Badanie silnika indukcyjnego

Transkrypt

1 adanie silnika indukcyjnego ) róba biegu jałowego silnika indukcyjnego adania przeprowadza się w układzie połączeń pokazanych na Rys.. Rys.. Schema połączeń do próby biegu jałowego silnika indukcyjnego. W pierwszej kolejności zgodnie ze schemaem pokazanym na Rys. należy wykonać połączenia orów prądowych o napięciowych pomiędzy odłącznikiem napięcia zasilającego, układem przeworników pomiarowych M i badanym silnikiem indukcyjnym. Zesaw przewodów pomiarowych należy pobrać u laborana. asępnie należy załączyć kompuer oraz zasilanie sołu laboraoryjnego. Logujemy się jako użykownik labmasz. o zainsalowaniu się sysemu operacyjnego załączamy przewornik analogowo-cyrowy S 65, kóry zgłasza się komunikaem: Okno komunikau należy skasować (ancel). asępnie z poziomu pulpiu wywołujemy aplikację Silnik indukcyjny (pojawia się okno wirualnego przyrządu pomiarowego):

2 Elemeny wirualnego przyrządu do badania sanu jałowego ransormaora: Okno wolomierza pomiar napięcia przewodowego, Okno amperomierza pomiar prądu azowego silnika indukcyjnego, Okna zosały powiększone w celu uławienia obserwacji z większej odległości. o prawej sronie prezenowane są warości mocy czynnej poszczególnych az silnika indukcyjnego (,, ), mocy pozornej S czynnej pobieranej przez silnik indukcyjny, mocy czynnej pobieranej przez silnik indukcyjny, współczynnika mocy (cosφ), mocy mechanicznej, momenu mechanicznego M, sprawności ρ silnika indukcyjnego i prędkości obroowej wału. 3 Okno oscyloskopu (przebiegi warości chwilowej napięć azowych silnika indukcyjnego). W zakładce prezenowane jes widmo ampliudowe napięcia azy. owyżej okna prezenowane są warości skueczne średniego napięcia przewodowego śr i napięć azowych silnika indukcyjnego (,, ). 4 Okno oscyloskopu (przebiegi warości chwilowej prądów azowych silnika indukcyjnego). W zakładce prezenowane jes widmo ampliudowe prądu azy. owyżej okna prezenowane są warości skueczne średniego prądu azowego śr i prądów azowych silnika indukcyjnego (,, ). 5, 6, 7, 8 Okna służące do prezenacji charakerysyk pomiarowych: - śr = ( śr ), - = ( śr ), - cosφ = ( śr ), - s = ( śr ),

3 9 anel serowania zapisem danych pomiarowych do pliku. przycisk Wszysko kasowanie wszyskich pomiarów, przycisk Osani kasowanie osaniego pomiaru, przycisk Zapisz zapisywanie danych pomiarowych do pliku, przycisk SO zarzymanie pomiarów. apięcie regulowane (w zakresie min ~ 5V - max ~ 430V) podawane jes z regulaora indukcyjnego. ależy zwrócić szczególną uwagę, aby w chwili rozpoczęcia jakichkolwiek pomiarów napięcie regulaora usawione było na warość minimalną. Do oceny napięcia międzyprzewodowego wysępującego na zaciskach regulaora służy wolomierz konrolny. asępnie załączamy układ przeworników pomiarowych M, zasilanie przewornika momenu i uruchamiamy przyrząd wirualny (kliknięcie myszką w srzałkę sar na pasku górnym). W dalszej kolejności zamykamy odłącznik regulaora indukcyjnego i załączamy regulaor. Rozruchu silnika indukcyjnego dokonujemy przy załączonej maksymalnej warości rezysora rozruchowego sopniowo zwiększając napięcie podawane na silnik indukcyjny aż do osiągnięcia napięcia znamionowego i zwieramy rezysor rozruchowy (R rozruchu = 0). Rozpoczynamy pomiary. Wyniki pomiarów (w nasępującej kolejności: warość średnia napięcia przewodowego śr, prąd śr, moc czynna i moc pozorna S, prędkość obroowa n, momen mechaniczny M) biegu jałowego silnika indukcyjnego zapisywane są do pliku pom-jal.x. Opracowanie wyników pomiaru. o przeniesieniu danych pomiarowych do arkusza kalkulacyjnego należy obliczyć współczynnik mocy biegu jałowego cosφ 0, prąd czynny biegu jałowego 0w, prąd magnesujący, sray w uzwojeniu sojana u0, sray czynne jałowe 0 (suma sra uzwojeniu sojana i sra mechanicznych), poślizg s 0 oraz sray mechaniczne m (poprzez rozdzielenie sra w rdzeniu Ee i sra mechanicznych m ). Wyznaczenie sra mechanicznych odczas przeprowadzanego eksperymenu prędkość obroowa wirnika nie ulega zmianie, można więc przyjąć, że sray mechaniczne m są sałe. aomias sray w rdzeniu Fe są proporcjonalne do kwadrau indukcji a ym samym do kwadrau napięcia zasilającego. W rezulacie orzymujemy: 0 Fe k k m. () W celu rozdzielenia sra jałowych na sray w rdzeniu Fe i sray mechaniczne m ()czyli wyznaczenia paramerów k i k ) należy zlinearyzować równanie () przez dokonanie podsawienia z = : 0 k k z, () a nasępnie skorzysać z regresji liniowej:

4 k ( )( z z) 0n 0 n n, ( zn z) n k 0 a z. (3) gdzie: ilość pomiarów, 0 0 n warość średnia sra jałowych, z n z n n warość średnia kwadrau napięcia zasilającego. asępnie należy nanieść na wykresie zależność wyliczonych na podsawie pomiarów sra jałowych 0 od kwadrau napięcia zasilającego silnik i wykreślić charakerysykę uzyskaną meodą regresji liniowej (Rys.). Warość sar mechanicznych jes równa wyliczonemu wcześniej paramerowi k, gdyż: k. (4) 0 0 k k0 Rys.. Rozkład sra jałowych silnika indukcyjnego na sray mechaniczne m i sray w rdzeniu Fe. asępnie na podsawie przeprowadzonych obliczeń należy wykreślić charakerysyki: - 0 = ( śr ), - 0 = ( śr ), - m = ( śr ), - cosφ 0 = ( śr ), - s 0 = ( śr ), - 0 = ( śr ), - 0w = ( śr ), - = ( śr ), oraz uzasadnić ich przebieg.

5 ) róba zwarcia oraz wyznaczanie począkowego momenu rozruchowego adania przeprowadza się w układzie połączeń pokazanych na Rys.. kład pomiarowy należy zmodyikować. Za pomocą odpowiedniej zwory blokujemy wał badanego silnika indukcyjnego. ruchomienie wirualnego przyrządu przebiega idenycznie jak w wypadku próby sanu jałowego silnika indukcyjnego. W oknie wirualnego przyrządu należy wybrać opcję róba zwarcia oraz wyznaczenie począkowego momenu rozruchowego. Okno wirualnego przyrządu jes nieco zmodyikowane z uwagi na zablokowanie wału maszyny (zniknęły okienka prezenujące moc mechaniczną, sprawności ρ silnika indukcyjnego i prędkości obroową wału). W oknach 5, 6, 7, 8 prezenowane są charakerysyki pomiarowe: - zśr = ( zśr ), - z = ( zśr ), - cosφz = ( zśr ), - M = ( zśr ), omiaru dokonujemy dla rzech warości rezysora rozruchowego 4,8 Ω,,7Ω oraz 0Ω (opornik rozruchowy zwary) przed dokonaniem pomiarów wybieramy w oknie wirualnego przyrządu odpowiednią opcję. waga! Z powodu zablokowania wału silnika (prędkość obroowa n = 0) nie wysępuje chłodzenie silnika. obrana moc elekryczna wydziela się w uzwojeniach sojana i rezysorze rozruchowym. omiaru należy dokonać w jak najkrószym czasie.

