ahogy ez a kivizsgálásban is előrelátott. - A rövidzárási mérést háromszögbe kapcsolt állórész tekercseléssel rendelkező szinkron generátornál alkalmazzák. A rövidzárási áram felvétele a gerjesztő áram függvényében történik. - A külső jelleggörbe a szekunder feszültség viszonyát fejezi ki a terhelés fajtájától függően, állandó primer gerjesztő áram mellett. - A szabályozási jelleggörbe alatt a primer gerjesztő áram változása értendő a terhelés fajtájától függően, állandó szekunder feszültség mellett. - A gyakorlat kapcsoló táblája az 1. ábrán látható.

1. ábra. A szinkron generátor kivizsgálásának kapcsoló táblája

22

2.3. Üresjárási mérés: 2.3.1. A gyakorlat leírása: A szinkron generátor üresjárási jelleggörbéje az indukált feszültség ( E2 ) változását mutatja a gerjesztő áram ( I1 ) függvényében, állandó fordulatszám ( n=const. ) mellett. A generátor szinkron fordulatszámon pörög, terhelési árama ( I2 ) nulla. A gerjesztő áramot nulláról indulva, fokozatosan addig növelik, míg az indukált feszültség értéke el nem éri a névleges feszültség 1,2-szeresét. Az üresjárási mérés során a szinkron generátor kivezetései nyitottak, terhelést nem alkalmaznak, viszont a következő kötések elengedhetetlenek: - a generátor kapcsaira voltmérőt kell kötni, amivel az indukált feszültség nagysága mérhető ( E2 ) - a generátor gerjesztése ( J – K ) ampermérőn keresztül kapcsolódik a tápforráshoz A feszültség felvétele a gerjesztő áram fokozatos növelésével történik, míg el nem éri a névleges feszültség 1,2 szeresét ( 1,2 Un ) A jelleggörbe felvétel során a gerjesztő áram növelésekor egy pillanatra sem szabad értékét csökkenteni, mert az befolyásolná a további mérés pontosságát.

- Mért értékek: E2 [ V ] I1 [ A ]

23

2.3.2. Mérőműszerek kapcsolása:

2. ábra. A szinkron generátor üresjárási mérésének elvi vázlata

3. ábra. A szinkron generátor üresjárási mérésének szerelési vázlata

24

2.3.3. Felszerelés: - Szinkron generátor adatai: ........................................................................................... ........................................................................................... ........................................................................................... - Egyenáramú gép adatai: .............................................................................................. .............................................................................................. .............................................................................................. - Mérőműszerek: A1 – ampermérő: .............................................................................................. A2 – ampermérő: .............................................................................................. V – voltmérő: ...................................................................................................

2.3.4. Táblázat:

I1 E2

k α [A] k α [V]

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1. táblázat: A szinkron generátor üresjárási mérésének eredményei

n [min-1] = 1500 f [Hz] = 50 2.3.5. A szinkron generátor üresjárási jelleggörbéje: E2 = f ( I1 ) A rajzot A4-es formátumban mellékelni!

25

2.4. Rövidzárási mérés: 2.4.1. A gyakorlat leírása: A rövidzárási mérés során meghatározható az Ik rövidzárási áram, a gerjesztő áram I1 függvényében, valamint a szinkron generátor tekercs veszteségei a gerjesztő áram függvényében, és az egyéb veszteségek, a terhelés függvényében. A veszteségek meghatározását a gyakorlat nem tartalmazza. A rövidzárási mérés folyamán a forgórész szinkron fordulatszámon pörög +/- 5 % , míg az állórész kivezetései R-S-T ( Polje-6 ) egy ampermérőn keresztül rövidre vannak zárva. A szinkron generátor rövidzárási mérésének elvi és szerelési vázlata a 4. és 5. ábrán látható

- Mért értékek: I1 [ A ] I3 [ A ]

26


4. ábra. A szinkron generátor rövidzárási mérésének elvi vázlata

5. ábra. A szinkron generátor rövidzárási mérésének szerelési vázlata

27

2.4.3.Felszerelés: - Mérőműszerek: A1 – ampermérő: A2 – ampermérő: A3 – ampermérő:

.............................................................................................. .............................................................................................. ..............................................................................................

2.4.4. Táblázat:

I1 I3

k α [A] k α [A]

5,3

2. táblázat. A szinkron generátor rövidzárási mérésének eredménye

n [min-1] = 1500 f [Hz] = 50

2.4.5. A szinkron generátor rövidzárási jelleggörbéje: I3 = f ( I1 ) A rajzokat A4-es formátumban mellékelni!

28

2.5. Külső jelleggörbe: 2.5.1. A gyakorlat leírása: A külső jelleggörbe felvétele során a szinkron generátor forgórésze szinkron fordulatszámon forog ( mint a többi gyakorlatnál ), üresjárásban névleges feszültségig gerjesztik, majd állandó gerjesztés ( I1 = const. ) mellett terhelik. Ezután meghatározzák a generátor feszültségét ( U2 ) különböző típusú teljesítménytényező esetén. A mérőműszerek bekötése után a szinkron generátort névleges feszültség értékig gerjesztik, állandó fordulatszámon, a gerjesztő áram változása nélkül fokozatosan kapcsolják rá a terhelést, majd felvételizik a generátor áramát és feszültségét. Először ohmikus terhelés esetén veszik fel a jelleggörbét ( cos =1 ), majd induktív és kapacitív terhelés szerint ( cos =0.8 ind. és kap. ). Az induktív terhelést ohmos és induktív fogyasztóval kell kivitelezni, míg kapacitív terhelés esetén mindhárom terheléstípust rá kell kötni a generátorra, majd beállítani az előrelátott teljesítménytényezőt.

- Mért értékek: U2 [ V ] I3 [ A ] cosφ

29


6. ábra. Elvi kapcsolási rajz a szinkron generátor külső- és szabályozási jelleggörbéjének felvételezéséhez

30

7. ábra. Szerelési rajz a szinkron generátor külső- és szabályozási jelleggörbéjének felvételezéséhez

31

2.5.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: A1 – ampermérő: .............................................................................................. A2 – ampermérő: .............................................................................................. A3 – ampermérő: .............................................................................................. V – voltmérő: ................................................................................................... cosφ – mérő: ....................................................................................................

2.5.4. Táblázat: Mért értékek

Terhelés cosφ = 0.8 ind

cosφ = 1

I3 U2

k α [A] k α [V]

cosφ = 0.8 cap

0

0

0

380

380

380

3. táblázat. A szinkron gép külső jelleggörbe felvételezésének mérési eredményei

n [min-1] = 1500 I1 [A] = const. = f [Hz] = 50

I3 [ A ] = 0 U2 [ V ] = 380

cosφ = 1 – ohmikus terhelés cosφ = 0.8 ind – párhuzamosan kapcsolt induktivitás és kapacitás ( Y / Δ ) + ohmikus terhelés cosφ = 0.8 kap - párhuzamosan kapcsolt induktivitás és kapacitás ( Δ / Δ ) + ohmikus terhelés

2.5.5. A szinkron generátor külső jelleggörbéje: U2 = f ( I3 ) A rajzot A4-es formátumban mellékelni!

32

2.6. Szabályozási jelleggörbe 2.6.1. A gyakorlat leírása: A szabályozási jelleggörbe megmutatja, hogyan kell szabályozni az I1 áramot az I2 terhelő áram függvényében, változó teljesítménytényező és állandó feszültség esetén. A terhelés növelésével csökken az U2 kapocsfeszültség, ezért növelni kell a gerjesztő áramot, hogy a feszültség állandó értéken maradjon. Figyelni kell arra, hogy a szükséges gerjesztő áram induktív jellegű terhelés esetén nagyobb, mint kapacitív terhelés esetén.

