POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY. Ćwiczenie Nr 3

Transkrypt

1 POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH Laboratorium Napędu Elektrycznego Kierunek studiów: : ED Przedmiot: Napęd elektryczny Kod przedmiotu: ES1A Ćwiczenie Nr 3 Temat: Rozruch silnika klatkowego metodą przełączania skojarzenia uzwojeń z gwiazdy w trójkąt Białystok 2009

2 Ogólne zasady bezpieczeństwa Przed przystąpieniem do zajęć należy zapoznać się z instrukcją dydaktyczną do stanowiska laboratoryjnego. Dokonać oględzin urządzeń i przyrządów używanych w ćwiczeniu, a o zauważonych nieprawidłowościach bezzwłocznie powiadomić prowadzącego. Zabrania się samodzielnego załączania stanowiska bez zgody prowadzącego. Zmian nastaw parametrów lub konfiguracji, możliwych przy użyciu dostępnych manipulatorów (potencjometrów, przełączników), należy dokonywać po przeanalizowaniu skutków takich działań. Zmian konfiguracji obwodów elektrycznych, możliwych jedynie poprzez zmiany połączeń przewodów, należy dokonywać za zgodą prowadzącego po uprzednim wyłączeniu zasilania stanowiska. Po załączeniu stanowiska wykonywanie przełączeń (np. wymiana przyrządu) w układzie znajdującym się pod napięciem jest niedozwolone. W w/w stanowisku dostępne są części czynne obwodu elektrycznego o napięciu przekraczającym napięcie bezpieczne, dlatego przed uruchomieniem należy zachować odpowiednie oddalenie od tych części czynnych w celu uniknięcia porażenia prądem elektrycznym. Stosowanie sposobów sterowania, ustawień lub procedur innych niż opisane w instrukcji może spowodować nieprzewidziane zachowanie obiektu sterowanego a nawet uszkodzenie stanowiska. Nie należy podłączać urządzeń nie przeznaczonych do współpracy z tym stanowiskiem laboratoryjnym. Przekroczenie dopuszczalnych parametrów prądów, napięć sygnałów sterujących może doprowadzić do przegrzania się niektórych podzespołów, pożaru lub porażenia prądem. 2

3 W przypadku pojawienia się symptomów nieprawidłowego działania (np. swąd spalenizny) natychmiast należy wyłączyć stanowisko i odłączyć przewód zasilający. Demontaż osłon stanowiska oraz wszelkie naprawy i czynności serwisowe, oprócz opisanych w instrukcji, powinny być wykonywane przez wykwalifikowany personel po wyłączeniu stanowiska. Należy stosować tylko bezpieczniki o parametrach nominalnych podanych w instrukcji lub na obudowie urządzenia. Urządzenie powinno być czyszczone przy użyciu suchej i miękkiej szmatki. Nie należy stosować do tych celów rozpuszczalników. Podczas korzystania z aparatury laboratoryjnej (oscyloskopy, generatory, zasilacze itp.) należy przestrzegać ogólnych zasad bezpieczeństwa tj.: - Do zasilania przyrządu należy stosować tylko kable zalecane do danego wyrobu. - Nie należy podłączać lub odłączać sond i przewodów pomiarowych, gdy są one dołączone do źródła napięcia. - Przyrząd powinien być połączony z uziemieniem przez przewód ochronny w kablu zasilającym. Aby uniknąć porażenia przewód ten powinien być podłączony do przewodu ochronnego sieci. - Przewód uziemiający sondy należy podłączać tylko do uziemienia ochronnego. Nie należy podłączać go do punktów o wyższym potencjale. - Aby uniknąć porażenia prądem podczas używania sondy, należy trzymać palce nad pierścieniem zabezpieczającym. Nie wolno dotykać metalowych części grotu, gdy sonda jest podłączona do źródła napięcia - Nie dotykać końcówek przewodów łączeniowych w trakcie wykonywania pomiarów 3

