ELEKTRIČNI IN ELEKTROMEHANSKI PRETVORNIKI...6 Preizkus prostega teka trifaznega transformatorja Navodila za laboratorijske vaje Električni in elektromehanski pretvorniki Opis merilne

Univerza v Mariboru

Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko

Miralem Hadžiselimović

ELEKTRIČNI IN ELEKTROMEHANSKI PRETVORNIKI

NAVODILA ZA LABORATORIJSKE VAJE

1. izdaja, Maribor 2010

Naslov: ELEKTRIČNI IN ELEKTROMEHANSKI PRETVORNIKI

NAVODILA ZA LABORATORIJSKE VAJE

Avtor: doc. dr. Miralem Hadžiselimović, univ. dipl. inž. el.

Strokovna recenzija: red. prof. dr. Ivan Zagradišnik, univ. dipl. inž. el.

Jezikovne korekture: Tadeja Kurnik Hadžiselimović, prof. slav.

Izdajatelj: Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Maribor

CIP:

CIP - kataložni zapis o publikaciji

Univerzitetna knjižnica Maribor

621.313/.314(075.8)(076.5)

HADŽISELIMOVIĆ, Miralem

Električni in elektromehanski pretvorniki: Navodila za laboratorijske vaje /

Miralem Hadžiselimović. - 1. izd. - Maribor :

Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, 2010

ISBN XXX-XXX-XXX-XXX-X

1. Hadžiselimović, Miralem

COBISS.SI-ID 61581569

Oblikovanje in priprava za tisk: doc. dr. Miralem Hadžiselimović, univ. dipl. inž. el.

Tisk: Tiskarna tehniških fakultet, Maribor

Število izvodov: 70

Izdala: 1. izd. FERI Maribor, 2010, ponatis 2012 1. izdaja: februar, 2010

Vse pravice pridržane. Noben del te zbirke rešenih nalog ne sme biti reproduciran ali prepisan v kateri koli obliki oziroma na kateri

koli način, bodisi elektronsko, mehansko, s fotokopiranjem, snemanjem ali kako drugače, brez predhodnega pisnega privoljenja

navedenih avtorjev.

Kazalo vsebine 1

Električni in elektromehanski pretvorniki Navodila za laboratorijske vaje

KAZALO VSEBINE

TRANSFORMATOR .................................................................................................................. 2 1. Meritev glavnega in razsipanega magnetnega pretoka transformatorja .................................... 2 2. Preizkus prostega teka trifaznega transformatorja ................................................................ 5 3. Preizkus kratkega stika trifaznega transformatorja ............................................................... 9 ASINHRONSKI STROJ ........................................................................................................... 13 4. Preizkus prostega teka trifaznega asinhronskega motorja .................................................... 13 5. Preizkus obremenitve trifaznega asinhronskega motorja ...................................................... 17 6. Preizkus kratkega stika in zagonski vrtilni moment trifaznega asinhronskega motorja .............. 20 7. Določitev parametrov nadomestnega vezja trifaznega asinhronskega motorja......................... 24 8. Preizkus obremenitve enofaznega asinhronskega motorja .................................................... 26 SINHRONSKI STROJ ............................................................................................................. 29 9. Preizkusi za določitev potrebnega vzbujalnega toka sinhronskega generatorja ........................ 29 KOMUTATORSKI STROJ ......................................................................................................... 32 10. Meritve karakteristik enosmernih generatorjev ................................................................... 32 11. Preizkus obremenitve enosmernega motorja s tujim vzbujanjem .......................................... 35 12. Preizkus obremenitve enosmernega servomotorja .............................................................. 38

2 Meritev glavnega in razsipanega magnetnega pretoka transformatorja

Navodila za laboratorijske vaje Električni in elektromehanski pretvorniki

TRANSFORMATOR

1. Meritev glavnega in razsipanega magnetnega pretoka transformatorja

Besedilo naloge

Na modelu enofaznega transformatorja izmerite velikost glavnega in razsipanega magnetnega pretoka transformatorja v odvisnosti od toka obremenitve.

Posnemite tudi obliko toka prostega teka transformatorja pri nazivni napetosti.

Potek meritve in izračunov

Pri različnih vrednostih toka obremenitve bI merimo napetost inducirano zaradi glavnega (Φg ) in napetost inducirano zaradi razsipanega (Φσ ) magnetnega pretoka. Velikost Φ g oziroma Φσ določimo posredno, iz ustrezne enačbe za efektivno vrednost inducirane napetosti:

Φ= ˆ4,44E f N

Merilni tuljavici za meritev Φg oz. Φσ imata po en ovoj σ= =g 1N N . Frekvenca napajalne napetosti je = 50 Hzf .

Prikaz merilnih rezultatov

Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. V skupnem diagramu prikažite odvisnost Φ g in Φσ (v istem, skupnem merilu) ter odvisnost Φ Φσ g

ˆ ˆ/ od toka obremenitve bI . V posebnem diagramu skupaj prikažite posneti obliki časovnega poteka napajalne napetosti ( )ω=1u f t in toka prostega teka ( )ωμ= ≈ =1 10 10i i i f t transformatorja.

Komentar

Zapišite ravnotežno napetostno enačbo za primarno navitje na podlagi katere komentirajte spreminjanje Φ g in Φσ skozi različna obratovalna stanja transformatorja, tj. od prostega teka do kratkega stika. Prav tako komentirajte obliko toka prostega teka transformatorja.

Vezalna shema

SA

~

A

V

V

U1

I1 I I2 = b

Rb

ˆ( )E f Φσ σ=

g gˆ( )E f Φ=

Seznam merilnih instrumentov in naprav

Voltmeter: HEATHKIT

Ampermeter: UNIVO (št. 673602)

Osciloskop: HAMEG 407

Drsni upor: ISKRA, PRN 335, 22Ω

Merjenec: enofazni transformator

Meritev glavnega in razsipanega magnetnega pretoka transformatorja 3


Opis merilne metode

Primer izračuna v prostem teku transformatorja

σ= =g , E E

Φ = = =gg

g

ˆ4,44

E

f N

Φ σσ

σ

= = = ˆ

4,44E

f N

ΦΦ

σ = =g

ˆ 100 %

ˆ

Rezultati meritev

Izmerjene vrednosti veljajo za napetost =1 VU .