- Mért értékek: I1 [ A ] I2 [ A ] cosφ

2.6.2. Mérőműszerek beiktatása: A mérőműszerek bekötése a 6. és 7. ábrán látható.

33

2.6.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: A1 – amperméter: ............................................................................................. A2 – amperméter: ............................................................................................. A3 – amperméter: ............................................................................................. cosφ – méter: ...................................................................................................

2.6.4. Táblázat: Mért értékek

Terhelés cosφ = 0.8 ind

cosφ = 1

I3 I1

k α [A] k α [A]

0

0

cosφ = 0.8 cap

0

4. táblázat. A szinkron gép szabályozási jelleggörbe felvételezésének mérési eredményei

n [min-1] = 1500 U2 [V] = 380 f [Hz] = 50 cosφ = 1 – ohmikus terhelés cosφ = 0.8 ind – párhuzamosan kapcsolt induktivitás és kapacitás ( Y / Δ ) + ohmikus terhelés cosφ = 0.8 kap - párhuzamosan kapcsolt induktivitás és kapacitás ( Δ / Δ ) + ohmikus terhelés

2.6.5. A szinkron generátor szabályozási jelleggörbéje: I1 = f ( I3 ) A rajzot A4-es formátumban mellékelni!

34

3. SZINKRON GENERÁTOR HÁLÓZATRA TÖRTÉNŐ KAPCSOLÁSA ÉS A SZINKRON MOTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti kérdések a laboratóriumi gyakorlatok elvégzéséhez: 1. Mik a szinkron generátor hálózati szinkronizálásának feltételei? 2. Mi a szinkronoszkóp? 3. A túlgerjesztett szinkron generátor párhuzamos üzeménél milyen a cos φ értéke? 4. Az alulgerjesztett szinkron generátor párhuzamos üzeménél milyen a cos φ értéke? 5. Mikor esik ki a szinkron generátor a szinkronizmusból? 6. Miként válik a szinkron generátor szinkron motorrá? 7. Mi a „szinkron kompenzátor”? 8. Mik a „V” görbék a szinkron motornál? 9. Mely cos φ értékre a legkisebb a motor árama? 10. Milyen a cos φ értéke, a túlgerjesztett szinkron motornál? 11. Milyen a cos φ értéke az alulgerjesztett szinkron motornál?

35

3.1. A kivizsgálás célja: - A szinkron generátorok motorként is üzemelhetnek, ha a tápláló hálózat feszültsége és frekvenciája megfelelő. - A gyakorlat során a generátort szinkronizálás útján kapcsolják a hálózatra, majd motoros üzemben figyelik működését. - Motoros üzemben felveszik a szinkron gép „V” jelleggörbéit, és meghatározzák a teljesítménytényezőt, amely megmutatja a szinkron gép általános hajtási jelleggörbéjét.

3.2. Szinkronizálás: 3.2.1. A gyakorlat leírása: Ahhoz, hogy a generátort kapcsolják a hálózatra ( párhuzamos üzem ) a következő feltételeket kell kielégíteni: - a generátor és a hálózat feszültségének azonos értékűnek kell lenniük - a generátor és a hálózat frekvenciáinak azonos értékűnek kell lenniük - a generátor és a hálózat fázissorrendje azonos kell, hogy legyen - a generátor hálózatra történő kapcsolása pillanatában a generátor és a hálózat feszültségei azonos fázisúak kell, hogy legyenek. Azoknak a műveleteknek az összességét, amelyek segítségével a felsorolt követelményeket biztosítják szinkronizálási műveleteknek nevezzük. A szinkronizálás célja a generátor hálózatra kapcsolásának lehetővé tétele, áramlökés nélkül. Ha a felsorolt követelmények közül akár egy nincs kielégítve, a hálózatra kapcsolás során nagy áramlökések léphetnek fel, melyek értékei: I = ( 2-3 )·In A szinkronoszkóp belső kapcsolási vázlata az 1. ábrán látható. A feszültség egyenlőségének vizsgálata két voltmérővel történik, az egyikkel a hálózat, míg a másikkal a generátor feszültségét mérik. A frekvencia nagyságának meghatározására a hálózathoz és a generátorhoz tartozó frekvenciamérőket használnak. A generátor és a hálózat azonos fázis feszültségének ellenőrzése három szimmetrikusan elhelyezett égővel történik, melynek egyik kivezetése a generátorhoz, másik pedig a P3 kapcsolón keresztül ( 1. ábra ) a hálózathoz kapcsolódik.

36

1. ábra. A szinkronoszkóp kapcsolási vázlata

A P3-as kapcsoló bal oldali állapotánál ( világos kapcsolás ), az égők a generátor három fázisára és hálózat egy fázisára vannak kapcsolva. Ebben a kapcsolásban az égők egymás után gyulladnak ki és oltódnak el. Ez az égőknél egy látszólagos forgást idéz elő. A generátor fordulatszámának növelésével, vagy csökkentésével elérhető, hogy az égők fiktív fordulatszáma a lehető leglassúbb legyen. Ekkor a P3 kapcsolót jobbra, sötét kapcsolásra váltják. Sötét kapcsolásban az égők egyidejűleg gyulladnak és oltódnak ki. A generátort a P1 kapcsoló segítségével ( Polje-1 ) az égők kioltási időtartamának közepe táján kell a hálózatra kapcsolni. A mérő-műszerek bekötése látható a 2. ábrán. A következő kötéseket kell kivitelezni: - a generátor gerjesztő tekercseinek kivezetéseit ( J-K ) a Polje-6 táblán ampermérőn keresztül az egyenáramú forrásra kell kapcsolni - a szinkron generátor állórészének kivezetéseit ( Polje-6 ) a szinkronoszkópra és a Polje-1 tábla kapcsaira kell kötni, amely lehetővé teszi a gép rákapcsolását a hálózatra. - a hálózat kapcsait ( Polje-2 ) a szinkronoszkópra kell kötni - az egyenáramú gép armatúra- és gerjesztő tekercseit a mérőműszereken keresztül az automata fordulatszám szabályzóra ( AFSZ ) kell kötni.

37

3.2.2. Mérőműszerek kapcsolása

2. ábra. A szinkron generátor hálózatra történő kapcsolásának szerelési vázlata

38

3.3. Szinkron motor terhelése: 3.3.1. Bevezető: A szinkron motorok elektromos energiát alakítanak át mechanikai energiává. Nem rendelkeznek indító nyomatékkal. Ezért ritkán használják őket. A generátor hálózatra történő szinkronizálása után, ha kikapcsolják a meghajtó gépet, a generátor motoros üzembe lép át.

3.3.2. A gyakorlat leírása: Ekkor történik a „V” görbe és a teljesítménytényező felvételezése a gerjesztő áram függvényében, legalább három különböző értékű mechanikai terhelés mellett. A mechanikai terhelés az egyenáramú géppel valósítható meg, amely mechanikus úton össze van kötve a szinkron motorral. Az egyenáramú generátor kivezetésein keresztül ( Polje-4 ), ampermérőn mérhető a generátor terhelése. Az ohmos terhelés kapcsolása a Polje-3 kapcsolótábláról történik. Az egyenáramú generátor gerjesztő áramának mérésével meghatározható a szinkron motor terhelése.

- Mért értékek: Ut [ V ] It [ A ] I1 [ A ] I2 [ A ] cosφ

- Számított értékek: Pt [ W ]

39

3.3.3. Szinkron motor terhelésének kapcsolási vázlata:

3. ábra. Szinkron motor terhelésének kapcsolási vázlata

40

3.3.4. Felszerelés: - Szinkron gép adatai :

................................................................................................ ................................................................................................ ................................................................................................ ................................................................................................ ................................................................................................