4 Opis stanowiska laboratoryjnego Studenci wykonujący ćwiczenie mają do swojej dyspozycji dwa zestawy maszyn elektrycznych. Pierwszy zestaw składa się z badanego silnika klatkowego oraz sprzężonej mechanicznie obcowzbudnej prądnicy prądu stałego pozwalającej obciążać badany silnik. Drugi zestaw składa się z trójfazowej prądnicy synchronicznej i napędzającego ją obcowzbudnego silnika prądu stałego. Studenci w oparciu o wykaz dostępnych na stanowisku przyrządów projektują a następnie samodzielnie łączą układy pomiarowe pozwalające realizować program ćwiczenia. Układ napędowy prądnicy synchronicznej jest połączony na stałe. Studenci łączą jedynie obwód zasilania wzbudzenia oraz obwód wyjściowy prądnicy. Stanowisko laboratoryjne jest zasilane z szafki znajdującej się przy stanowisku. Ze względu na możliwość porażenia prądem elektrycznym wszystkie połączenia, przełączenia czy sprawdzanie łączonego obwodu bezwzględnie muszą się odbywać przy wyłączonej szafce zasilającej. Studenci po wykonaniu badań i przedstawieniu wyników badań prowadzącemu zajęcia rozłączają połączone przez siebie układy pomiarowe, porządkują przyrządy na stołach laboratoryjnych i wieszają przewody łączeniowe na wieszaku. Na rys.1 przedstawiony jest widok płyty czołowej układu stycznikowego pozwalającego realizować ćwiczenie. Stanowisko zawiera cztery styczniki z cewkami sterującymi o napięciu znamionowym 220VAC, przekaźnik czasowy z cewką o napięciu znamionowym 220VAC, przekaźnik czasowy z cewką o napięciu znamionowym 220VDC, przekaźnik pomocniczy z cewką 220VAC oraz trzy przyciski sterownicze (zielone). Napięcie zasilające obwody sterowania cewek (220VAC) należy pobierać z zacisków R oraz N. 4

5 Wykaz dostępnych przyrządów i aparatury 1. Amperomierz magnetoelektryczny wielozakresowy 4szt. 2. Woltomierz magnetoelektryczny 2szt. 3. Autotransformator 2szt. 4. Prostownik prądu wzbudzenia 2szt. 5. Laboratoryjny rezystor drutowy, suwakowy (0 3Ω, 7,5A) 1szt. 6. Mostek do pomiaru rezystancji 1szt. 7. Oscyloskop cyfrowy 1szt. 8. Amperomierz elektromagnetyczny 1szt. 9. Watomierz 2szt. 10. Przełącznik do watomierzy 1szt. 11. Układ różniczkujący (R=3k3, C=13µ3) 1szt. 12. Częstościomierz wibracyjny 2szt. 13. Oscyloskop cyfrowy Kikusui 1szt. 14. Program komputerowy do obróbki wyników pomiarów z oscyloskopu cyfrowego Parametry użytych maszyn: Badany silnik klatkowy: Typ: SBJd 54a, P n =4,5kW, U n =380/660V ( /Υ), I n =9,3/5,4A, n n =1440obr/min Prądniczka tachometryczna: 40V przy 3000obr/min Oznaczenia zacisków maszyn prądu stałego: A, H obwód twornika C, D obwód wzbudzenia (obcego) 5

6 PRZEŁĄCZNIK GWIAZDA-TRÓJKĄT POMIAR PRĘDKOŚCI S1 ω [rd/s] S2 LOGO S3 PC1 PC2 PC1 PC2 PP L1 L2 L3 UKŁAD RÓŻNICZKUJĄCY 0 L1 1 L2 L3 + 24V DC ω µ 2,2 F µ 12,2 F 3,3kΩ Rys.1. Widok płyty czołowej układu stycznikowego 6