št. mer.

( )b AI ( )g mVE ( )σ mVE ( )Φ g mVs ˆ (mVs)σΦ gˆ ˆ (%)σΦ Φ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

4 Meritev glavnega in razsipanega magnetnega pretoka transformatorja


,u i

( )ω radt0 π 2π

( )Φ Φσg

ˆ,

mVs

2

( )

ΦΦ

σ

g

ˆˆ

%

( )b AI

4

6

8

10

12

14

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

01 2 3 4 5 6

0

Komentar

Preizkus prostega teka trifaznega transformatorja 5


2. Preizkus prostega teka trifaznega transformatorja

Besedilo naloge

Izmerite karakteristike prostega teka trifaznega transformatorja.


Vezavo navitij in vezalno skupino transformatorja razberemo iz oznak priključnih sponk in jo pripišemo k opisnim podatkom merjenca. Pred meritvijo karakteristik prostega teka, pri dani temperaturi okolice, izmerimo ohmske upornosti primarnega in sekundarnega navitja:

+ += AB BC CA

sp1 3R R R

R ; + += ab bc ca

sp2 3R R R

R

Merilne točke izbiramo v območju ( )= ÷1 1N1,1 0,6U U . Ker velja <<10 1NI I , vežemo A-metre in tokovne veje W-metrov indirektno.


Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. V diagramu prikažite odvisnost 10P in

10I od napetosti 1U in označite ter pod njim izpišite vrednosti odčitkov prikazanih veličin za nazivno vrednost napetosti transformatorja =1 1NU U ter izračunajte ϕ0cos .

Za merilno točko, kjer je napajalna napetost najbližje nazivni napetosti, izračunajte pogrešek meritve moči prostega teka P0e . Pri izračunu upoštevajte meje pogreškov vatmetrov We in pogreške tokovnih merilnih transformatorjev TTe .

Komentar

Komentirajte velikostni red izmerjenih tokov in velikostni red moči v posameznih stebrih transformatorja. Prav tako komentirajte delež izgub v železu in v navitjih transformatorja.

Vezalna shema

RA W V

SA W

TA W

A

B

C

a

b

c

K

K

K

L

L

L

l

l

l

k

k

k


Merjenec: Trifazni transformator ELMA, tip VV/O-9650A, serijska številka: 69788, primar: 380 V, 8 A, sekundar: 2x110 V, 2x13,2 A, 5 kVA, 50 Hz, vezalna skupina:____________

Merilni tokovni transformator: ELRA, tip: TU3T1, primar: 0,2 A, sekundar: 5 A, = 1r , ξ =T T 60'

Voltmeter: ISKRA, ΦFLO 125, 0,5r =

Ampermeter: ISKRA, ΦELO 120, 0,5r =

Vatmeter: ISKRA, ΦELO 120, 0,5r =

6 Preizkus prostega teka trifaznega transformatorja


Opis merilne metode

Primer izračuna v prostem teku transformatorja pri nazivni napetosti (druga merilna točka)

Podatki:

=

=

=

AB

BC

CA

R

R

R

=

=

=

ab

bc

ca

R

R

R

=

=

=

A1

A2

A3

I

I

I

=

=

=

W1

W2

W3

P

P

P

+ += = =AB BC CA

sp

3

R R RR α =max

+ += = =A1 A2 A3

10

3

I I II

= + + =10 W1 W2 W3P P P P

= =2Cu0 10 sp1,5P I R

= − =Fe0 10 Cu0P P P = =Feh Fe0P k P faktor razdelitve izgub = ÷ ≈0,6 0,9 0,75k

( )= − =Fev Fe01P k P

Rezultati meritev

Tabela izmerjenih vrednosti:

=TTp

=A A dk =W W dk

št. mer. ( )V

U ( )αA1del ( )

A1mAI ( )

αA2del ( )

A2mAI ( )

αA3

del ( )A3

mAI

( )αW1

del ( )W1

WP

( )αW2

del ( )W2

WP

( )αW3

del ( )W3

WP

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Preizkus prostega teka trifaznega transformatorja 7


Tabela izračunanih vrednosti:

št. mer.

( )10 mAI ( )10 WP ( )Cu0 WP ( )Fe0 WP ( )Fev WP ( )Feh WP

1.

2.

3.

4.

5.

6.

( )10

W

P

10

( )10

mA

I

( ) VU

20

30

40

50

60

70

5

10

15

20

25

30

35

040 80 120 160 200 240

0

40

45

50

80

90

100

280 320 360 400 440

Odčitane vrednosti iz diagrama pri nazivni napetosti =N 380 VU :

ϕ

ϕ ϕ

=

=

=

= =

10

10

0

0 0

cos

arc cos

I

P

8 Preizkus prostega teka trifaznega transformatorja


Primer izračuna pogreška meritve moči pri nazivni napetosti

W1T T

f1 A1

W2T T

f2 A2

W3T T

f3 A3

tan arccos

tan arccos

tan arccos

Pe

U I

Pe

U I

Pe

U I

ξ

ξ

ξ

ξ1

ξ2

ξ3

⎛ ⎞π= ± =⎜ ⎟10800 ⎝ ⎠

⎛ ⎞π= ± =⎜ ⎟10800 ⎝ ⎠

⎛ ⎞π= ± =⎜ ⎟10800 ⎝ ⎠

( )TTT T

% 1%0,01

100% 100%

ee = ± = ± = ±

W maxP1 T T

W1

W maxP2 T T

W2

W maxP3 T T

W3

P1 W1 P2 W2 P3 W3P0

W1 W2 W3

100

100

100

re e e

re e e

re e e

e P e P e Pe

P P P

αα

αα

αα

ξ1

ξ2

ξ3

⎛ ⎞= ± + + =⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠

⎛ ⎞= ± + + =⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠

⎛ ⎞= ± + + =⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠

⎛ ⎞+ += ± =⎜ ⎟⎜ ⎟+ +⎝ ⎠

( )10m 10 P01P P e= ± =

Komentar

Preizkus kratkega stika trifaznega transformatorja 9


3. Preizkus kratkega stika trifaznega transformatorja

Besedilo naloge

Določite moč izgub kratkega stika trifaznega transformatorja. Izmerite kratkostično napetost kU , izračunajte njeno odstotno vrednost k(%)u in določite kN(%)u .


