ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie...

59
ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU EXCITAŢIE SEPARATĂ PORNIREA ŞI IDENTIFICAREA PARAMETRILOR MOTORULUI DE ACŢIONARE 1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop: - exersarea deprinderilor privind pornirea acţionării electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie separată; - fixarea cunoştinţelor privind identificarea parametrilor constructivi ai motorului; - identificarea experimentală a parametrilor corespunzători caracteristici mecanice naturale. 2. Noţiuni teoretice 2.1. Generalităţi Pentru acţionările electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie separată (fig.1), caracteristicile mecanice sunt definite de dependenţa dintre viteza unghiulară şi cuplul la arbore în regim staţionar. Ele pot fi descrise prin relaţia: (1) unde: - U - tensiunea de alimentare a indusului; - a R - rezistenţa circuitului indusului; - s R - rezistenţa suplimentară din indus; - M - cuplul electromagnetic; - k - constanta motorului; - - viteza unghiulară a rotorului; - - fluxul magnetic util produs de înfăşurarea de excitaţie. Fig. 1. Schema de principiu a acţionării cu m.c.c. cu excitaţie separată M k R R k U s a 2

Transcript of ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie...

Page 1: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU EXCITAŢIE SEPARATĂ

PORNIREA ŞI IDENTIFICAREA PARAMETRILOR MOTORULUI

DE ACŢIONARE

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop: - exersarea deprinderilor privind pornirea acţionării electromecanice cu m.c.c.

cu excitaţie separată; - fixarea cunoştinţelor privind identificarea parametrilor constructivi ai

motorului; - identificarea experimentală a parametrilor corespunzători caracteristici mecanice naturale.

2. Noţiuni teoretice 2.1. Generalităţi Pentru acţionările electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie separată (fig.1),

caracteristicile mecanice sunt definite de dependenţa dintre viteza unghiulară şi cuplul la arbore în regim staţionar. Ele pot fi descrise prin relaţia:

(1)

unde: - U - tensiunea de alimentare a indusului; - aR - rezistenţa circuitului indusului; - sR - rezistenţa suplimentară din indus; - M - cuplul electromagnetic; - k - constanta motorului; - - viteza unghiulară a rotorului; - - fluxul magnetic util produs de înfăşurarea de excitaţie.

Fig. 1. Schema de principiu a acţionării cu m.c.c. cu excitaţie separată

M

kRR

kU sa

2

Page 2: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

2

Caracteristica mecanică naturală se defineşte prin aceeaşi dependenţă, Mf , obţinută pentru ;,0, NSN RUU

(2)

Caracteristicile mecanice artificiale reostatice, de tensiune sau de flux se obţin prin reglarea parametrului de definiţie la o valoare diferită de cea pentru c.m.n. 2.2. Identificare parametrilor constructivi ai motorului de acţionare Pe plăcuţa cu datele motorului se indică:

- tipul constructiv şi fabricantul; - puterea nominală; - tensiunea nominală; - turaţia nominală; - tensiunea nominală a circuitului de excitaţie (dacă lipseşte – se consideră că

este egală cu tensiunea nominală a circuitului rotoric); - rezistenţa circuitului indusului şi inductorului. Se mai pot calcula următorii parametrii: - Randamentul nominal:

NN

NN IU

P

(3)

- Rezistenţa indusului, cu relaţia aproximativă:

N

NNa I

UR )1(5,0 [ohmi] (4)

- Fluxul nominal, particularizând ecuaţia caracteristicii electro-mecanice

naturale pentru punctul nominal de funcţionare:

Rezultă:

[Wb] (5)

- Viteza unghiulară de funcţionare în gol ideal:

[s-1] (6)

M

kR

kU

N

a2

NN

a

N

NN I

kR

kU

N

NaNN

IRUk

N

N

kU

0

Page 3: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

3

2.3. Pornirea acţionării electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie separată Metodele de pornire utilizate în practică sunt: - pornire prin cuplare directă la reţea (pe caracteristica mecanică naturală); - pornirea reostatică (pe caracteristici reostatice); - pornirea prin alimentare cu tensiune variabilă (pe caracteristici de tensiune). 3. Modul de lucru Se citesc datele nominale ale maşinilor electrice utilizate. Se măsoară cu un ohmmetru rezistenţa indusului şi a inductorului. Se aleg aparatele de măsură corespunzătoare. Se execută schema de montaj din figura 2. Se reglează reostatul de câmp Rcm pentru a asigura valoarea maximă a fluxului

de excitaţie pentru motor şi Rcg pentru a asigura flux de excitaţie minim pentru generatorul G cu care se simulează maşina de lucu.