6 Zamykamy odłącznik regulaora indukcyjnego i załączamy regulaor. omiaru dokonujemy zwiększając napięcie zasilania silnika aż do warości, przy kórej osiągnięy zosanie prąd znamionowy silnika. Wyniki pomiarów (w nasępującej kolejności: warość średnia napięcia przewodowego zśr, prąd zśr, moc czynna z i moc pozorna S z i momen rozruchowy M) próby zwarcia silnika indukcyjnego zapisywane są odpowiednio do plików pom_zw_r48.x, pom_zw_r7.x, pom_zw_r0.x. Opracowanie wyników pomiaru. o przeniesieniu danych pomiarowych do arkusza kalkulacyjnego należy obliczyć współczynnik mocy przy zwarciu cosφ z, mpedancję zwarcia Z z, Rezysancję zwarcia R z i reakancję zwarcia X z. asępnie na podsawie przeprowadzonych obliczeń należy wykreślić charakerysyki: - z = ( zśr ), - zśr = ( zśr ), - cosφ z = ( zśr ), a akże charakerysyki począkowego momenu rozruchowego: - M Rr0 = ( zśr ), - M Rr,7 = ( zśr ), - M Rr4,8 = ( zśr ), oraz uzasadnić ich przebieg. 3) róba obciążenia silnika indukcyjnego adania przeprowadza się w układzie połączeń pokazanych na Rys.. Wał badanego silnika indukcyjnego należy odblokować. odczas próby silnik należy zasilić napięciem znamionowym. Rozruchu silnika dokonujemy ak jak w wypadku badania biegu jałowego. Obciążenie silnika regulujemy za pomocą prądu wzbudzenia prądnicy prądu sałego G. ależy zwrócić uwagę, aby za pomocą regulaora indukcyjnego urzymać sałą warość napięcia zasilania ransormaora. ruchomienie wirualnego przyrządu przebiega idenycznie jak w wypadku badania sanu jałowego ransormaora. W oknie wirualnego przyrządu należy wybrać opcję róba obciążenia. Okno wirualnego przyrządu jes idenyczne jak w wypadku próby biegu jałowego. W oknach: 5, 6, 7, 8 służących do prezenacji charakerysyk pomiarowych przedsawiane są zależności: - śr = (), - η = (), - cosφ = (), - s = (),

7 Wyniki pomiarów (w nasępującej kolejności: warość średnia napięcia przewodowego śr, prąd śr, moc czynna i moc pozorna S, prędkość obroowa n, momen mechaniczny M) próby obciążenia silnika indukcyjnego zapisywane są do pliku pom3_obc.x. Opracowanie wyników pomiaru. o przeniesieniu danych pomiarowych do arkusza kalkulacyjnego należy obliczyć współczynnik mocy cosφ, poślizg s, moc oddaną, sprawność η. asępnie na podsawie przeprowadzonych obliczeń należy wykreślić charakerysyki: - śr = (), - η = (), - cosφ = (), - s = (), - n = (), oraz uzasadnić ich przebieg. normacje dodakowe o zakończeniu sesji pomiarowej (pracy w laboraorium) należy wydrukować prookół z danymi pomiarowymi. W ym celu korzysamy z przycisku Drukuj w panelu serowania zapisem danych pomiarowych.

8 waga! liki z danymi pomiarowymi zosaną wydrukowane ylko wedy, gdy zarejesrowanych zosało co najmniej pięć punków pomiarowych w danej sesji pomiarowej. ojawia się okno: kóre należy uzupełnić nazwiskami osób wykonujących ćwiczenie. o wypełnieniu odpowiednich pól uruchamiamy drukowanie przyciskiem OK. ojawia się podgląd wydruku do akcepacji. Wydrukowany prookół pomiarów jes do odbioru u laborana. o wylogowaniu wszyskie pliki z danymi pomiarowymi są kasowane. Dlaego eż przed zamknięciem sesji pomiarowej należy je przenieść do bezpiecznej lokalizacji. Jes nią dowolna skrzynka poczowa. Dosęp do plików pomiarowych (ylko poprzez poczę ) uzyskuje się uruchamiając aplikację Silnik indukcyjny wysyłanie plików : o uruchomieniu aplikacji (kliknięcie myszką w srzałkę sar na pasku górnym) pojawia się okno z lisą uworzonych podczas pracy w laboraorium plików pomiarowych (wraz z ich rozmiarem), a akże ewenualnie plik arkusza kalkulacyjnego (Open Oice - alc) z opracowanymi danymi pomiarowymi. rkusz kalkulacyjny musi być umieszczony w ym samym kaalogu co pliki z danymi pomiarowymi W polu adresa należy wpisać własny adres . omiary realizowane są za pomocą wirualnego przyrządu w skład, kórego wchodzą: a) kład czujników/przeworników / oraz / zapewniających separację galwaniczną pomiędzy obwodem wejściowym (mierzonym prądem i napięciem) i wyjściowym (sygnałem pomiarowym). Maksymalna ampliuda sygnału pomiarowego zosała dososowana do zakresu napięciowego wejść przewornika cyrowo-analogowego. Wymagania e spełniają przeworniki napięciowe i prądowe ypu LEM. Schema przewornika napięcie/napięcie ypu LV 5- o napięciu znamionowym 0V 500V zosał przedsawiony na Rys.3, a schema przewornika prąd/napięcie ypu L 00- o prądzie znamionowym 00 zosał przedsawiony na Rys.4.

