Teljesítménymérési jegyzőkönyv
Marosi Imre DOIN8J Faipari mérnökhallgató Levelező
Teljesítmény elméleti alapok, teljesítménytényező Egy berendezés pillanatnyi villamos teljesítménye: P(t) = U(t)*I(t) P(t) a pillanatnyi teljesítmény, mértékegysége: watt (W) U(t) a feszültség, mértékegysége: volt (V) I(t) az áramerősség, mértékegysége: amper (A)
Látszólagos teljesítmény Mértékegysége: VA (volt-amper) U: az effektív feszültség I: az effektív áram és a S: a látszólagos teljesítményt jelöli. Hasznos teljesítmény Mértékegysége: W (watt) cosφ: az áram és a feszültség által közbezárt szög Gyakorlati jelentősége, hogy a hasznos teljesítmény adja a forgatónyomatékot. Meddő teljesítmény Mértékegysége: Var (volt-amper reaktív) A teljesítménynek ez a komponense hasznos munkát nem végez. A cosφ nem más, mint egy teljesítménytényező. A cosφ a feszültség és az áram időbeli késését adja meg. Az ideális értéke 1 (cosφ=1), ez a gyakorlatban a hő gépes és hagyományos
Oldal 1
izzós egységben illetve a frekvenciaváltós motorhajtásoknál lehetséges. A 0,9-es értékek már jónak mondható ez alatt fázisjavítás szükséges. A meddő teljesítmény kompenzációja induktív fogyasztó esetén kondenzátorral történhet. A csúsztatási szög szerepe a faiparban, hogy a megmunkáló kés éle nem merőleges a mozgásirányra, hanem azzal λ szöget zár be. Csúszó vágáskor a mozgási síkban mérhető metszőszög (δ) értéke csökken az eredeti metszőszöghöz képest. Tapasztalati tény, hogy a forgácsoló erő függ a metszőszögtől. Elméleti és kísérleti vizsgálatok eredményei szerint a λ szög bármilyen δ szög esetén csökkenti a vágó illetve forgácsoló erőt.
Mérőeszköz ismertetése Mérés célja Megtaláljuk azt a késbeállítási szöget ahol a leggazdaságosabb a gép üzemeltetése. Ehhez egy mérőeszköz segítségével adatot gyűjtünk. A mérőeszköz az alábbi adatokat méri: áramerősség, feszültség, látszólagos teljesítmény, hasznos teljesítmény, meddő teljesítmény és cosφ. Erre a célra a CA-8230 típusú hálózati analizátor képes. Ez az eszköz egyfázisú és háromfázisú mérésekre is alkalmas. CA-8230 hálózati analizátor - feszültség
6Vrms – 600Vrms AC/DC
- áram
5mA – 6500A
- teljesítmény és fogyasztás vizsgálat
Érzékelők 2 db tapintófej (piros és fekete) 2 db krokodilcsipesz (piros és fekete) 1 db lakatfogó adapter
Oldal 2
CA MN-73 típusú lakatfogó Áram tartomány: 10mA – 200A AC. Mérési típus: AC Kimenő jel: 2V AC. Átalakítási arány: 1mA/1mV, 1A/10mV. Árammérő szonda sávszélesség: 40Hz - 10kHz. Max pofanyitás: 20mm. Bekötés -
a feszültség és az áram nem mérhető egyazon helyen a kapocsrészt érinteni tilos a két fázis közötti feszültség a vonali feszültség
A mérőeszköz krokodilcsipeszeit rá kell csatlakoztatni a fázisokra, ha a motor teljesítménye negatív, akkor a bekötés rosszul lett elvégezve. Az áram mérése lakatfogó adapterrel történik. A kábeleket össze kell fogni a lakatfogó csipeszes fej részében.
A furnér hasítógép Típus: Marunaka Royal FX Paraméterei: vágási szög 0°- 60° max. állíthatósági magasság 180 mm magasságállítás kézi kerékkel asztal szélessége 270 mm penge hossza 340 mm max. fordulatszám 1410 ford./perc előtolási sebesség 50 m/perc súly 300 Kg Villamos adatok: motor teljesítménye 1,5 kW hálózati feszültség 400 V A munkadarab végzi a mozgást a megmunkáló kés fixen rögzítve van. A mozgást pedig egy villanymotorral hajtott gumiszőnyeg adja az anyagnak.