Se porneşte acţionarea, urmărindu-se corectitudinea sensului de rotaţie al maşinilor electrice şi a sensului în care indică aparatele de măsură magnetoelectrice.

Fig. 2. Schema de montaj pentru pornirea reostatică şi identificarea

parametrilor acţionării cu m.c.c. cu excitaţie separată

Pentru identificare experimentală a curentului de excitaţie nominal se procedează astfel:

- se asigură îndeplinirea condiţiilor: U=UN; Rp=0; - se încarcă progresiv motorul M până se obţine în indusul acestuia curentul nominal, IN;

- se măsoară turaţia n a motorului ; dacă n > nN rezultă că Iex< IexN, iar dacă n < nN rezultă că Iex > IexN; se reglează R şi Rcm astfel încât să se obţină simultan n = nN

Page 4: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

4

şi I=IN; valoarea obţinută pentru curentul de excitaţie a motorului este valoarea nominală.

Pentru determinarea experimentală a caracteristicii mecanice naturale se

încarcă motorul M de la curentul de funcţionare în gol la 1,2 IN, citindu-se toate aparatele pentru 3..4 valori ale curentului din indus.

Pentru fiecare valoare a curentului absorbit de motor se calculează :

60

2 n

(7)

GGG IUP (8)

2

0 Ga IRP (9)

0PPM G (10)

Cu valorile astfel determinate, se completează tabelul 1. Tabelul 1

Nr. crt.

n [rot/min]

UM [V]

IM [A]

IeM [A]

UG [V]

IG [A]

IeG [A]

Ω [s-1]

PG [W]

P0 [W]

M [Nm]

Formularea temei practice Să se repete operaţiile de pornire reostatică; Să se schimbe sensul de rotaţie al acţionării, plecând, de fiecare dată din

repaus; Să se reprezinte grafic caracteristica mecanică naturală şi să se determine

valoarea vitezei de funcţionare în gol ideal; Să se compare parametrii citiţi pe plăcuţă cu cei calculaţi sau determinaţi

experimental: rezistenţa indusului, randamentul nominal al acţionării, viteza de funcţionare în gol ideal.

4. Conţinutul referatului

Referatul va conţine: - schema de montaj; - datele nominale ale maşinilor şi aparatelor utilizate; - tabelul cu datele experimentale; - reprezentarea grafică a c.m.n.; - comentarii privind tema practică.

Page 5: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

5

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU EXCITAŢIE SEPARATĂ

REGLAREA VITEZEI

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop fixarea cunoştinţelor privind reglarea vitezei acţionărilor

electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie separată în circuit deschis, determinarea experimentală a parametrilor de reglaj şi calculul indicilor de calitate ai reglajului.

2. Noţiuni teoretice 2.1. Generalităţi Pentru acţionările electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie separată (fig.1),

caracteristicile mecanice sunt definite de dependenţa dintre viteza unghiulară şi cuplul la arbore în regim staţionar. Ele pot fi descrise analitic prin relaţia:

(1)

unde: - U - tensiunea de alimentare a indusului; - aR - rezistenţa circuitului indusului; - sR - rezistenţa suplimentară din indus; - M - cuplul electromagnetic; - k - constanta motorului; - - viteza unghiulară a rotorului; - - fluxul magnetic util produs de înfăşurarea de excitaţie.

Fig. 1. Schema de principiu a acţionării cu m.c.c. cu excitaţie separată

M

kRR

kU sa

2

Page 6: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

6

Caracteristica mecanică naturală se defineşte prin aceeaşi dependenţă, Mf , obţinută pentru ;,0, NSN RUU

(2)

Caracteristicile mecanice artificiale reostatice, de tensiune sau de flux se obţin prin reglarea parametrului de definiţie la o valoare definită de cea pentru c.m.n.