- Egyenáramú gép adatai:

.......................................................................................... .......................................................................................... ..........................................................................................

- Műszerek: A1 – ampermérő: .............................................................................................. A2 – ampermérő: .............................................................................................. At – ampermérő: .............................................................................................. Vt – voltmérő: .................................................................................................. cosφ – mérő: ....................................................................................................

3.3.5. Táblázat: Ut = cosφ 0.8 ind. 0.9 ind. 1 0.9 kap. 0.8 kap. Ut = cosφ 0.8 ind. 0.9 ind. 1 0.9 kap. 0.8 kap. Ut = cosφ

[ V ]; It = [ A ]; Pt = [W] I1 I2 k α [A] k α [A]



0.8 ind. 0.9 ind. 1 0.9 kap. 0.8 kap. 1. táblázat. Szinkron motor terhelési jelleggörbe felvételénél mért értékek

41

3.3.6. Képletek: Pt [W]= Ut · It

( 3.1 )

3.3.7. Szinkron motor „V” jelleggörbéi és teljesítmény tényező: I2 = f ( I1 ) A rajzokat A4-es formátumban mellékelni!

42

4. ASZINKRON MOTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti kérdések a laboratóriumi gyakorlatok elvégzéséhez: 1. Mit értünk „aszinkron feszültségszabályozó” alatt? 2. Mit értünk elektrodinamikus fékberendezés alatt? 3. Mely értékek szükségesek az aszinkron motor kördiagramjának a megrajzolásához? 4. Mely értékek határozhatók meg az aszinkron motor üres járási mérése alapján? 5. Mely értékek határozhatóak meg az aszinkron gép rövidzárási mérése alapján? 6. Mit értünk „szlip” ( csúszás ) alatt? 7. Mitől függ az aszinkron motor vasvesztesége? 8. Mikor van az aszinkron gép motoros-, generátoros- és fék üzemben? 9. Hogyan függ az aszinkron gép nyomatéka a primer feszültségtől? 10. A fordulatszám mérésére hányféle módot ismer? 11. Mit értünk az aszinkron motornál terhelési jelleggörbék alatt? 12. Mely teljesítménynél legnagyobb az aszinkron gép hatásfoka? 13. Hogyan határozzuk meg az aszinkron motor leadott teljesítményét? 14. Hogyan határozzuk meg az aszinkron gép felvett teljesítményét? 15. A nyomatékgörbe mely szakaszát nevezzük stabil szakasznak? 16. Az aszinkron gépnél mit értünk forgórész-osztály alatt?

43

4.1. Bevezető: Az aszinkron ( indukciós ) gépek a többi villamos géphez viszonyítva a legegyszerűbb szerkezetű felépítéssel rendelkeznek. Az aszinkron gépet napjainkban legtöbbet az iparban, mezőgazdaságban, bányászatban stb. meghajtó motorként használják ( 95% mint motor ). Kisebb részben generátorként ( kb. 5% ) is alkalmazzák kis vízierőművekben és szélerőművekben, mert a hálózatra kapcsolás során nem igényel szinkronizáló szerkezetet.

4.2. A gyakorlat célja: - A gyakorlat magába foglalja: üresjárási-, rövidzárási mérést és a terhelési jelleggörbe felvételét - Az üresjárási mérés során meg kell határozni az üresjárási áramot ( I0 ) és teljesítményt ( P0 ), az állórész kapcsaira jutó feszültséget ( U0 ) és az állórész tekercs ellenállását ( R1 ) - A rövidzárási kísérlet során csökkentett áram ( Ik’ ) mellett a következő méréseket kell elvégezni: kapocsfeszültség ( Uk ’ ), nyomaték ( Pk’ ) és indítónyomaték ( Mp’ ) meghatározása - E két mérés során nyert adatok alapján megrajzolható az aszinkron motor kördiagramja - A terhelési kísérlet során felvehető az üzemi jelleggörbe, melyhez szükséges a mechanikai nyomaték ( Mm ), áram ( I1 ), teljesítmény ( P1 ), fordulatszám ( n ) és a csúszás ( s )

4.3. A negyedik mérőhely bemutatása: Az aszinkron motor kivizsgálása a negyedik mérőhelyen történik, amely az 1. ábrán látható. A mérlegdinamó oldal nézete a 2. ábrán látható. A mérlegdinamó forgó gépek nyomatékának mérésére szolgál. Szerkezeti felépítése megegyezik a szokásos egyenáramú generátoréval, azzal a különbséggel, hogy az állórész is csapágyazva van. Az állórész két oldalához mérlegkarok csatlakoznak. Mérés alatt a dinamó külső gerjesztésű generátorként üzemel. A fékező nyomaték a gerjesztés változtatásával módosítható.

44

1. ábra. A 4. mérőhely alaprajza

45

2. ábra. Mérlegdinamó oldal nézete

A forgó gépek ( jelen esetben a 3 ~ aszinkron motor ) kivizsgáló állomásának elvi vázlata a 4. ábrán látható. A Ward - Leonard hajtás három nagyteljesítményű gépet tartalmaz: M1 – 3 ~ aszinkron motor M2 – egyenáramú gép M3 – speciális egyenáramú gép ( mérlegdinamó ) Az aszinkron motor kivizsgálása során rekuperációs fékezés alkalmazható. Fékezéskor az M3 generátoros üzemben táplálja az M2-es egyenáramú gépet, amely az M1-es aszinkron motort ( közös tengely révén ) generátoros üzembe viszi át. Így az aszinkron motor a háromfázisú hálózatba táplálja a fékezési energiát. Az aszinkron motor M = f ( n ), és I = f ( n ) jelleggörbéi a 3. ábrán láthatók.

3. ábra. Az aszinkron motor M = f ( n ) és I = f ( n ) jelleggörbéi

46

4. ábra. A 4. mérőhely elvi vázlata

47

4.4. Üresjárási mérés: 4.4.1. A gyakorlat leírása: Az üresjárás az az üzemi állapot, amikor az aszinkron motort nominális feszültséggel táplálják és forgórészét szabadon ( nincs mechanikus terhelés ) hagyják ( U1=Un, P2m=0, n1=n2 ). A mérés megkezdése előtt meg kell határozni az állórész tekercsének ellenállás értékét U-I módszerrel. A mérés az 5. ábrán látható.

5. ábra. Az állórész tekercs ellenállás értékének meghatározása U-I módszer segítségével

I U R

U I

k α [A] k α [U]

1

1

1

[Ω]

1. táblázat: Az U-I módszer során mért és számított értékek

Az üresjárási mérést különböző kapocsfeszültségeknél kell elvégezni, majd az így kapott adatokat a megfelelő táblázatban feljegyezni ( 2. 3. vagy 4. ). A kivizsgálás során megkapható a kördiagram első pontja ( I0, cosφ0 ). - Mért értékek: U0 [ V ] I0 [ A ] P0 [ W ] R1 [ Ω ] - Számított értékek: cosφ0 PFe [ W ]

48

6. ábra. A vezérlő panellel ellátott elosztó szekrény energetikai vázlata

Az aszinkron motor táplálása történhet: - A P1-es kapcsoló segítségével: - regulációs transzformátoron keresztül, vagy - közvetlen a 3 fázisú városi ( alacsony feszültségű ) hálózatból - A P2-es kapcsoló segítségével csillag-delta indítással A mérőhelyre iktatható műszerek bekötésének vázlata a 7. 8. és 9. ábrán látható.