Merilne točke izberite ustrezno dopustni vrednosti toka 1kI v primarnem navitju. Meritev opravite kar se da hitro, da se izognete segrevanju navitij transformatorja.

+ += A1 A2 A3

1k 3I I I

I = + +1k W1 W2 W3P P P P

V merilni točki, kjer velja ≈1k 1NI I , izmerite z uporabo tokovnih klešč tok v fazi "b" sekundarnega navitja. Tokovno prestavno razmerje transformatorja izračunajte iz razmerja istoimenskih faznih tokov primarja in sekundarja, s pomočjo katerega izračunajte tudi kratkostično upornost transformatorja:

= 1kBI

2kb

IK

I; ′= + = +f12 f1 f2 f1 f2 2

I

1R R R R R

K; sp1 sp2

f1 f2zaradi vezave - Yyn0 ; 2 2

R RR R⇒ = =


Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. V diagramu prikažite odvisnost 1kP in kU od toka 1kI . V diagramu označite in pod njim izpišite vrednosti odčitkov prikazanih veličin za nazivno vrednost toka transformatorja =1k 1NI I in izračunajte nazivno kratkostično napetost transformatorja

kN (%)u . Narišite popolno nadomestno vezje obremenjenega transformatorja. Na podlagi rezultatov preizkusa prostega teka (rezultat diagrama v vaji 2. in rezultatov preizkusa kratkega stika, izračunajte parametre nadomestnega vezja transformatorja.

Komentar

Primerjajte velikost izračunanih izgub v navitju z izmerjeno močjo kratkega stika transformatorja. Pojasnite pomen ugotavljanja nazivne vrednosti kratkostične napetosti transformatorja.

Vezalna shema

RA W

V

SA W

T

A

B

C

a

b

cA W


Merjenec: Trifazni transformator ELMA, tip VV/O-9650A, serijska številka: 69788, primar: 380 V, 8 A, sekundar: 2x110 V, 2x13,2 A, 5 kVA, 50 Hz

Merilni tokovni transformator: ELRA, tip: TU3T1/1, primar: 10 A, sekundar: 5 A

Voltmeter: ISKRA, ΦFLO 125, 0,5r =

Ampermeter: ISKRA, ΦELO 120, 0,5r =

Vatmeter: ISKRA, ΦELO 120, 0,5r =

10 Preizkus kratkega stika trifaznega transformatorja


Opis merilne metode

Primer izračuna v kratkem stiku v izmerjeni točki najbližje nazivnemu toku

Podatki:

A1

A2

A3

I

I

I

=

=

=

W1

W2

W3

P

P

P

=

=

=

k

1kB

2kb

U

I

I

=

=

=

sp1AB BC CAsp1 f1

3 2

RR R RR R

+ += = = = =

sp2ab bc casp2 f2

3 2

RR R RR R

+ += = = = =

A1 A2 A31k

3

I I II

+ += = = 1kB

I2kb

IK

I= =

f12 f1 f2 f1 f2 2I

1'R R R R RK

= + = + =

1k W1 W2 W3P P P P= + + =

2Cuk 1k f123P I R= = ( ) = =k

kN

% 100 %U

uU

Rezultati meritev


=TTp

=V V dk =A A dk =W W dk

št. mer. ( )

kVU

( )2kbA

I ( )αA1del ( )

A1AI ( )

αA2del ( )

A2AI ( )

αA3

del ( )A3

AI

( )αW1

del ( )W1

WP

( )αW2

del ( )W2

WP

( )αW3

del ( )W3

WP

1. /

2.

3. /

4. /

Preizkus kratkega stika trifaznega transformatorja 11



št. mer.

( )k %u ( )1k AI ( )1k WP ( )Cuk WP

1. 2. 3. 4.

( )1k

W

P

1

( )k

%

u

( )1k AI

2

3

4

5

6

7

50

100

150

200

250

300

350

01 2 3 4 5 6

0

400

450

8

9

7 8 9 10

Odčitane vrednosti iz diagrama pri nazivnem toku =1N 8 AI :

= ⇒ =

=kN kN

1k

% u U

P

Izračun parametrov nadomestnega vezja transformatorja

Odčitani podatki iz diagrama vaje 2.: ϕ= = =10 10 0 ; ; cos P I

Podatki iz vaje 3.: = = =kN f1 f2' ; ; U R R

10 0sinI I ϕμ = =

w 10 0cosI I ϕ= =

= =kNk

kN3

UZ

I

2 2k k f12X Z R= − =

12 Preizkus kratkega stika trifaznega transformatorja


σ σ2′≈ = =k1 2

XX X

Nm

3

UX

Iμ= =

NFe

w3

UR

I= =

Nadomestno vezje z izračunanimi parametri:

Komentar

Preizkus prostega teka trifaznega asinhronskega motorja 13


ASINHRONSKI STROJ

4. Preizkus prostega teka trifaznega asinhronskega motorja

Besedilo naloge

Izmerite karakteristike prostega teka in določite moč izgub prostega teka trifaznega asinhronskega motorja. Določite velikost izgub v železu pri nazivni napetosti in velikost mehanskih izgub.