7 Obsługa programu komputerowego do kopiowania wyników pomiarów z oscyloskopu cyfrowego W celu przesłania danych pomiarowych z oscyloskopu do komputera wchodzimy do katalogu C:\LABORAT i uruchamiamy program adam_hp.exe. Wybieramy typ oscyloskopu (zazwyczaj będzie to Kikusui), a następnie przechodzimy w tryb pracy automatycznej klawiszem F2. Przeprowadzamy regulację oscyloskopu tak, aby interesująca nas część charakterystyki w całości mieściła się na ekranie. Zapamiętujemy charakterystykę na oscyloskopie przyciskiem PAUSE. Dalszy tok postępowania sugeruje nam komputer. Naciskamy dowolny klawisz, ustawiamy na wejściach oscyloskopu masy (przełącznik w położeniu GND, zapamiętujemy dane klawiszem PAUSE na oscyloskopie, po czym wciskamy dowolny klawisz na klawiaturze komputera. Na monitorze pojawi nam się okienko, w którym możemy nadać nazwę naszemu wykresowi. Aby zapamiętać kolejny wykres przechodzimy w tryb pracy automatycznej klawiszem F2 i postępujemy tak jak poprzednio. Po zapamiętaniu wszystkich potrzebnych charakterystyk wychodzimy z programu adam_hp klawiszem Esc. Następnie uruchamiamy program p11.exe (znajduje się on w katalogu C:\LABORAT), wczytujemy wcześniej zapisane pliki i poddajemy je obróbce. Po wybraniu pliku wciskamy kilkakrotnie klawisz Enter w celu potwierdzenia domyślnych ustawień. Na ekranie pojawia nam się okno z wykresem. Możemy teraz klawiszami: - S dodać linie siatki, - G wykreślić linię masy - D zapisać wykres do pliku - Pint Scrn wydrukować zawartość ekranu - F wykreślić portret fazowy Bardzo przydatną opcją jest opis wszystkich dostępnych funkcji ukryty pod klawiszem Tab. W sprawozdaniu należy porównać wyniki laboratoryjne z otrzymanymi komputerowo oraz przeprowadzić analizę ich rozbieżności. Wyniki badań przedstawić tabelarycznie i graficznie. 7

8 Cel i zakres ćwiczenia W ramach ćwiczenia studenci badają przebiegi czasowe prądu przewodowego i prędkości podczas rozruchu silnika klatkowego metodą przełączania skojarzenia uzwojeń z gwiazdy w trójkąt. Studenci łączą obwody sterowania stycznikowego realizujące automatyczne czasowe-zwłoczne przełączanie skojarzenia uzwojeń stojana silnika indukcyjnego. Schematy układów sterowniczych. Schemat ideowy obwodów głównych przy automatycznym sterowaniu rozruchem w funkcji czasu, silnika indukcyjnego, przedstawia rys. 3. L 1 L 2 L 3 Do oscyloskopu R p SG1 k l K L U 1 Y 1 W 1 S 1 U 2 Y 2 W 2 S 1 R H V F A 1 F 2 H A 1 SA PT V B 2 A L 1 N Rys.2. Schemat ideowy obwodów siłowych Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono schemat ideowy obwodów sterowniczych przełącznika 0-gwiazda-trojkat, przy czym rys. 3 ilustruje układ z przekaźnikiem czasowym z zestykiem zwłocznym rozwiernym zaś rys. 4 z zestykiem zwłocznym zwiernym. 8

9 Schematy przedstawione na rys. 2, 3 i 4 są możliwe do zmontowania z elementów uwidocznionych na rys. 1, który przedstawiają widok płyty czołowej stanowiska. S +24V Y GND W Z S D1 S Y1 PC 1 PC S 1 S D S Y2 S Rys. 3. Układ z przekaźnikiem czasowym z zestykiem zwłocznym rozwiernym +24V GND W Z S S 2 S 1 S D1 PP 1 S Y PP 2 S D2 S Y1 S Y2 S D3 S D PC PC 1 PP Rys. 4. Układ z przekaźnikiem czasowym z zestykiem zwłocznym zwiernym 9

10 Program ćwiczenia 3 1. Połączyć i uruchomić układ sterowania stycznikowego. 2. Zarejestrować przebiegi prądu stojana oraz prędkości w czasie rozruchu. 3. Wyznaczyć czas przełączania uzwojeń w zależności od obciążenia silnika. Wykaz literatury 1. H. Bitel: Laboratorium napędu elektrycznego. PWN, Warszawa T. Orłowska Kowalska: Napęd Elektryczny Ćwiczenia Laboratoryjne. OWPW, Wrocław J. Sidorowicz, A. Ruda, Z. Szulc: Laboratorium napędu elektrycznego. OWPW, Warszawa M. Różycki: Laboratorium napędów przekształtnikowych. WUPL, Lublin Z. Gogolewski, Z. Kuczewski: Napęd elektryczny. Warszawa WNT S. Bielawski: Teoria napędu elektrycznego. WNT, Warszawa