49


7. ábra. A mérőműszerek bekötésének szerelési vázlata egy wattmérő esetén

- Két wattmérős módszer ( Aron -kapcsolás ):

8. ábra. A mérőműszerek bekötésének szerelési vázlata két wattmérő esetén ( Aron-kapcsolás )

Aron-kapcsolás esetén a megadott fázis feszültség értékeket vonali feszültéggé kell átszámítani.

50


9. ábra. A mérőműszerek bekötésének szerelési vázlata három wattmérő esetén

Ennél a módszernél a voltmérő áthelyezésével mérhető a három fázis feszültsége.

51

4.4.3. Felszerelés: - Aszinkron motor adatai:

- Mérlegdinamó adatai:

........................................................................................... ........................................................................................... ........................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ...............................................................................................

- Mérőműszerek: V1 – voltmérő: ................................................................................................. V2 – voltmérő: ................................................................................................. V3 – voltmérő: ................................................................................................. A1 – ampermérő: ............................................................................................. A2 – ampermérő: ............................................................................................. A3 – ampermérő: ............................................................................................. P1 – wattmérő: ................................................................................................. P2 – wattmérő: ................................................................................................. P3 – wattmérő: .................................................................................................

4.4.4. Táblázat: U0 k

α

I0 [V] 220 170 120 70

k

α

P0 [A]

k

α 3· 3· 3· 3·

[W] = = = =

2. táblázat: Az aszinkron motor üresjárásakor mért értékek egy wattmérő esetén

k

U0 α [V] 380 294 207 121

I0 k1

α1

[A1]

k2

α2

[A2]

k1

α1

P0 [W1] k2

α2

[W2]

3. táblázat: Az aszinkron motor üresjárásakor mért értékek két wattmérő esetén ( Aron-kapcsolás )

52

k

U0 α [V] 220 170 120 70

k1 α1

[A1]

I0 k2 α2 [A2]

k3 α3

[A3]

P0 k1 α1 [W1] k2 α2 [W2] k3 α3 [W3]

4. táblázat: Az aszinkron motor üresjárásakor mért értékek három watt-méter esetén

cosφ0

PFe [W]

5. táblázat: Az aszinkron motor üresjárásakor számított értékek

n1 [°/min] = R1 [Ω] =

4.4.5. Képletek:

cos 0 

P0  3U 0  I 0

PFe W   P0  3  I 0  R1  Ptrv  2

( 4.1 ) ( 4.2 )

Ptrv W   30 ( tapasztalati adat )

53

4.5. Rövidzárási mérés: 4.5.1. A gyakorlat leírása: A kivizsgálás csökkentett kapocsfeszültség mellett történik ( U1 = Uk ). A motor forgórészét lefékezik, és nyugalomban tartják. A gyakorlat során le kell mérni az indító nyomatékot, a rövidzárási áramot és feszültséget ( Mp’, Ik’, Uk’ ), majd meghatározni a valós rövidzárási áramot ( Ik ), teljesítmény tényezőt ( cosφk ), az állóés forgórész Joule-veszteségeit ( PCu1, PCu2 ) valamint az indító nyomatékot ( Mp ). A rövidzárási áram és a teljesítménytényező adja a kördiagram második pontját ( Ik, cosφk ). A két pont ismeretében megrajzolható az aszinkron motor kördiagramja, melynek szerkesztésekor a rotor és a sztátor Joule-veszteségeinek aránya 1:1. A motor feszültségének növelése a regulációs transzformátoron keresztül névleges áram értékig ( Ik’ = In ) történik, ugyanis ekkor még a motor nem szenved károsodást. Ekkor kell leolvasni az aszinkron motor áramát ( Ik’ ), feszültségét ( Uk’ ), teljesítményét ( Pk’ ) és indító nyomatékát ( Mp’ ). Az indító nyomaték nagysága, a rövidzárási áram értéke mellett az üzemi hajtások legfontosabb adata. Az Mp’ méréséhez az aszinkron motort hozzá kapcsolják a mérlegdinamóhoz. A mérlegdinamó álló- és forgó részét mechanikusan rögzítik egymáshoz. A dinamó állórésze mérlegkaron keresztül kapcsolódik a mérő átalakító berendezéshez. A rövidzárási áram következtében, a kivizsgált aszinkron motor forgórészében fellépő indító nyomaték nagysága ( a mérlegdinamón keresztül ) a mérőskálán olvasható.

- Mért értékek: Ik’ [ A ] Uk’ [ V ] Pk’ [ W ] Mp’ [ Nm ] - Számított értékek: cosφk Ik [ A ] Mp [ Nm ] Pk [ W ] Rk [ Ω ] R2’ [ Ω ]

4.5.2. Mérőműszerek kapcsolása: A mérés során használt műszerek bekötése az előző gyakorlatok szerint történik, amely a 7. 8. és 9. ábrán látható. A mérőműszerek leolvasását gyorsan kell végezni!!

54

4.5.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: V1 – voltmérő: ................................................................................................. V2 – voltmérő: ................................................................................................. V3 – voltmérő: ................................................................................................. A1 – ampermérő: ............................................................................................. A2 – ampermérő: ............................................................................................. A3 – ampermérő: ............................................................................................. P1 – wattmérő: ................................................................................................. P2 – wattmérő: ................................................................................................. P3 – wattmérő: .................................................................................................

4.5.4. Táblázat: Ik ’ k

α

[A] 6.24

Uk’ α

k

Pk ’ [V]

k

α

[W] 3· =

Mp’ [ Nm ]

6. táblázat: Az aszinkron motor rövidzárásakor mért értékek egy wattmérő esetén

k

k1

Ik ’ α

α1

Mp’ [Nm]

[A] 6.24 [V1]

k2

Uk’ α2 [V2]

k3

α3

[V3]

k1

α1

Pk ’ [V1] k2

α2

[V2]

7. táblázat: Az aszinkron motor rövidzárásakor mért értékek két wattmérő esetén ( Aron-kapcsolás )

k

Ik ’ α

k1

α1

k1

α1

[A] 6.24 [V1]

[W1]

Mp’ [Nm]

k2

Uk’ α2 [V2]

k3

α3

[V3]

k2

Pk ’ α2 [W2]

k3

α3

[W3]

8. táblázat: Az aszinkron motor rövidzárásakor mért értékek három wattmérő esetén

55

4.5.5. Képletek:

Pk '  3  U k 'I k ' U I k  A  I k ' 1  Uk '

cos k 

( 4.3 ) ( 4.4 ) 2

U  M p Nm  M p ' 1   Uk ' 

( 4.5 )

2

U  Pk W   Pk ' 1   Uk '  P' Rk    R1  R2 '  k 2  3 Ik ' R2 '  Rk  R1 

( 4.6 ) ( 4.7 ) ( 4.8 )

4.5.6. Az aszinkron motor kördiagramja: A rajzot A4-es formátumban mellékelni!

56

4.6. Az aszinkron motor terhelési jelleggörbéje: 4.6.1. A gyakorlat leírása: Ez a mérés az aszinkron motor viselkedését mutatja be változó terhelés esetén. A kivizsgáláshoz a motor tengelyét össze kell kapcsolni a mérlegdinamóval. A mérőműszerek kiválasztása a várható feszültség ( U1 ), áram ( I1 ) és teljesítmény ( P1 ) értékeknek megfelelően történik. Az aszinkron motor terhelésére mérlegdinamót használnak, előre meghatározott érték beállításával. A tengely által leadott nyomaték ( Mm ), a mérlegdinamóval egybekötött mérőskálán olvasható le. A motor hálózatra történő kapcsolása után a mérlegdinamó gerjesztésének változtatásával beállítható a kívánt terhelő nyomaték. A hálózati feszültséget a jelleggörbék felvételénél folyamatosan állandó értéken kell tartani.