Pred meritvijo karakteristik izmerite pri dani temperaturi okolice ohmske upornosti hladnega navitja. Po meritvi izmerite še ohmske upornosti segretega navitja in določite povprečno upornost med meritvijo:

+= hl t

sp 2

R RR

Merilne točke izberite v območju ( )= ÷ N1,1 0,6U U , 50f = Hz, pri čemer mora veljati sn n≈ . Moč merite z dvema vatmetroma v t.i. Aronovi vezavi.

W W1 W2P P P= + WP - moč izmerjena z vatmetri

s0 W instrP P P= − = +2 2

instrV nW

2U U

PR R

- moč lastne rabe instrumentov

A1 A2s0 2

I II

+= 2

Cu0 s0 sp1,5P I R=

trv Fe s0 Cu0P P P P+ = −


Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. V diagramu prikažite odvisnost

s0I , s0P , Cu0P , trv FeP P+ in 0cosϕ od napetosti U . V diagramu označite in pod njim izpišite vrednosti prikazanih veličin za nazivno vrednost napetosti = NU U .

Grafično ločite mehanske izgube motorja trvP (izgube trenja in ventilacije) od izgub v železu motorja

FeP . Določite velikost slednjih za nazivno napetost motorja = NU U .

Komentar

Pojasnite namen preizkusa prostega teka.

Vezalna shema

RA W V

S

TA W

U

V

W

K

K

L

L

l

l

k

k

M3 ~

14 Preizkus prostega teka trifaznega asinhronskega motorja



Merjenec: Trifazni asinhronski motor ELKOSTROJ, tip T90 S4, serijska št.: 700827, Y/D 400/230 V, 2,75/4,8 A, 1,1 kW, 1400 min-1, cos 0,75ϕ = , 50Hz, IP 54

Merilni tokovni transformator: VEB Transformatoren-Herman Matern, tip: ITRN0,5, primar: 2,5 A, sekundar: 5 A

Voltmeter: FL 21, 0,2r = , V 100 kR = Ω

Ampermeter: FL 21, 0,2r =

Vatmeter: EL 21, 0,1r = , nW 30 kR = Ω

Opis merilne metode

Primer izračuna v izmerjeni točki najbližje nazivni napetosti (druga merilna točka)

Podatki:

=

=

=

A1

A2

V

I

I

R

=

=

=

W1

W2

nW

P

P

R

ϑ

=

=

=

hl

t

hl

R

R

+= = =hl t

sp0

2

R RR

W W1 W2P P P= + =

= + =2 2

instrV nW

2U U

PR R

s0 W instrP P P= − =

A1 A2s0 2

I II

+= =

2Cu0 s0 sp1,5P I R= =

trv Fe S0 Cu0P P P P+ = − = ϕ =0cos

Preizkus prostega teka trifaznega asinhronskega motorja 15


Rezultati meritev


TTp =

V V dk = A A dk = W W dk =

št. mer. ( )

Vdelα ( )V

U ( )A1

delα ( )

A1AI ( )

A2delα ( )

A2AI ( )

W1

delα

( )W1

WP

( )W2

delα

( )W2

WP

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.


št. mer.

( )s0 AI ( )W WP ( )instr WP ( )s0 WP ( )Cu0 WP ( )trv Fe WP P+ 0cosϕ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

( )W

P

0,1

0cosϕ

( ) VU

20

40

60

80

100

120

140

0180 220 260 300 340 380

0

160

180

420 460

( )s0

A

I

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

0

2,00

2,25

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Odčitane vrednosti pri

=N 400 V:U

s0I =

s0P =

Cu0P =

trv FeP P+ =

FeP =

0cosϕ =

16 Preizkus prostega teka trifaznega asinhronskega motorja


10

( )trv Fe

W

P P+

( )2 2 kVU

20

30

40

50

60

70

020 40 60 80 100 120 140 160 180

Odčitana vrednost pri

=2 20 kVU :

trvP =

Komentar

Preizkus obremenitve trifaznega asinhronskega motorja 17


5. Preizkus obremenitve trifaznega asinhronskega motorja

Besedilo naloge

Izmerite obremenitvene karakteristike trifaznega asinhronskega motorja. Po direktni metodi določite oddano moč in izračunajte izkoristek motorja.


Obremenitvene karakteristike izmerite pri konstantni pritisnjeni napetosti = NU U in frekvenci. Oddano moč motorja določite direktno, na osnovi izmerjenih vrednosti vrtilnega momenta in vrtljajev.

Neposredno po opravljeni meritvi izmerite ohmsko upornost navitja tR . Iz prirastka ohmske upornosti izračunajte absolutno temperaturo navitja po meritvi, tj. temperaturo pri kateri ste obremenitvene karakteristike izmerili.

tt hl t

hl

235235

R Rϑ ϑϑ

+= ⇒

+

ϑϑ

° −

° −hl

t

( C) temperatura navitja (okolice) pred meritvijo

( C) temperatura navitja po meritvi



s s, , , , cosP P I n ϕ in η od vrtilnega momenta motorja M. V diagramu označite in pod njim izpišite vrednosti prikazanih veličin za točko nazivne obremenitve motorja NP P= .

Komentar

Primerjajte dobljene rezultate s podatki deklariranimi na napisni ploščici motorja in komentirajte razloge za morebitna odstopanja.