Oldal 3
A vizsgált faanyag tulajdonságai Lucfenyő: -
fenyők családjába tartozik színtelen gesztű fafaj fehéres, szalmás-sárga színű a késői pászták sugárirányú metszeten csíkozott felületet ad a késői pászták húrirányú metszeten rajzos felületet ad gyakoriak a gyantajáratok könnyű a mechanikai megmunkálása széles felhasználási terület
A mérés menete A műszert a bekötési rajz alapján a lakatfogóval bekötöttük. A mérés 1 percig tartott és a műszer eközben másodpercenként adatokat mért és rögzített. Bekapcsoltuk a műszert és elindítottuk a furnérhasító gépet. Ha negatív teljesítményt vett fel a gép indításkor, akkor rosszul kötöttük be a műszert. A furnérhasító gépen forgácsoló műveletet hajtottunk végre többször is. A gépet leállítottuk, a műszer pedig tárolta az adatokat összesen 60 adatsort. Ezekben szerepel az áramerősség, a feszültség, a hasznos teljesítmény, a meddő teljesítmény a látszólagos teljesítmény és a teljesítménytényezőt. A mért adatok alapján meg tudjuk határozni, hogy melyik késbeállítási szög lesz a legoptimálisabb a teljesítmény szempontjából. Az én esetemben a késbeállítási szög 20°és 30°-os. Bekötési rajz
Oldal 4
Mért értékek grafikus megadása -20°-os késbeállítási szög lucfenyő faanyagnál
Teljesítmény összetevői 20°-os késbeállítás mellett 2000 1500
P (teljesítmény)
1000 500
S (VA) 0 0
10
20
30
40
50
P (W)
60
Q (VAr)
-500 -1000 -1500 -2000
t (0-60 s)
Áramerősség 20°-os késbeállítás melett 3,5 3 2,5
I (A)
2 1,5
I (A)
1 0,5 0 0 -0,5
10
20
30 t (0-60s)
Oldal 5
40
50
60
Teljesítménytényező 20°-os késbeállítás mellett 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0
10
20
30
40
50
60
-0,2
cosp
-0,4 -0,6 -0,8 -1
t (0-60s)
-30°-os késbeállítási szög lucfenyő faanyagnál
Teljesítmény összetevői 30°-os késbeállítás mellett 2500 2000
P (teljesítmény)
1500 1000 500
S (VA)
0
P (W)
-500
0
10
20
30
40
-1000 -1500 -2000
t (0-60s)
Oldal 6
50
60
Q (VAr)
Áramerősség 30°-os késbeállítás mellett 4 3,5 3 2,5
I (A)
2 I (A)
1,5 1
0,5 0 0
10
20
-0,5
30
40
50
60
t (0-60s)
Teljesítménytényező 30°-os késbeállítás mellett 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3
cosp
0,2 0,1 0 -0,1
0
10
20
30
40
t (0-60s)
Oldal 7
50
60
A mérés kiértékelése A mérésből megállapítható és a grafikonról leolvasható, hogy mindkét késbeállítás mellett nagy indítási áramfelvétel alakul ki. Amikor a gép elér, egy bizonyos fordulatszámot az áramerősség nagysága csökken. Későbbiekben pedig áram nagysága szakaszosan látjuk változni (hol alacsonyabb, hol magasabb) de nem éri el az indításkor felvett áram mennyiségét. Ez a terhelés hatására jön létre. Ezek az áramerősségi csúcsok megadják, hogy hányszor végeztünk forgácsolást a gépen. Megfigyelhető, hogy forgácsoláskor sem ugyanakkora értékeket vesz, fel az áram ez pedig a faanyag inhomogenitásából adódhat. Terhelés hatására az áramerősség megnövekedett és ez által a látszólagos teljesítmény és a hasznos teljesítmény is megnövekedett. Ennek oka a látszólagos teljesítmény kiszámításában van, ugyanis ennek az értékét az effektív feszültség és az effektív áram szorzata adja. Ha az áram növekszik, akkor nagyobb lesz a teljesítmény értéke is. A meddő teljesítmény az indítási áramfelvétel után beáll egy azonos szintre, minimális ingadozással. Oka, hogy a meddő teljesítmény a nem motor forgatónyomatékát adja, hanem csak mágneses mezőt hoz létre, hasznos munkát nem végez. Indításkor a meddő teljesítmény eleinte kapacitív, majd amikor negatív értéket vesz fel induktív.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. átlag
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. átlag
Csúcsérték 20°-os késbeállítási szög mellett V A VA W VAr 394,6 2,6 1762,6 989,2 -1458,8 394,9 2,6 1811,1 1080,9 -1453,2 394,6 2,5 1687 854,4 -1454,6 395 2,6 1786,3 1063,7 -1435,1 395 2,7 1842,3 1142,1 -1445,6 395 2,5 1676,6 882,9 -1425,3 394,9 2,5 1717,9 948,6 -1432,3 394,8 2,5 1754,8 994,5 -1443,5
cosφ 0,56 0,59 0,51 0,59 0,59 0,52 0,55 0,55
Csúcsérték 30°-os késbeállítási szög mellett A VA W VAr 2,4 1674,1 889,5 -1418,2 2,5 1687,9 915,2 -1418,2 2,6 1793,7 1040,8 -1460,8 2,7 1840 1097,3 -1477,1 2,9 1945,5 1230,8 -1506,7 2,7 1867,2 1174,2 -1451,9 2,8 1918,1 1266,2 -1442,2 2,7 1878 1187,1 -1455,3 2,6 1825,5 1100,1 -1453,8
cosφ 0,53 0,54 0,58 0,59 0,63 0,62 0,66 0,63 0,59
V 395,7 395 394,7 394,1 393,9 393,5 395,3 394,9 394,6
Átlagértékek változása a 20°-os a 30°-os késbeállításhoz képest százalékban kifejezve 0,0506
0,03846
3,8729
9,5991
Oldal 8
0,7084
6,7796
A csúcsértékek átlagának összehasonlításánál 30°-os késbeállítási szögnél a feszültség csökkent nagyon kis mértékben 0,0506%. Az áramerősség viszont növekedett 0,038 %-kal. A hasznos és látszólagos teljesítmény viszont emelkedett 9,59 % és 3,87%-kal. Így elmondható, hogy 20°-os késbeállítási szögnél végzett forgácsolás a furnérhasító gépen kisebb hasznos teljesítményt eredményez. A mérést befolyásoló tényezők A mérés elvégzésekor mind a 20°-os késbeállításnál mind a 30°-os késbeállításnál egyazon anyagból forgácsoltunk, de a faanyag inhomogenitása miatt befolyásolhatják a mérést: -
a faanyag száliránya nedvességtartalma a faanyag sűrűsége a különböző fahibák eltérő szövetszerkezet
Illetve befolyásoló tényező lehet még a szerszám élének a kopása.
Irodalomjegyzék Dr. Mentes Gyula 2005: Elektrotechnika Dr. Lugosi Armand 1987: Szerszámok és gépek. Furnér és rétegelt lemez gyártás különleges gépei
Oldal 9