- Mért értékek: U1 [ V ] I1 [ A ] P1 [ W ] n [ °/min ] N t[s]

- Számított értékek: s[%] P2m [ Nm ] cosφ η[%]

57

4.6.2. Mérőműszerek kapcsolása: A gyakorlat során használt műszerek bekötése az előző kísérletek szerint történik, amely a 7. 8. és 9. ábrán látható. A fordulatszám mérése kézi fordulatszám mérő műszert használnak. A csúszás ( szlip ) mérésének bemutatása a 10. ábrán látható. A rotor mágneses mezeje által létrehozott, tóruszban indukált feszültség a polarizált voltmérővel kísérhető. A műszer lengőtekercsének minden tizedik kitérése ( N ) közötti időtartamot stopperórával ( t ) kell mérni. A tóruszt az aszinkron motor házára kell tenni.

10. ábra. A polarizált voltmérő bekötésének szerelési vázlata

58

4.6.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: V1 – voltmérő: ................................................................................................. V2 – voltmérő: ................................................................................................. V3 – voltmérő: ................................................................................................. Polarizált mV-mérő: ........................................................................................ A1 – ampermérő: ............................................................................................. A2 – ampermérő: ............................................................................................. A3 – ampermérő: ............................................................................................. P1 – wattmérő: ................................................................................................. P2 – wattmérő: ................................................................................................. P3 – wattmérő: ................................................................................................. Kézi ford.szám mérő: ......................................................................................

4.6.4. Táblázat: Mm [Nm] 5 10 15 20

I1 α

k

P1 [A]

k

α

n [°/min]

[W] 3· =

9. táblázat: Az aszinkron motor terhelésekor mért értékek egy wattmérő esetén

Mm [Nm] 5 10 15 20

I1 k1

α1

[A1]

P1 k2

α2

[A2]

k1

α1

[W1]

k2

α2

n [W2] [°/min]

10. táblázat: Az aszinkron motor terhelésekor mért értékek két wattmérő esetén ( Aron-kapcsolás )

Mm [Nm] 2 10 15 20 n [°/min]

k1

α1

[A1]

k2

I1 α2

[A2]

k3

α3

[A3]

k1

α1

[W1]

k2

P1 α2

[W2]

k3

α3

[W3]

11. táblázat: Az aszinkron motor terhelésekor mért értékek három wattmérő esetén

59

Mm [Nm] N t [s]

5 10

10 10

15 10

20 10

12. táblázat: Az aszinkron motor terhelésekor mért értékek

Mm [Nm] 5 10 15 20

s [%]

P2m [W]

cosφ

η [%]

13. táblázat: Az aszinkron motor terhelésekor számított értékek

U1 [V] = 220 t [s] – stopperórával mért idő P2m [Nm] – leadott teljesítmény η [%] - hatásfok

N – kitérések száma f1 [Hz] – hálózat frekvenciája cosφ – teljesítmény tényező

4.6.5. Képletek:

s[%] 

N 100 =  t f1

P2 m [W ] 



 Mm n  30 P1 cos   3 U 1  I1 P  %  2 m  P1

( 4.9 ) ( 4.10 ) ( 4.11 ) ( 4.12 )

4.6.6. Az aszinkron motor terhelési jelleggörbéje: I1 = f ( Mm ); P1 = f ( Mm ); n = f ( Mm ); s = f ( Mm ); cosφ = f ( Mm ); η = f ( Mm ); P2m = f ( Mm ); A rajzot A4-es formátumban mellékelni!

60

5. EGYENÁRAMÚ GENERÁTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti kérdések a laboratóriumi gyakorlatok elvégzéséhez: 1. Az egyenáramú gépeknél hányféle gerjesztési módot ismer? 2. Az egyenáramú gépek tekercsvégei milyen jelölésekkel vannak ellátva? 3. Mit értünk belső jelleggörbe alatt? 4. Mit értünk külső jelleggörbe alatt? 5. Rajzolja le a független gerjesztésű egyenáramú generátor elvi vázlatát! 6. Rajzolja le a párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor elvi vázlatát! 7. Rajzolja le a soros gerjesztésű egyenáramú generátor elvi vázlatát! 8. Rajzolja le a vegyes ( kompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor elvi vázlatát! 9. Melyik gerjesztésnél lesz az egyenáramú generátor rövidzárási árama a legnagyobb? 10. Hogyan végezzük az egyenáramú generátor terhelését?

61

5.1. Bevezető: Az egyenáramú gépek motorként és generátorként egyaránt működhetnek. A gép kiválasztása a katalógusban található adatok alapján történik. A többi jellemző ellenőrzése kivizsgálás útján történik.

5.2. A gyakorlat célja: - Az egyenáramú generátor üresjárási mérése során felveszik a telítési jelleggörbét, az indukált feszültség ( E ) értéke meghatározható a gerjesztő áram ( Im ) függvényében, állandó fordulatszám mellett. - Különböző gerjesztések mellett meghatározható továbbá a generátor külső ( és belső ) jelleggörbéje, amely lehet lágy és kemény. Ezek az adatok a generátor feszültségének stabilitásáról adnak betekintést, ami párhuzamos üzemben megosztva áramlik a terhelésen. A belső ellenállások: RA-BH = 0.39 Ω RC-D = 32.6 Ω RE-F = 0.072 Ω

5.3. Üresjárási mérés: 5.3.1. A gyakorlat leírása: A terheletlen egyenáramú generátor üresjárási jelleggörbéjének felvétele a gerjesztés függvényében történik, állandó fordulatszám mellett. A generátor feszültségének ( E ) felvétele a gerjesztő áramtól ( I1 ) és a remanens feszültségtől függ. Értékét addig növelik, míg nem haladja meg 1,1Un-t. Majd csökkentik a gerjesztő áramot nullára. A gerjesztő áram növelésekor egy pillanatra sem szabad értékét csökkenteni, mert akkor megváltozik a görbe alakja ( hiszterézis ), és a későbbi mérés pontatlanná válik. A generátor gerjesztő áramát F1( I ,C ) – F2( K, D ) ampermérőn és változtatható ellenálláson keresztül egy kiegyenlítet, egyenáramú feszültség forrás szolgáltatja. Az indukált egyenáramú feszültség voltmérővel az A1-C2( A-BH ) kapcsokon mérhető. Az első pont leolvasásakor a gerjesztő áram értéke nulla. A többi pont meghatározásakor a gerjesztő áram érték növelni kell a névleges feszültségig, majd kikapcsolás nélkül a gerjesztő áramot csökkenteni míg értéke el nem éri a nullát. Közben le kell olvasni az áram és feszültség értékeket.

- Mért értékek: U0 [ V ] I1 [ A ]

62


1. ábra. Független gerjesztésű egyenáramú generátor üresjárási kísérletének elvi vázlata

2. ábra. Független gerjesztésű egyenáramú generátor üresjárási kísérletének szerelési vázlata

63

5.3.3. Felszerelés: - Egyenáramú generátor adatai:

................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

- Aszinkron motor adatai:

........................................................................................... ........................................................................................... ...........................................................................................

- Frekvencia váltó adatai:

...........................................................................................

- Mérőműszerek: V – voltmérő: ................................................................................................... A – ampermérő: ............................................................................................... Ellenállás : ....................................................................................................... Egyenáramú fesz. forrás: ................................................................................. Kézi ford.szám mérő: ......................................................................................