Vezalna shema

RA W V

S

TA W

U

V

W

K

K

L

L

l

l

k

k

G=

M3 ~



Merilni tokovni transformator: VEB Transformatoren-Herman Matern, tip: ITRN0,5, primar: 5 A, sekundar: 5 A




Merilec vrtljajev: Hameg, Counter/Timer HM 8122

18 Preizkus obremenitve trifaznega asinhronskega motorja


Opis merilne metode

Primer izračuna v izmerjeni točki najbližje nazivni oddani moči (tretja merilna točka)

Podatki:

=

=A1

A2

I

I

=

=W1

W2

P

P

=

=

M

n

A1 A2s 2

I II

+= = = =sp tR R

s W1 W2P P P= + =

m

260

nP M MΩ π= = =

s

PP

η = =

cosϕ =

( )t tt hl t hl

hl hl

235 235 235

235 RR

R Rϑ

ϑ ϑϑ

+= ⇒ = + − =

+

Rezultati meritev


TT p =

=A A dk W W dk =

št. mer. ( )Nm

M ( )1 minn

( )A1

delα ( )

A1AI ( )

A2delα ( )

A2AI ( )

W1

delα

( )W1

WP

( )W2

delα

( )W2

WP

1.

2.

3.

4.

5.

Preizkus obremenitve trifaznega asinhronskega motorja 19



št. mer.

( )s AI ( )s WP ( )WP η cosϕ

1. 2. 3. 4. 5.

( )W

P

0,1

cosϕη

( ) NmM

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

200

400

600

800

1000

1200

1400

05,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0

0

1600

1800

0,8

0,9

8,5 9,0

( )s

A

I

0

( )-1min

n

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

300

600

900

1200

1500

1800

2100

2400

2700

9,55,0

Odčitane vrednosti iz diagrama pri nazivni oddani moči N 1,1 kWP = :

=

=N

N

M

n

=

=s

N

P

I

cosϕη

==

Komentar

20 Preizkus kratkega stika in zagonski vrtilni moment trifaznega asinhronskega motorja


6. Preizkus kratkega stika in zagonski vrtilni moment trifaznega asinhronskega motorja

Besedilo naloge

Izvedite preizkus kratkega stika in izmerite zagonski vrtilni moment trifaznega asinhronskega motorja v odvisnosti od napetosti U . Meritev opravite na toplem motorju.


Pred meritvijo izmerite ohmsko upornost navitja tR oziroma kontrolirajte predpisano temperaturo

navitja. Pri zavrtem rotorju trifaznega asinhronskega motorja (kratek stik) ob različnih vrednostih napajalne napetosti kU izmerite tok skI in moč izgub kratkega stika skP .

Pri različnih vrednostih napetosti izmerite zagonski vrtilni moment motorja. Izmerjene rezultate vrtilnih momentov preračunajte na nazivno napetost:

⎛ ⎞= ⎜ ⎟

⎝ ⎠N X

2

NU U

x

UM M

U


Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. V prvem diagramu prikažite odvisnost

kU in kcosϕ od toka skI .V drugem diagramu prikažite odvisnost zM od napetosti U .

Komentar

Pojasnite namen preizkusa kratkega stika. Navedite razloge za meritev zagonskega vrtilnega momenta motorja pri znižani napetosti.

Vezalna shema

RA W V

S

TA W

U

V

W

K

K

L

L

l

l

k

k

G=

M3 ~







Preizkus kratkega stika in zagonski vrtilni moment trifaznega asinhronskega motorja 21


Opis merilne metode

Primer izračuna v izmerjeni točki najbližje nazivnemu toku

A1 A2sk 2

I II

+= = = =spk tR R

sk W1 W2P P P= + =

ϕ = =skk

k sk

cos3

P

U I

Rezultati meritev


TT p =

V V dk = A A dk = W W dk =

št. mer. ( )

Vdelα ( )

kVU

( )A1

delα ( )

A1AI ( )

A2delα ( )

A2AI ( )

W1

delα

( )W1

WP

( )W2

delα

( )W2

WP

1.

2.

3.

4.

5.


št. mer. ( )

sk

AI

( )sk

WP

kcosϕ

1.

2.

3.

4.

5.

22 Preizkus kratkega stika in zagonski vrtilni moment trifaznega asinhronskega motorja


( )k

V

U kcosϕ

20

40

60

80

100

120

140

00

160

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,1

0,5 1,0 ( )sk AI1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Odčitani vrednosti pri

=N 2,75 AI :

kU =

kcosϕ =

( )z

Nm

M

( ) VU

2

4

6

8

10

12

14

50 100 150 200 250 3000

16

350 400

18

Odčitana vrednost pri N 400 VU = :

zM =

Preizkus kratkega stika in zagonski vrtilni moment trifaznega asinhronskega motorja 23


Tabela meritve zagonskih vrtilnih momentov:

=V V dk

št. mer. ( )

Vdelα

( )x

VU

( )z

NmM

( )NzU

NmM

1.

2.

3.

4.

Komentar

24 Določitev parametrov nadomestnega vezja trifaznega asinhronskega motorja


7. Določitev parametrov nadomestnega vezja trifaznega asinhronskega motorja

Besedilo naloge

Na osnovi rezultatov preizkusa prostega teka (diagram 4. vaje), rezultatov preizkusa obremenitve (diagram 5. vaje) in kratkega stika (diagram 6. vaje) določite parametre klasičnega in modificiranega nadomestnega vezja. Narišite preoblikovano nadomestno vezje (str. 86 zapiski predavanj) z vrednostmi parametrov.

Odčitani podatki

Odčitki iz diagrama vaje št. 4 pri N 400 VU =

0(A)I 0cosϕ Fe(W)P sp0(Ω)R

Odčitki iz diagrama vaje št. 5 pri N 1100 WP =

N(A)I ϕcos -1N(min )n sp(Ω)R

Odčitki iz diagrama vaje št. 6 pri =N 2,75 AI

k(V)U kcosϕ spk(Ω)R

Izračun parametrov klasičnega nadomestnega vezja

ϕ

ϕ ϕ

ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ

= =

= =

= − =

= =

′ = − =

= = =

′≈ = =

= =

= =

−= =

= − =

− = − + = − − + =

= − =

=

kk

k

k k k

2k k

sk spk

r k sk

k σ k k

σs σr k

sp0s0

s

s NN

s

20 0

s0 0s s0 σs s 0 0 0 s0 σs

s0s0

0m 0 0

3

cos

sin 1 cos

/ 2

sin

/ 2

260

sin 1 cos

( j ) (cos jsin )( j )