2.2. Indicii de calitate ai reglajului de viteză Pentru compararea metodelor de reglare a vitezei se definesc următorii indici

de calitate ai reglajului de viteză (fig. 2): - gama de reglare a vitezei se defineşte ca raportul dintre viteza maximă şi

viteza minimă ce se poate obţine prin aplicarea metodei, pentru aceeaşi caracteristică statică a maşini de lucru.

min

max

(3)

Fig. 2 Explicativă pentru indicii de calitate ai reglajului de viteză

M

kR

kU

N

a

N

N2

Page 7: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

7

- fineţea reglajului de viteză se defineşte ca raportul dintre vitezele pe două caracteristici succesive, obţinute prin aceeaşi metodă de reglare şi pentru aceeaşi caracteristică statică a maşinii de lucru.

1

i

i (4)

- stabilitatea reglajului de viteză se defineşte ca raportul dintre variaţia cuplului M şi variaţia vitezei pe care o determină:

MS (5)

- raportul dintre variaţia vitezei la funcţionarea în gol ideal 0 şi variaţia vitezei la funcţionarea în sarcină s pentru două valori ale parametrului de reglare:

s

0 (6)

- randamentul metodei de reglare a vitezei:

(7)

2P - puterea utilă; p - pierderile introduse prin metoda de reglare;

- sensul reglajului: - monozonal – sub sau deasupra caracteristicii mecanice naturale; - bizonal.

2.3. Principiul reglării vitezei prin modificarea rezistenţei suplimentare din circuitul rotoric Metoda se bazează pe introducerea în circuitul rotoric a unei rezistenţe

reglabile Rs , numită rezistenţă de reglaj (Fig.3).

(8)

pPP

2

2

M

kRR

kU

N

sa

N

N2

Page 8: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

8

Fig.3. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea reostatică a vitezei

2.4. Principiul reglării vitezei prin modificarea tensiunii de alimentare a indusului.

Metoda se bazează pe alimentarea indusului cu o tensiune constantă diferită de

cea nominală (fig. 4)

(9)

Mk

RkU

N

a

N

x2

Page 9: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

9

Fig. 4. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea vitezei prin tensiunea

indusului

2.5. Principiul reglării vitezei prin modificarea fluxului deexcitaţie

Metoda se bazează pe diminuarea fluxului de excitaţie, micşorând curentul de

excitaţie fie prin reducerea tensiunii de alimentare Ue, fie prin mărirea rezistenţe i de câmp Rc (fig.5).

(10)

Mk

RkU

x

a

x

N2

Page 10: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

10

Fig.5. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea vitezei prin

diminuarea fluxului de excitaţie

3. Modul de lucru Se execută schema de montaj din fig. 6. Se reglează reostatul de câmp Rcm

pentru a asigura valoarea maximă a fluxului de excitaţie pentru motor şi Rcg pentru a

Page 11: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

11

asigura flux de excitaţie minim pentru generator la pornirea acţionării.Cu generatorul G se simulează maşina de lucru.

Se porneşte acţionarea urmărindu-se corectitudinea sensului de rotaţie al maşinilor electrice şi a sensului în care indică aparatele de măsură magnetoelectrice.

Fig. 6. Schema de montaj pentru studiul reglării vitezei la acţionarea cu m.c.c.

cu excitaţie separată Formularea temei practice: Pentru caracteristica statică a generatorului obţinută pentru valoarea rezistenţei

R=110V/10A, să se regleze viteza acţionării la: a) n = 0,6 nN respectiv Ω = 0,6 ΩN; b) n = 1,2 nN respectiv Ω = 1,2 ΩN; Se cere: - să se atingă experimental aceste puncte; - să se traseze caracteristica statică a generatorului ce trece prin punctul

impus; - să se determine experimental caracteristicile statice ale motorului ce trec

prin punctele impuse; - să se calculeze din grafice indicii de calitate ai metodei de reglare a vitezei. Pentru rezolvarea temei practice se vor utiliza pe rând metodele

corespunzătoare de reglare a vitezei menţionate la punctul 2. 3.1. Reglarea reostatică a vitezei Se asigură condiţia Rs ≠ 0 şi se modifică R astfel încât:

impusA

V RIU

2

2 (11)

Page 12: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

12

Se menţine R la valoarea impusă şi se reglează Rs pentru a obţine n = 0,6 nN

(Fig. 7). Se calculează rezistenţa de reglaj:

1

1

A

VNs I

UUR

(12)

Fig. 7. Explicativă pentru reglarea reostatică a vitezei

Pentru trasarea grafică a caracteristicii reostatice se modifică R pentru a se

obţine punctele 2 şi 3 şi se unesc între ele. Pentru trasarea grafică a caracteristicii statice a generatorului se uneşte originea axelor cu punctul 10A, 110V.