5.3.4. Táblázat: - I1 növelése

I1 U0

k α [A] k α [V]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.76

1. táblázat: Független gerjesztésű generátor üresjárási kísérletének mérési eredményei

- I1 csökkentése k α I1 [A] k α U0 [V]

0.76

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

2. táblázat: Független gerjesztésű generátor üresjárási kísérletének mérési eredményei

5.3.5. Egyenáramú generátor jelleggörbéje: U0 = f ( I1 ) A rajzot A4-es formátumban mellékelni!

64

5.4. Független gerjesztésű egyenáramú generátor külső ( és belső ) jelleggörbéi: 5.4.1. A gyakorlat leírása: A független gerjesztésű egyenáramú generátor külső jelleggörbéjének felvételénél a rotor állandó fordulatszámon forog és a gép névleges feszültségig van gerjesztve, a terhelés indításakor a generátor gerjesztő árama változatlan. A generátor változó kapocsfeszültségének felvétele a terhelés függvényében történik. A gyakorlat feladata az egyenáramú generátor üresjárási karakterisztikájának felvétele. A belső karakterisztikát úgy lehet megkapni, ha a kapocsfeszültség ( U ) értékéhez hozzáadjuk a generátor feszültségesését: E [V] = U + I2 · RA1-C2

( 5.1 )

A keféken lévő feszültségesés névleges terhelő áram esetén 1-2% Un, ezért elhanyagolható. A független forrással történő gerjesztés kapcsolása nem változik. A generátor kapcsai közé A1-C2( A-BH ) kötik a terhelő ellenállást és az amper-métert. A felszerelés bekötése után a generátort névleges fordulatszámon, névleges feszültségig gerjesztik. A mérés kezdetekor a terhelő áram értéke nulla. Ezután megkezdődik a terhelés. A gyakorlat során a gerjesztés és a fordulatszám állandó. - Mért értékek: U[V] I2 [ A ] - Számított értékek: E[V] ΔU [ V ]

65


3. ábra. Független gerjesztésű egyenáramú generátor bekötésének elvi vázlata

4. ábra. Független gerjesztésű egyenáramú generátor bekötésének szerelési vázlata

66

5.4.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: V – voltméter: .................................................................................................. A1 – amperméter: ............................................................................................. A2 – amperméter: ............................................................................................. Ellenállás : ....................................................................................................... Egyenáramú fesz. forrás: ................................................................................. Kézi ford.szám mérő: ......................................................................................

5.4.4. Táblázat: k α [A] k α [V]

I2 U

3. táblázat: Független gerjesztésű generátor mérési eredményei

k α [V] k α [V]

ΔU

E

4. táblázat: Független gerjesztésű generátor számítási eredményei

5.4.5. Képletek: ΔU

[V] = I2 · RA-BH E [V] = U + ΔU

( 5.2 ) ( 5.3 )

5.4.6. Egyenáramú generátor külső és belső jelleggörbéi: U = f ( I2 )

E = f ( I2 )


67

5.5. Vegyes ( kompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor külső ( és belső ) jelleggörbéi: 5.5.1. A gyakorlat leírása: A jelleggörbe felvétele azonos az előző gyakorlatban leírtakkal. A párhuzamos gerjesztő tekercs E1-E2( C-D ) táplálása a generátor által történik, amely az A1-C2( A-BH ) kapcsokra van kötve egy változtatható ellenálláson és egy ampermérőn keresztül. Az armatúrakörben található a soros gerjesztő tekercs D2-D1( F-E ). A jelleggörbe felvétel kezdetekor a generátor terheletlen állapotban van, kapcsain a névleges feszültség mérhető, később fokozatosan kapcsolják rá a terhelést. A feszültségesés következtében a gerjesztő áram, a párhuzamos gerjesztő tekercsen E1-E2( C-D ) csökken. Ezután le kell olvasni a generátor feszültségének és a terhelő áramának értékét. A belső jelleggörbe a feszültség és a terheléseken eső feszültségesések összegeként határozható meg: E [V] = U + ( Ia + Im ) · RA1-C2(A-BH) + Ia · RD1-D2(E-F)

( 5.4 )

- Mért értékek: I1 [ A ] I2 [ A ] U[V]

- Számított értékek: E[V] ΔU [ V ]

68


5. ábra. Vegyes ( kompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor bekötésének elvi vázlata

6. ábra. Vegyes ( kompaund ) gerjesztésű egyenáramú generátor bekötésének szerelési vázlata

69

5.5.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: V – voltmérő: ................................................................................................... A1 – ampermérő: .............................................................................................. A2 – ampermérő: .............................................................................................. Ellenállás : ....................................................................................................... Egyenáramú fesz. forrás: ................................................................................. Kézi ford.szám mérő: ......................................................................................

5.5.4. Táblázat: k α [A] k α [V] k α [A]

I2 U I1

0

25

0.6 5. táblázat: Vegyes gerjesztésű generátor mérési eredményei

k α [V] k α [V]

ΔU

E

6. táblázat: Vegyes gerjesztésű generátor számítási eredményei


[V] = I2 · RA1-C2(A-BH) E [V] = U + ΔU

( 5.5 ) ( 5.6 )

5.5.6. Egyenáramú generátor külső és belső jelleggörbéi: U = f ( I2 ) ; E = f ( I2 ) A rajzokat A4-es formátumban mellékelni!

70

5.6. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor külső ( és belső ) jelleggörbéi: 5.6.1. A gyakorlat leírása: Az elv megegyezik az előző gyakorlatokéval. A vegyes kapcsolástól abban különbözik, hogy a kompaund tekercs ( soros ) nem része , nem folyik rajta keresztül áram. A külső jelleggörbéhez adott feszültségesések adják meg a generátor belső jelleggörbéjét. A belső jelleggörbe a következő összefüggéssel határozható meg: E [V] = U + ( Ia + Im ) · RA1-C2(A-BH)

( 5.7 )

- Mért értékek: I1 [ A ] I2 [ A ] U[V] RA1-C2( A-BH )[ Ω ] - Számított értékek: E[V] ΔU [ V ]

71


7. ábra. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor bekötésének elvi vázlata

8. ábra. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú generátor bekötésének szerelési vázlata

72

5.6.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: V – voltmérő: ................................................................................................... A1 – ampermérő: .............................................................................................. A2 – ampermérő: .............................................................................................. Ellenállás : ....................................................................................................... Egyenáramú fesz. forrás: ................................................................................. Kézi ford.szám mérő: ......................................................................................

5.6.4. Táblázat: k α [A] k α [V] k α [A]

I2 U I1

7. táblázat: Párhuzamos gerjesztésű generátor mérési eredményei

k α [V] k α [V]

ΔU

E

8. táblázat: Párhuzamos gerjesztésű generátor számítási eredményei


[V] = I2 · RA1-C2(A-BH) E [V] = U + ΔU

( 5.8 ) ( 5.9 )

5.6.6. Egyenáramú generátor külső és belső jelleggörbéi: U = f ( I2 )

E = f ( I2 )


73

6. AZ EGYENÁRAMÚ MOTOR KIVIZSGÁLÁSA Elméleti kérdések a laboratóriumi gyakorlatok elvégzéséhez: 1. Mit értünk egyenáramú gépeknél tipikus fordulatszám alatt? 2. Mit jelent a kétnegyedes ( négynegyedes ) hajtás? 3. Mit értünk „rövid” és „hosszú” söntölés alatt? 4. A laboratóriumban mivel fékezzük az egyenáramú motort? 5. Az egyenáramú motoroknál mit értünk „mechanikai jelleggörbe” alatt? 6. Rajzolja le a független gerjesztésű egyenáramú motor „természetes” mechanikai jelleggörbéjét! 7. Rajzolja le a soros gerjesztésű egyenáramú motor „természetes” mechanikai jelleggörbéjét! 8. Rajzolja le a vegyes ( kompaund ) gerjesztésű egyenáramú motor „természetes” mechanikai jelleggörbéjét! 9. Rajzolja le az egyenáramú motor ellenállásos indításának elvi vázlatát! 10. Mit értünk ellenállásos fékezés alatt?