sin

UZ

I

R Z

R R

R R R

X X Z

X X X

RR

fn

p

n ns

n

E U I R X U I R X

E E

I I =

= =

= =

s0m

0m

2s0

FeFe

3

EX

I

ER

P

Določitev parametrov nadomestnega vezja trifaznega asinhronskega motorja 25


Izračun parametrov preoblikovanega nadomestnega vezja

ϕ ϕ

ϕ ϕ

α

Ψ

Ψ

′ ′= + =

≈ =

= =′

= − =

= =

=

= − − + =

= =

= =

= − =

= =′

′× =

′

r σr m

*σs k

2* mm

r

2

sps

s N

* *Rr s s s σs

**RrRr

*Rr

s *m

2 2sM s s

22m

2 2U r

2m r

2Nr

sin 1 cos

2

(cos jsin ) ( j )

X X X

X X

XX

X

RR

I I

E U I R X

E E

EI

X

I I I

XK X

X RsX

Preoblikovano nadomestno vezje:

26 Preizkus obremenitve enofaznega asinhronskega motorja


8. Preizkus obremenitve enofaznega asinhronskega motorja

Besedilo naloge

Izmerite obremenitvene karakteristike enofaznega asinhronskega motorja z odklopljeno pomožno fazo.


Pred meritvijo karakteristik izmerimo pri dani temperaturi okolice ohmsko upornost hladnega navitja.

Obremenitvene karakteristike merimo pri konstantni pritisnjeni napetosti s sNU U= in frekvenci. Oddano moč motorja določimo po direktni metodi, tj. na osnovi merjenih vrednosti vrtilnega momenta in vrtljajev.

Neposredno po opravljeni meritvi izmerimo ohmsko upornost navitja tR in izračunamo absolutno temperaturo navitja po meritvi.

tt hl t

hl

235235

R Rϑ ϑϑ

+= ⇒

+

ϑϑ

° −

° −hl

t

( C) temperatura navitja (okolice) pred meritvijo

( C) temperatura navitja po meritvi



s s, , , , cosP P I n ϕ in η od vrtilnega momenta motorja M. V diagramu označite in pod njim izpišite vrednosti prikazanih veličin za točko nazivne obremenitve motorja NP P= .

Komentar

Primerjajte dobljene rezultate s podatki deklariranimi na napisni ploščici motorja in komentirajte razloge za morebitna odstopanja. Prav tako komentirajte velikost izkoristka η in faktorja delavnosti cosϕ glede na trifazni asinhronski motor. Zakaj se kljub bistveno slabšemu izkoristku enofazni motorji sploh uporabljajo in do katere moči jih je smiselno izdelovati?

Vezalna shema

M1 ~

R

A W

0

U

V

K Llk

V G=


Merjenec: Enofazni asinhronski motor ELEKTROKOVINA, tip ESK 90 S4, serijska št.: 924177, 220 V, 5,7 A, 0,55 kW, 1430 min-1, cos 0,69ϕ = , 50Hz, IP 54





Merilec vrtljajev: HAMEG, Counter/Timer HM 8122

Preizkus obremenitve enofaznega asinhronskega motorja 27


Opis merilne metode

Primer izračuna v izmerjeni točki najbližje nazivni oddani moči (tretja merilna točka)

Podatki:

sI

M

=

= sP

n

=

=

ϑ

=

=

=

t

hl

hl

R

R

m

260

nP M MΩ π= = =

s

PP

η = =

s

s s

cosP

U Iϕ = =

( )ϑϑ ϑ

ϑ+

= ⇒ = + − =+

t tt hl t hl

hl hl

235 235 235

235R

R RR

Rezultati meritev


TTp =

A A dk = W W dk =

št. mer. ( )

sVU ( )Nm

M ( )1 minn ( )

Adelα ( )

sAI ( )

W

delα ( )

s

WP ( )W

P η cosϕ

1.

2.

3.

4.

5.

28 Preizkus obremenitve enofaznega asinhronskega motorja


( )s

W

P

0,1

cosϕη

( ) NmM

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

200

400

600

800

1000

1200

1400

01 2 3 4 5 6

0

1600

1800

0,8

0,9

7

( )s

A

I

0

( )-1min

n

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

150

300

450

600

750

900

1050

1200

1350

2000 1,01500 10


=

=N

N

M

n

=

=s

N

P

I

cosϕη

==

Komentar

Preizkusi za določitev potrebnega vzbujalnega toka sinhronskega generatorja 29


SINHRONSKI STROJ

9. Preizkusi za določitev potrebnega vzbujalnega toka sinhronskega generatorja

Besedilo naloge

Na osnovi konstrukcije ameriškega (ASA) diagrama določite obratovalnim pogojem ustrezno vrednost vzbujalnega toka sinhronskega generatorja.


Za potrebe konstrukcije ASA diagrama sinhronskega generatorja izmerimo pri nazivnih vrtljajih

sn n= :

a) karakteristiko prostega teka

b) karakteristiko kratkega stika

c) točko na obremenitveni karakteristiki oziroma tisto vrednost toka v vzbujalnem navitju vI , ki v primeru čisto induktivne L(cos 0)ϕ = nazivne obremenitve generatorja NI I= na sponkah generatorja povzroči želeno nazivno napetost NU U= .


Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. Na osnovi izmerjenih karakteristik konstruirajte ASA diagram sinhronskega generatorja. Določite velikost toka v vzbujalnem navitju vNI in ustrezen porast napetosti na sponkah generatorja v primeru morebitne nenadne razbremenitve generatorja, ustrezno nazivnim pogojem obratovanja NI I= , ϕ =Ncos 0,8 in NU U= . Izračunajte Potierovo reaktanco, relativno vrednost sinhronske reaktance dx za nenasičeno stanje stroja, nazivno impedanco stroja NZ , sinhronsko reaktanco dX in kratkostično razmerje CK generatorja:

p v0vk Np d N d d N C

v vkN N

; ; Z ; 3 3

U II UX x X x Z K

I II Iδ

Δ= = = ⇒ = =

Komentar

Pojasnite osnovni namen in prednosti konstrukcije ASA diagrama. Komentirajte ugotovljen odstotek porasta napetosti na sponkah danega generatorja v morebitnem primeru nenadne razbremenitve generatorja.