3.2. Reglarea vitezei prin modificarea fluxului de excitaţie Se menţine valoarea pentru Rimpus, se asigură condiţia Rs = 0 şi se diminuează

curentul de excitaţie până când n = 1,2nN (fig.8).

Fig. 8. Explicativă pentru reglarea vitezei prin diminuarea fluxului

Page 13: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

13

Pentru trasarea grafică a caracteristicii de flux se modifică R pentru a se obţine

punctele 2 şi 3 şi se unesc între ele. 3.3. Reglarea vitezei prin modificarea tensiunii de alimentare Se alimentează motorul M de la o sursă de tensiune reglabilă, cu puterea

instalată mult mai mare ca a motorului. Se porneşte acţionarea în gol. Se asigură Rs = 0. Se identifică din nou caracteristica statică a generatorului pentru:

(13)

Se reglează tensiunea sursei până când n = 0,6 nN (Fig. 9).

Fig. 9. Explicativă pentru reglarea vitezei prin modificarea tensiunii de alimentare a

indusului. Pentru trasarea grafică a caracteristicii de tensiune, se modifică R pentru a obţine punctele 2 şi 3 şi se unesc între ele.

4. Conţinutul referatului Referatul va conţine:

- denumirea şi scopul lucrării; - schema electrică de principiu a instalaţiei experimentale; - datele tehnice nominale ale maşinilor şi aparatelor utilizate; - rezultatele experimentale sub formă de tabele, grafice, valori; - indicii de calitate ai reglajului de viteză.

2

2

A

Vimpus I

UR

Page 14: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

14

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU EXCITAŢIE SEPARATĂ

REGIMUL DE FRÂNĂ

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop determinarea pe baza datelor experimentale, a

caracteristicilor statice ale acţionării electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie separată în regim de frână electromagnetică şi a valorilor rezistenţelor de frânare pentru atingerea unui punct de funcţionare staţionară.

2. Noţiuni teoretice 2.1. Frânarea recuperativă Regimul de frânare cu recuperare de energie se obţine prin antrenarea

motorului de către maşina de lucru la viteze mai mari decât viteza de funcţionare în gol ideal.

Caracteristicile statice se găsesc în cadranul II sau IV al planului (M0Ω), în prelungirea caracteristicilor mecanice din cadranul I (fig.1, curba 1) sau din cadranul III.

Ecuaţia caracteristicii statice, pentru cadranul II, este de forma:

; 0fM (1)

Deplasarea punctului de funcţionare din cadranul ce caracterizează regimul de motor în cadranul ce caracterizează regimul de frână electromagnetică se face pe baza energiei furnizată de maşina de lucru, din care o parte este utilizată pentru acoperirea pierderilor mecanice şi a celor electrice, restul fiind debitată în reţeaua de alimentare sub formă de energie electrică.

Fig. 1. Caracteristicile statice ale acţionării cu m.c.c. cu excitaţie separată în regim de

frână electromagnetică

fN

fa

N

N Mk

RRkU

2

Page 15: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

15

Pentru ca maşina electrică să dezvolte cuplu de frânare trebuie ca ea să primească energie de magnetizare, iar la reţeaua electrică să fie conectaţi consumatori de pure la nivelul celei furnizate.

2.2. Frânarea contracurent (sau contrasens) Regimul de frânare contracurent se poate obţine în două variante, în funcţie de

tipul cuplului static: - pentru cupluri statice pasive, prin schimbarea polarităţii tensiunii de

alimentare, introducerea unor rezistenţe în indus şi menţinerea sensului de rotaţie, punctul de funcţionarea trecând din cadranul I în cadranul II al planului (M0Ω), pe o caracteristică statică (fig. 1, curba 2) descrisă de ecuaţia:

; 0fM (2)

- pentru cupluri statice active, prin schimbarea sensului de rotaţie şi menţinerea

polarităţii tensiunii de alimentare, punctul de funcţionarea trecând din cadranul I în cadranul IV al planului (M0Ω), pe o caracteristică statică (fig. 1, curba 2) descrisă de ecuaţia:

(3)

În acest regim se absoarbe atât energie electrică de la reţeaua electrică de alimentare cât şi energie mecanică de la maşina de lucru, transformată în energie termică, pe rezistenţa indusului Ra şi rezistenţa de frânare Rf :