74

6.1. A gyakorlat célja: - A gyakorlat során különböző gerjesztések mellett kell elkészíteni az egyenáramú motor külső jelleggörbéit. A külső karakterisztika megmutatja a motor nyomatéktól, fordulatszámtól és az állandó feszültségű hálózatból felvett terhelő áramtól való függőségét. - A kivizsgálás az előző gyakorlatban felhasznált kisteljesítményű, azonos típusú ( generátor ) motoron történik. A leadott nyomaték karakterisztikája mellett, minden gerjesztés típusnál ki kell számolni és meg kell rajzolni a létrehozott nyomatékot is. - A motor terhelésére sárgaréz tárcsás indukciós féket használnak ( 1. 2. ábra ), melyet a kivizsgálandó gép tengelyére szerelnek. A diszk a megszakított mágneses körben forog. A mágneses kör egy mérlegkarra van felerősítve. A mágnes áramának szabályozásával változik az indukció, így a tárcsában végbemenő örvényáram effektus fékezőnyomatékoz hoz létre. A mérlegkaron lévő súly elmozdításával beálló egyensúly, a létrehozott erővel és távolsággal, tehát a fékező nyomatékkal egyenlő. - Az egyenáramú motor táplálására három fázisú hidas egyenirányítót használnak. A motor ellenállás értékei: RA-BH = 0.39 Ω RC-D = 32.6 Ω RE-F = 0.072 Ω RE1-F1 = 0.14 Ω

75

1. ábra. Indukciós fék ( örvényáram fék ) szemközti vázlata

2. ábra. Indukciós fék ( örvényáram fék ) felülnézeti vázlata

76

6.2. Soros gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi: 6.2.1. A gyakorlat leírása: A soros gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéjének felvételekor a motor táplálását egy három fázisú szilícium diódás független feszültségforrás szolgáltatja, miközben változik a terhelés. A következő mennyiségeket kell feljegyezni: fordulatszámot n, mechanikai nyomatékot M’’ és a motor I áramát. A motor táplálása ampermérőn keresztül történik. A motor indításakor fokozatosan növeljük az egyenirányító feszültségét, míg a motor feszültsége el nem éri a nominális értéket. Az induktív fék táplálása egy egyenirányítóval összekötött autótranszformátoron keresztül, független feszültségforrásból történik. A vezetékek bekötése után az egyenirányító bekapcsolásával be kell állítani a motor nominális feszültségét. Ez után történik az induktív fék egyenfeszültségre kapcsolása. A soros gerjesztésű egyenáramú motor nem indítható terhelés nélkül!!! A kísérlet kezdetekor lassan kell növelni a motorra jutó feszültséget, majd figyelni, hogy a motor árama ne haladja meg a névleges értéket. A fékezési nyomaték a súly beállításával, az egyensúlyi állapot elérése pedig a mágnes áramának növelésével történik. Mérés közben leolvasható a nyomaték, a fordulatszám és a motor árama különböző terhelések esetén, miközben a gerjesztő áram növelésével a motor feszültségét állandó értéken kell tartani. A leolvasott értékekből kiszámítható a létrehozott nyomaték M’.

- Mért értékek: U[V] I[A] l [ mm ] n [ °/min ]

- Számolt értékek: M’ [ Nm ] M’’ [ Nm ] P1 [ W ] P2m [ W ] η

77


1. ábra. Soros gerjesztésű egyenáramú motor bekötésének elvi vázlata

2. ábra. Soros gerjesztésű egyenáramú motor bekötésének szerelési vázlata

78

6.2.3. Felszerelés: - Egyenáramú motor adatai:

....................................................................................... ....................................................................................... .......................................................................................

- Mérőműszerek: A – ampermérő: ............................................................................................... V – voltmérő: ................................................................................................... Kézi fordulatszám mérő: .................................................................................

6.2.4. Táblázat: k α I [A] n [ °/min ] l [ mm ]

30

60

90

120

150

180

1. táblázat: Soros gerjesztésű egyenáramú motor mérési eredményei

M’’ [ Nm ] M’ [ Nm ] P2m [ W ] P1 [ W ] η 2. táblázat: Soros gerjesztésű egyenáramú motor számítási eredményei

6.2.5. Képletek: U = 25 [V] m = 0.5 [kg]

M '  9.55  I  U  I  R A BH  RE1 F 1 Nm M ' '  9.81  m  l Nm P1  U  I1 W  M ' 'n P2 m  Nm 9.55 P   2m P1

( 6.1 ) ( 6.2 ) ( 6.3 ) ( 6.4 ) ( 6.5 )

6.2.6. Soros gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi: M’ = f ( I ) n = f ( M’ ) P1 = f ( I ) n=f(I) M’’ = f ( I ) n = f ( M’’ ) P2m = f ( I ) η=f(I) A rajzokat A4-es formátumban mellékelni!

79

6.3. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi 6.3.1. A gyakorlat leírása: A motor bekötése megegyezik az előző mérésével, csak most a soros gerjesztő tekercs helyett a párhuzamosat táplálják. E1-E2(C-D). Indításkor az egyenirányító feszültségét fokozatosan növelik, míg el nem éri a motor névleges feszültségét. A motor üzembe helyezése és terhelése megegyezik az előző mérésben leírtakkal, annyi a különbség, hogy a gerjesztő áramot a mérés előtt kell beállítani, és a féket addig nem szabad bekapcsolni, míg nem történik meg a műszerek leolvasása, M’’ értéke nulla.

- Mért értékek: U[V] I1 [ A ] I2 [ A ] l [ mm ] n [ °/min ] - Számolt értékek: IA [ A ] M’ [ Nm ] M’’ [ Nm ] P1 [ W ] P2m [ W ] η

80


3. ábra. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motor bekötésének elvi vázlata

4. ábra. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motor bekötésének szerelési vázlata

81

6.3.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: A1 - ampermérő: .............................................................................................. A2 - ampermérő: .............................................................................................. V - voltmérő: ................................................................................................... Ellenállás: ........................................................................................................ Kézi fordulatszám mérő: .................................................................................

6.3.4. Táblázat: k α I1 [A] n [ °/min ] l [ mm ]

0

30

60

90

120

150

180

3. táblázat: Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motor mérési eredményei

M’’ [Nm] M’ [Nm] P2m [W] P1 [W] η 4. táblázat: Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motor számítási eredményei

6.3.5. Képletek: U = 25 [V] m = 0.5 [kg] I2 = 0.6 [A] IA = I1 – I2 [A] 9.55  I A  U  I A  RA BH  Nm n M ' '  9.81  m  l Nm P1  U  I1 W  M ' 'n P2 m  Nm 9.55 P   2m P1 M '

( 6.6 ) ( 6.7 ) ( 6.8 ) ( 6.9 ) ( 6.10 )

6.3.6. Párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi: M’ = f ( I ) n = f ( M’ ) P1 = f ( I ) n=f(I) M’’ = f ( I ) n = f ( M’’ ) P2m = f ( I ) η=f(I) A rajzokat A4-es formátumban mellékelni!

82

6.4. Vegyes ( kompaund ) gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi 6.4.1. A gyakorlat leírása: A mérés kapcsolása az 5. ábrán látható. A motor felfuttatása és a terhelés felvétele megegyezik az előző mérésnél leírtakkal.