Vezalna shema

A

(F1)J

(F2)K

~

SG

A

V

VArW

S

R

S

T

U

V

W

Hz

30 Preizkusi za določitev potrebnega vzbujalnega toka sinhronskega generatorja



Merjenec: Trifazni sinhronski generator SIEMENS, tip SG 260/4, Y 400 V, 20 A, 13,8 kVA,

Voltmeter: ISKRA, Us3a 170197, 1,5r =

Ampermeter: ISKRA, BL2 1833, 0,5r =

Univerzalni instrument: FLUKE 8022A/VB

Frekvencmeter: DAMW 654941

Opis merilne metode

Rezultati meritev

Konstanta ampermetra vzbujalnega toka: =Av A/dk

Tabela izmerjenih vrednosti v prostem teku:

št. mer. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

αAv (del.) 0

v (A)I 0

(V)U 0

N/U U 0

Tabela izmerjenih vrednosti v kratkem stiku:

št. mer. 1. 2. 3.

Av (del)α

vk (A)I

k (A)I

k N/I I

Tabela izmerjenih vrednosti pri induktivni obremenitvi z nazivnim tokom:

Lcos 0ϕ = NI I= αAv= (del.) v (A)I =

Preizkusi za določitev potrebnega vzbujalnega toka sinhronskega generatorja 31


0,2

N N

,U IU I

( )v AI

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

00,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

1,6

1,8

3,5 4,0 4,5 5,0 5,5

Odčitane vrednosti iz diagrama:

v0

v

I

I δ

=

= vk

vN

I

I

=

=

p

UU

Δ =Δ =

Izračuni

p v0p C

vkN

N vkN d d d N

vN

3

Z 3

U IX K

II

U Ix X x Z

II δ

Δ= = = =

= = = = = =

Komentar

32 Meritve karakteristik enosmernih generatorjev


KOMUTATORSKI STROJ

10. Meritve karakteristik enosmernih generatorjev

Besedilo naloge

Izmerite naslednje karakteristike enosmernih generatorjev:

a) zunanjo karakteristiko enosmernega generatorja s paralelnim vzbujanjem,

b) zunanjo karakteristiko enosmernega generatorja s tujim vzbujanjem,

c) regulacijsko karakteristiko enosmernega generatorja s tujim vzbujanjem.


Pred meritvijo zunanje karakteristike generatorja s paralelnim vzbujanjem preverite proces samovzbujanja do želene napetosti v prostem teku. V prostem teku nastavite za vsako od meritev enako vrednost napetosti.

a) Izmerite = ( )U f I , pri =v konst.R in konst.n =

b) Izmerite = ( )U f I , pri v konst.I = in konst.n =

c) Izmerite =v ( )I f I , pri konst.U = in konst.n =


Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. V skupnem diagramu prikažite potek izmerjenih karakteristik enosmernih generatorjev.

Komentar

Navedite potrebne pogoje za samovzbujanje enosmernega generatorja. Primerjajte potek zunanjih karakteristik generatorja s paralelnim in s tujim vzbujanjem ter razložite zakaj napetost pada z večanjem toka obremenitve. Na kratko opišite postopek in namen meritve regulacijske karakteristike.

Vezalna shema

M3 ~

A

V

A

BJ

K

Rd

Rv

G=

A

Rb

M3 ~

V

A

B

G=

A

Rb

J KRv

A

+ − a) b, c)


Merjenec: Enosmerni generator SVJETLOST RIJEKA, tip OH-117RP-052, serijska št.: S12081, 220 V, 9 A, 1,4 kW, 1450 min-1, vzbujanje: 220 V, 0,32 A

Voltmeter: ISKRA, ΦFL0 125, 0,5r =

Voltmeter (milivoltmeter): ISKRA, BL2 1833

Ampermeter: ISKRA, ΦBLO 120, 0,5r =

Dekadni upor: METREL, PRN 3 100 × Ω

Univerzalni instrument: VELEBIT

Meritve karakteristik enosmernih generatorjev 33


Opis merilne metode

Rezultati meritev


a) enosmerni generator s paralelnim vzbujanjem

( )v konst.R =

b) enosmerni generator s tujim vzbujanjem ( )v mAI =

c) reguliran enosmerni generator s tujim

vzbujanjem ( ) VU =

št. mer. ( )AI ( )V

U

( )v

mAI

št. mer. ( )A

I ( )VU

št. mer. ( )A

I ( )v

mAI

1. 0 1. 0 1. 0

2. 1 2. 1 2. 1

3. 2 3. 2 3. 2

4. 4. 4.

5. 5. 5.

6. 6. 6.

7. 7. 7.

8. 8. 8.

9. 9. 9.

10. 10.

11. 11.

12.

13.

34 Meritve karakteristik enosmernih generatorjev


40

( ) AI

80

120

160

200

240

280

20

40

60

80

100

120

140

01 2 3 4 5 6

0

160

180

320

360

7 8 9 10

( )V

U

( )v

mA

I

200

220

400

440

11 12 13

Odčitane vrednosti iz diagrama pri nazivnem toku N 9 AI = :

a) U = b) U =

Komentar

Preizkus obremenitve enosmernega motorja s tujim vzbujanjem 35


11. Preizkus obremenitve enosmernega motorja s tujim vzbujanjem

Besedilo naloge

Izmerite obremenitvene karakteristike enosmernega motorja s tujim vzbujanjem.