2.3. Frânarea în regim de generator fără recuperarea energiei (frânarea dinamică)

Regimul de frânare dinamică se obţine prin deconectarea indusului de la sursa

de alimentare şi conectarea acestuia pe o rezistenţă de frânare, circuitul de excitaţie rămânând conectat la sursă. Punctul de funcţionare se deplasează din cadranul I în cadranul II al planului (M0Ω), pe o caracteristică mecanică (fig. 1, curba 3) descrisă de ecuaţia:

; 0fM (4)

fN

fa

N

N Mk

RRkU

2

M

kRR

kU

N

fa

N

N2

fN

fa Mk

RR2

Page 16: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

16

În acest regim de frânare se absoarbe energie mecanică de la maşina de lucru care este utilizată pentru acoperirea pierderilor mecanice, iar restul este transformată în căldură pe rezistenţa de frânare Rf şi rezistenţa indusului Ra.

3. Modul de lucru Se execută schema de montaj din fig. 2. Se reglează cu reostatele de câmp Rcm1

şi Rcm2 curentul de excitaţie la motoarele M1şi M2 la valoarea nominală.

Fig. 2. Schema de montaj pentru studiul regimului de frână la acţionarea cu

m.c.c. cu excitaţie separată Pentru obţinerea caracteristicii statice în regim de frână recuperativă se

procedează astfel: - se pune în mişcare motorul M2 cu care se simulează maşina de lucru,

urmărindu-se ca sensul de rotaţie să corespundă sensului indicat de săgeata de pe carcasă, după care se deconectează indusul de la reţea;

- se porneşte motorul M1, elementul de antrenare din acţionarea studiată, urmărindu-se ca sensul de rotaţie să corespundă sensului indicat prin săgeata de pe carcasă după care se asigură condiţiile corespunzătoare caracteristicii mecanice naturale; de reţinut şi sensul de deplasare al acului ampermetrului magnetoelectric A1 cu zero la mijlocul scalei. Valoarea indicată reprezintă curentul corespunzător învingerii cuplului de frecare din acţionare;

- se creşte viteza sistemului de acţionare cu ajutorul motorului M2 prin reducerea rezistenţei Rs şi prin diminuarea curentului de excitaţie până când ampermetrul A1 indică valoarea zero, deci atingerea vitezei de funcţionare în gol ideal. Pornind din acest punct se creşte viteza sistemului şi se notează indicaţiile tuturor aparatelor pentru 3-4 valori ale curentului din indusul motorului studiat (fig. 3).

Page 17: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

17

Fig. 3. Explicativă pentru obţinerea caracteristicii mecanice în regim de frână

recuperativă Pentru atingerea unui punct de funcţionare staţionară impus în regim de frânare

recuperativă se procedează astfel: - se consideră coordonatele unui punct, în cadranul II, spre exemplu (1,3Ω0 ; -

0,5IN); - se reglează Rf, Rs şi Rcm2 până când se obţin coordonatele impuse; - se notează indicaţiile tuturor aparatelor; - se calculează valoarea rezistenţei de frânare cu relaţia:

1

1

A

vreteaf I

UUR (5)

Pentru obţinerea caracteristicii statice în regim de frână contracurent, ţinând

seama că se simulează o maşină de lucru care dezvoltă cuplu static activ, se procedează astfel:

- se inversează sensul de rotaţie al motorului M2, cu care se simulează maşina de lucru, faţă de sensul motorului M1. Se deconectează de la reţea;

- se porneşte motorul M1, elementul de antrenare studiat, lăsând în circuitul indusului o rezistenţă suplimentară Rf, astfel încât să se pună în evidenţă funcţionarea în cadranul I la viteză mică şi curent mic;

- se porneşte motorul M2 şi se reduce rezistenţa suplimentară Rs până când viteza sistemului devine zero (fig. 4). Pornind din acest punct se reduce rezistenţa suplimentară Rs şi se notează indicaţiile tuturor aparatelor pentru 3-4 valori ale curentului din indusul motorului de studiat.