9 Rys.3. Wolomierz zrealizowany za pomocą przewornika LV 5-. w prąd srony wórnej przewornika. Sygnałem pomiarowym jes spadek napięcia na oporniku Rp. Rys.4. mperomierz zrealizowany za pomocą przewornika L 00-. w prąd srony wórnej przewornika. Sygnałem pomiarowym jes spadek napięcia na oporniku Rp. rzy czujniki prądowe (o zmodyikowanym zakresie 0 5 ) i rzy czujniki napięciowe (o zakresie podsawowym 0 400V ) umieszczone są w jednej obudowie wyposażonej w układy zasilania przeworników, zesaw zacisków prądowych i napięciowych oraz zesaw gniazd wyjściowych sygnału pomiarowego. a Rys.5 przedsawione zosało rozmieszczenie zacisków prądowych i napięciowych oraz gniazd sygnału pomiarowego. Zaznaczone zosały pary zacisków worzące or pomiarowy odpowiednio prądowy i napięciowy skojarzony z właściwym gniazdem sygnału pomiarowego. Rys.5. Rozmieszczenie zacisków prądowych i napięciowych oraz gniazd sygnału pomiarowego

10 b) rzewornik analogowo-cyrowy. Do pomiarów zasosowano przewornik S 65 wyposażony w karę przewornika / o nasępujących danych echnicznych: - magisrala przesyłu danych S, - 6 wejść analogowych pojedynczych/8 wejść analogowych różnicowych, - maksymalna częsoliwość próbkowania,5 0 6 S/s, - maksymalny zakres napięć wejściowych przewornika / ± 0 V, - rozdzielczość 6 biów. Sygnał pomiarowy z gniazd przeworników / oraz / podawany jes za pomocą kabli na odpowiednie wejścia erminala - współpracującego z przewornikiem S 65. c) rądniczka achomeryczna napięcia sałego do pomiar prędkości obroowej o nasępujących danych znamionowych: - maksymalna prędkość obroowa 5000 obr/min, - sała przewarzania k = V/000 obr/min. d) rzewornik siły (czujnik siły) K5 z napięciowym wyjściem sygnałowym do pomiaru momenu o nasępujących paramerach: - zakres pomiarowy k, - nieliniowość 0,08%, - hisereza 0,08%, - błąd pełzania 0,%, - uchyb emperaurowy 0,05%/0 o K, - ose 0,03 V, - napięcie wyjściowe 0 0 V, - zasilanie 4 V. e) Oprogramowanie pomiarowe nadzorujące pracę przewornika analogowo-cyrowego, odpowiedzialne za akwizycję danych pomiarowych, przewarzanie danych pomiarowych i wizualizację pomiarów. rogram pomiarowy (wirualny przyrząd pomiarowy) zosał zrealizowany za pomocą oprogramowania narzędziowego LabView irmy aional nsrumens. W układzie pomiarowym mierzone są chwilowe warości prądu azowego i napięcia azowego badanego silnika indukcyjnego. a podsawie warości chwilowych zarejesrowanych w czasie 500 ms (a więc czasie rwania 5 okresów napięcia zasilającego z uwagi na zauważalne wahania w czasie mierzonych paramerów) obliczana jes z deinicji odpowiednio warość skueczna prądów i napięć azowych zgodnie z zależnością: X 0 x 0 ( )d n x ( n). (5) gdzie: okres analizowanego sygnału, x () warość chwilowa sygnału pomiarowego, ilość próbek sygnału, x (n) zdyskreyzowany w czasie i ampliudzie sygnał pomiarowy.

11 a podsawie warości skuecznych prądów i napięć azowych wyznaczana jes średnia warość napięcia i prądu azowego: 3 3 śr śr. (6) Moc czynna pobierana przez silnik indukcyjny jes sumą mocy czynnych rzech az:, (7) wyznaczanych zgodnie z zależnością: n n i n u i u p ) ( ) ( )d ( ) ( )d (. (8) gdzie: u, i odpowiednio warość chwilowa napięcia i prądu azowego. Moc pozorna wyznaczana jes z zależności: ) 3( śr śr S S S S (9) nsrukcja jes uzupełnieniem skrypu: Grzegorz Kamiński, Janusz Kosk, Włodzimierz rzyborowski Laboraorium Maszyn Elekrycznych Oicyna Wydawnicza oliechniki Warszawskiej Warszawa 005 insrukcję opracował dam ierna, Warszawa, wrzesień 00