- Mért értékek: U[V] I1 [ A ] I2 [ A ] l [ mm ] n [ °/min ] - Számolt értékek: IA [ A ] M’ [ Nm ] M’’ [ Nm ] P1 [ W ] P2m [ W ] η

83


5. ábra. Vegyes gerjesztésű egyenáramú motor bekötésének elvi vázlata

6. ábra. Vegyes gerjesztésű egyenáramú motor bekötésének szerelési vázlata

84

6.4.3. Felszerelés: - Mérőműszerek: A1 - ampermérő: .............................................................................................. A2 - ampermérő: .............................................................................................. V - voltmérő: ................................................................................................... Ellenállás: ........................................................................................................ Kézi fordulatszám mérő: .................................................................................

6.4.4. Táblázat: k α I1 [A] n [ °/min ] l [ mm ]

0

30

60

90

120

150

180

5. táblázat: Vegyes gerjesztésű egyenáramú motor mérési eredményei

M’’ [Nm] M’ [Nm] P2m [W] P1 [W] η 6. táblázat: Vegyes gerjesztésű egyenáramú motor számítási eredményei

6.4.5. Képletek: U = 25 [V] m = 0.5 [kg] I2 = 0.6 [A] IA = I1 – I2 [A] 9.55  I A  U  I A  R A BH  RE  F  Nm n M ' '  9.81  m  l Nm P1  U  I1 W  M ' 'n P2 m  Nm 9.55 P   2m P1 M '

( 6.11 ) ( 6.12 ) ( 6.13 ) ( 6.14 ) ( 6.15 )

6.4.6. Vegyes gerjesztésű egyenáramú motor külső jelleggörbéi: M’ = f ( I ) n = f ( M’ ) P1 = f ( I ) n=f(I) M’’ = f ( I ) n = f ( M’’ ) P2m = f ( I ) η=f(I) A rajzokat A4-es formátumban mellékelni!

85

FÜGGELÉK A. Felhasznált jelölések jegyzéke: I0 – üresjárási áram Iμ – mágnesező áram Ig – vasveszteség áram UR – ohmikus feszültség US – induktív feszültség UK – rövidzárási feszültség E2 – indukált feszültség U10 – üresjárási primer feszültség U20 – üresjárási szekunder feszültség P0 – üresjárási teljesítmény cosφ0 – üresjárási teljesítménytényező PFe - vasveszteség K – menetszám áttétel R0 – vasveszteség ellenállás X0 – mágnesező reakancia Ik – rövidzárási áram PK – rövidzárási teljesítmény PCu – rézveszteség cosφK - rövidzárási teljesítménytényező n - fordulatszám J-K – szinkron generátor gerjesztésének kivezetései R-S-T-0 – A három fázis és a nulla régi jelölései L1-L2-L3-N - A három fázis és a nulla új jelölései AFSZ – automata feszültség szabályozó Ut – terhelési feszültség It – terhelési áram Pt – terhelési teljesítmény Mm – mechanikai nyomaték ω – szögsebesség Mp – indító nyomaték Mk – kritikus nyomaték vagy billenő nyomaték Mn – névleges nyomaték X-Y-Z, U-V-W – tekercskivezetések jelölése Ptrv – ventilációs és súrlódási veszteség N – kitérések száma t – idő s – csúszás η – hatásfok A1-A2 ( A-B ) – Armatúra új ( és régi ) jelölése B1-B2 ( G-H ) – Segédpólus tekercsvégeinek új ( és régi ) jelölései C1-C2 ( G-H ) – Kompenzációs tekercs tekercsvégeinek új ( és régi ) jelölései D1-D2 ( E-F ) – Soros gerjesztőtekercs tekercsvégeinek új ( és régi ) jelölései E1-E2 ( C-D ) – Párhuzamos gerjesztőtekercs tekercsvégeinek új ( és régi ) jelölései F1-F2 ( I-K ) – Független gerjesztőtekercs tekercsvégeinek új ( és régi ) jelölései 86

B. Mérőműszerek: B.1. Hatásos teljesítmény mérése Az egyfázisú teljesítmény mérése általában elektrodinamikus watt méterrel történik. Az áramtekercs a fogyasztóval sorosan, a feszültségtekercs pedig párhuzamosan van kötve. A mérőműszer bekötése az 1. ábrán, míg a méréshatár kiválasztása a 2. ábrán látható. A műszer méréshatára a dugók helyzetének változtatásával állítható be.

1. ábra. A wattmérő bekötésének elvi vázlata

A

A dugó helyzete

2.5

5

V ( αmax )

k

75 150 300 450 75 150 300 450

0.25 0.5 1 1.5 0.5 1 2 3

2. ábra. A wattmérő méréshatárának kiválasztása

B.2. Elektrodinamikus cosφ mérő: A 3. ábra egy vasmentes elektrodinamikus műszer vázlatát mutatja. Az állótekercsen átfolyó I váltóáram B indukciójú teret hoz létre. A tekercs méreteiből adódóan a belsejében létrejövő mágneses tér közelítőleg homogén. Itt található a két egymásra merőleges és egymáshoz rögzített tekercs, melynek egy-egy vége össze van kötve.

87

3. ábra Elektrodinamikus hányadosmérő ( cosφ )

A lengő kitérése az U és I közötti fázisfeszültséggel arányos, és független az I áram és U feszültség nagyságától. A műszert cosφ-re szokás skálázni. A műszer kitérése frekvenciafüggő.

C. Mérőtranszformátorok Nagyfeszültségű hálózat feszültségének, áramának és teljesítményének közvetlen mérésére alkalmas műszerek készítése szigetelési nehézségek miatt körülményes, használatuk pedig veszélyes. Ezért a nagy feszültséget vagy áramot ún. mérőtranszformátorokkal olyan értékűre transzformálják, aminél a mérés már elvégezhető. C.1. Feszültségváltó: A feszültségváltó kapcsolása a 4. ábrán látható.

4. ábra Feszültségváltó kapcsolása

A mérendő feszültség ( U1 ) kapcsaira kötik a nagy menetszámú primer tekercset, míg a voltmérő a kis menetszámú szekunder tekercs feszültségét ( U2 ) méri. A műszer fogyasztása miatt a primer és szekunder tekercsekben feszültségesés jelentkezik, emiatt a feszültségváltónak:  U 2  U 1 100 százalékos áttételi hibája: h%  ( C.1 ) U1 és szöghibája van: δ ( U1 és U2 közötti fázisszög ) A százalékos hiba 0,2-3%, a szöghiba 10-40’ között szokott lenni. 88

C.2. Áramváltó: Az áramváltó kapcsolása a 5. ábrán látható.

5. ábra. Áramváltó kapcsolása

A primer tekercset sorosan kell kapcsolni. A szekunder kapcsokat az ampermérő zárja keresztül. A fő fluxust gerjesztő áram miatt I1 értéke nem pontosan egyenlő I2-vel, emiatt az áramváltónál a következő hibák jelentkeznek:   I 2  I1 százalékos áttételi hiba: h%  ( C.2 ) 100 I1 és szöghiba: δ ( I1 és I2 közötti fázisszög ) A százalékos hiba 0,2-3%, a szöghiba 10-60’ között szokott lenni. Kis gerjesztő áram esetén a hibák is kisebbek, ezért az áramváltó vasmagjának mérete túlméretezett.

89

IRODALOMJEGYZÉK - Dr. Varga József: Villamos Gépek I. - Dr. Varga József: Villamos Gépek II. - dipl. ing. Pandol Ivo, dipl. ing. Mihok Đerđ: Upustvo za laboratorijske vježbe iz električnih mašina - Dr. Frigyes Andor, Szita Iván, Schnell László, Dr. Tuschák Róbert: Elektrotechnika

90

SZABADKAI MŰSZAKI SZAKFŐISKOLA

Recommend Documents