Page 18: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

18

Fig. 4. Explicativă pentru obţinerea caracteristicii mecanice în regim de frână

contracurent 1- punctul de funcţionare în cadranul I;

3,4 – puncte de funcţionare în cadranul II

Pentru atingerea unui punct de funcţionare impus în regim de frânare contracurent se procedează astfel:

- se consideră coordonatele unui punct în cadranul IV, spre exemplu (-0,2ΩN ; -0,4IN);

- se reglează Rf, Rs până când se obţin coordonatele impuse; - se notează indicaţiile tuturor aparatelor; - se calculează rezistenţa de frânare cu relaţia:

1

1

A

vreteaf I

UUR (6)

Pentru obţinerea caracteristicilor în regim de frână dinamică (regim de

generator fără recuperarea energiei), considerând montajul în stare normală – de conectat de la reţea, se procedează astfel:

- se deconectează indusul motorului M1 de la reţea şi se închide pe rezistenţa de frânare (fig. 5) care rămâne constantă pentru o caracteristică statică.

Page 19: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

19

Fig. 5. Schema de montaj pentru studiul regimului de frână dinamică la

acţionarea cu m.c.c. cu excitaţie separată

- se reduce rezistenţa suplimentară până la atingerea punctului(Ωiniţ, Iiniţ)

(Exemplu : Ωiniţ =0,8)(fig.6). Din acest punct se creşte rezistenţa suplimentară Rs şi se notează indicaţiile tuturor aparatelor pentru 3- 4 valori ale curentului din indusul motorului studiat.

Fig. 6. Explicativă pentru obţinerea caracteristicii mecanice în regim de frână

dinamică (regim de generator fără recuperarea energiei ) Pentru atingerea unui punct de funcţionare impus în regim de frânare dinamică

se procedează astfel: - se consideră coordonatele unui punct în cadranul II, spre exemplu (0,8ΩN ;

0,8IN). - se reglează Rf şi Rs până se obţin coordonatele impuse. Se notează indicaţiile

tuturor aparatelor.

Page 20: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

20

Se calculează rezistenţa de frânare cu relaţia:

1

1

A

vf I

UR (7)

Pentru a ilustra experimental influenţa frânării electromagnetice asupra

timpului de oprire a acţionării se procedează astfel: - considerând funcţionarea staţionară în punctul din cadranul II, se

deconectează indusul motorului M2 şi se cronometrează timpul de oprire; - se reglează pentru Rf o valoare mai mare, în particular infinit; - se revine la valoarea vitezei punctului impus în cadranul II; - se deconectează indusul motorului M2 şi se cronometrează timpul de oprire; - se compară cele două valori. Cu valorile citite pentru toate caracteristicile determinate experimental se

completează tabelul 1. Tabelul 1.

Nr. crt.

n [rot/min]

IM1 [A]

UM1 [V]

IA2 [A]

UM2 [V]

IeM2 [A]

Ω [rad/s]

M [Nm]

4. Conţinutul referatului Referatul întocmit după prelucrarea datelor experimentale va conţine:

- denumirea şi scopul lucrării; - schema de montaj şi caracteristicile tehnice nominale ale maşinilor şi aparatelor utilizate; - tabelul cu datele experimentale şi cele calculate; - graficele cu caracteristicile mecanice experimentale.

Page 21: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

21

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU MOTOR ASINCRON

PORNIREA ŞI IDENTIFICAREA PARAMETRILOR MOTORULUI

DE ACŢIONARE

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop: - exersarea deprinderilor privind pornirea acţionării electromecanice cu motor

asincron; - fixarea cunoştinţelor privind identificarea parametrilor constructivi ai

motorului; - identificarea experimentală a parametrilor corespunzători caracteristicii

mecanice naturale. 2. Noţiuni teoretice 2.1. Generalităţi Pentru acţionările electromecanice cu motor asincron (fig.1) caracteristicile

mecanice sunt definite de dependenţa dintre viteza unghiulară şi cuplul la arbore în regim staţionar, Ω = f(M) sau dintre cuplul de alunecare M=f(s).

Ele pot fi descris analitic prin relaţia:

ss

ss

MM

k

k

k

2 , (1)

cunoscută sub numele de formula lui Kloss. În relaţia (1) semnificaţia termenilor este următoarea:

- Mk – cuplul critic ; - sk – alunecarea critică;

- on

nns 0 - alunecarea;

- M – cuplul dezvoltat de motorul asincron.