Pred meritvijo karakteristik izmerimo ohmsko upornost vzbujalnega navitja vR . Zanimata nas predvsem zunanja karakteristika motorja ( )n f M= in karakteristika toka =b ( )I f M . Oddano moč motorja določimo direktno, na osnovi meritve vrtilnega momenta in vrtljajev.

Ω ηπ π= = = = = + =2

m el v vel

2 2; 0,63 m; ;

60 60n n P

P M M m g r r P UI I RP


Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. V diagramu prikažite odvisnost , , ,n I P

elP in η od vrtilnega momenta motorja M . V diagramu označite in pod njim izpišite vrednosti

odčitkov prikazanih veličin za točko nazivne obremenitve motorja NP P= .

Komentar

Napišite enačbo za vrtljaje enosmernega motorja in komentirajte spreminjanje vrtljajev motorja v odvisnosti od obremenitve. Navedite vzroke za ugotovljeno spreminjanje vrtljajev in predlagajte rešitev.

Vezalna shema

V

A

B

J K M=

A

Rv

A

+ −


Merjenec: Enosmerni motor SVJETLOST RIJEKA, tip OH-117RP-052, serijska št.: S12081,

220 V, 9 A, 1,4 kW, 1450 min-1, vzbujanje: 220 V, 0,32 A



Ampermeter: ISKRA, ΦBLO 120, 0,5r =

Univerzalni instrument: VELEBIT

Ročni tahometer: JAQUET DHZ 902

36 Preizkus obremenitve enosmernega motorja s tujim vzbujanjem


Opis merilne metode

Primer izračuna v izmerjeni točki najbližje nazivni oddani moči

Podatki:

=

=

=v

U

I

I

=

=

= − =

=

v

t

x t

R

m

m m m

n

M mgr= =

m

260

nP M MΩ π= = =

= + =2el v vP UI I R

el

PP

η = =

Rezultati meritev


št. mer. ( )V

U

( )v

mAI

( )x

kgm

( )kgm

( )1 minn

( )NmM

( )AI

( )WP

( )el

WP

η

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

1. vrstico, ki je zasenčena, ne rišite v diagramu.

Preizkus obremenitve enosmernega motorja s tujim vzbujanjem 37


( )el,

W

P P

0,1

η

( ) NmM

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

01 2 3 4 5 6

0

0,8

0,9

7

( )A

I

0

( )-1min

n

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1,010

8 9 10

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500


=

=N

N

M

n

=

=el

N

P

I

η =

Komentar

38 Preizkus obremenitve enosmernega servomotorja


12. Preizkus obremenitve enosmernega servomotorja

Besedilo naloge

Izmerite obremenitvene karakteristike enosmernega servomotorja. Določite koeficient magnetnega pretoka za izračun inducirane napetosti EK in koeficient magnetnega pretoka za izračun vrtilnega momenta MK ter izračunajte mehansko časovno konstanto servomotorja mT .


Koeficient magnetnega pretoka za izračun inducirane napetosti EK določimo iz podatkov izmerjenih pri vrtljajih 11000 minn −= . Koeficient magnetnega pretoka za izračun vrtilnega momenta MK določimo iz podatkov izmerjenih pri vrtljajih Nn n= .

Ω= =

πEm

602

E EK

n N

MN

MK

I= a

mE M

RT J

K K=

J in aR sta za dani servomotor deklarirana (kataloška) podatka. Oddano moč servomotorja določimo po direktni metodi, tj. z meritvijo vrtilnega momenta in vrtljajev.

Ω ηπ= = = =m el

el

2; ;

60n P

P M M P UIP


Tabelarično uredite izmerjene in izračunane vrednosti veličin. V diagramu prikažite odvisnost el, , ,n I P P in η od vrtilnega momenta servomotorja M. V diagramu označite in pod njim izpišite vrednosti odčitkov prikazanih veličin za točko nazivne vrednosti vrtilnega momenta servomotorja NM M= .

Komentar

Navedite razlog za razliko v velikosti izmerjenih koeficientov EK in MK . Na kratko opišite prednosti in težave, ki lahko nastopijo pri uporabi servomotorja.

Vezalna shema

V

A

B

M=

A


Merjenec: Enosmerni servomotor HKG 1303, 36 V, 25,1 A, 8 Nm, 875 min-1, 20,0075 kgmJ = ,

a 0,35 R = Ω



Merilec vrtljajev: HAMEG, Counter/Timer HM 8122

Opis merilne metode

Preizkus obremenitve enosmernega servomotorja 39


Primer izračuna v izmerjeni točki najbližje nazivnemu vrtilnemu momentu

Podatki:

U

I

=

=

=

=

M

n

elP UI= = Ω π= = =m

260

nP M M

el

PP

η = =

Rezultati meritev

Tabela izmerjenih in izračunanih vrednosti:

A A dk =

št. mer. ( )Nm

M

( )1 minn

( )A

delα

( )AI

( )WP

( )el

WP

η

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Izračun koeficientov EK in MK ter časovne konstante mT

Podatki:

=

= -1E 1000 min

E

n

=

=N

N

odčitek iz diagrama pri 8 Nm:

M

I

Ω= = =

πEm E

602

E EK

n N

MN

MK

I= =

am

E M

J RT

K K= =

40 Preizkus obremenitve enosmernega servomotorja


( )el,

W

P P

0,1

η

( ) NmM

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

01 2 3 4 5 6

0

0,8

0,9

7

( )A

I

0

( )-1min

n

0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

1,040

8 9 10

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Odčitane vrednosti iz diagrama pri nazivnem vrtilnem momentu N 8 NmM = :

=

=N

el

I

P

==N

Pn

η =

Komentar

Documents

ELEKTRIČNI IN ELEKTROMEHANSKI PRETVORNIKI...6 Preizkus prostega teka trifaznega transformatorja Navodila za laboratorijske vaje Električni in elektromehanski pretvorniki Opis merilne