Page 22: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

22

Fig. 1. Schema de principiu a acţionării cu motor asincron

a – motor asincron cu rotor bobinat b – motor asincron cu rotor în scurtcircuit

2.2. Identificarea parametrilor constructivi ai motorului de acţionare Pe plăcuţa cu datele motorului se indică: - tipul constructiv şi fabricantul; - puterea nominală; - tensiunea nominală şi tipul conexiunii (Y sau ∆); - curentul statoric nominal; - turaţia nominală; - factorul de putere nominal; - tensiunea de linie rotorică E20 măsurată în circuitul rotoric deschis; - curentul nominal rotoric. Se mai pot calcula următorii parametrii : - turaţia de sincronism: ţinând seama că n0 = 60f/p, se va adopta valoarea 750,

1000, 1500, 3000 rot/min, imediat superioară turaţiei nominale; - alunecarea nominală:

o

N0N n

nns

(2)

- cuplul nominal: MN = PN/ΩN ; (3)

- cuplul critic: MK =λMN (λ = 1,8…2,2); (4) - alunecarea critică, particularizând ecuaţia caracteristicii mecanice naturale

pentru punctul nominal de funcţionare:

N

k

k

N

kN

ss

ss

MM

2 (5)

)1( 2 Nk ss (6)

Page 23: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

23

- cuplul de pornire:

112

k

k

kp s

s

MM

(7)

- rezistenţa unei faze rotorice, în ipoteza că, la alunecarea nominală frecvenţa

rotorică este aproximativ zero: N

N

IEsR

2

2020 3

(8)

- randamentul nominal: NNN

NN IU

P

cos3 11

(9)

2.3. Pornirea acţionării electromecanice cu motor asincron Metodele de pornire utilizate în practică sunt: - pornirea prin cuplare directă la reţea (pe caracteristica mecanică naturală); - pornire reostatică (pe caracteristici reostatice); - pornire prin alimentarea cu tensiune variabilă (pe caracteristici de tensiune); - pornire stea – triunghi (pe o caracteristică de tensiune); - pornire prin alimentare cu tensiune şi frecvenţă variabilă. 3. Modul de lucru Se citesc datele nominale ale maşinilor electrice. Se măsoară cu ohmmetrul rezistenţa unei faze statorice şi a unei faze rotorice. Se aleg aparatele de măsură corespunzătoare. Se execută schema de montaj din figura 2. Se reglează reostatul de câmp Rcg

pentru a asigura flux de excitaţie minim pentru generatorul G la pornirea acţionării.

Fig. 2. Schema de montaj pentru pornirea reostatică şi determinarea c.m.n. a acţionării cu motor asincron cu rotor bobinat

Se măsoară tensiunea de linie rotorică;

Page 24: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

24

Se porneşte acţionarea pe caracteristici reostatice. Pentru determinarea experimentală a caracteristicii mecanice naturale se

asigură condiţia R2s = 0 şi se încarcă motorul M de la curentul de funcţionarea în gol la 1,2 I1N, citindu-se toate aparatele pentru 3...4 seturi de valori. Se completează tabelul 1.

Tabelul 1. Nr. crt.

n [rot/min]

UG [V]

IG [A]

IeG [A]

P1M [W]

Ω [s-1]

PG [W]

M [Nm]

Se notează puterea activă absorbită de motorul asincron la funcţionarea în gol. Formularea temei practice Să se repete operaţiile de pornire reostatică; Să se schimbe sensul de rotaţie al acţionării, plecând de fiecare dată, din

repaus; Să se reprezinte grafic caracteristica mecanică naturală pe baza datelor

experimentale şi analitic pe baza formulei lui Kloss; Să se compare parametrii indicaţi pe plăcuţa motorului cu cei calculaţi sau

determinaţi experimental. 4. Conţinutul referatului Referatul va conţine:

- schema de montaj; - datele nominale ale maşinilor şi aparatelor utilizate; - tabelul cu datele experimentale; - reprezentarea grafică a c.m.n.; - comentarii privind tema practică.

Page 25: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

25

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU MOTOR ASINCRON

REGLAREA VITEZEI

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop fixarea cunoştinţelor privind reglarea vitezei acţionărilor

electromecanice cu motor asincron, determinarea experimentală a parametrilor de reglaj şi calculul indicilor de calitate ai reglajului de viteză.

2. Noţiuni teoretice 2.1 . Generalităţi Pentru acţionările electromecanice cu motor asincron (fig.1) caracteristicile

mecanice sunt definite de dependenţa dintre viteza unghiulară, respectiv alunecarea şi cuplul la arbore în regim staţionar, şi descrise analitic prin relaţia simplificată denumită "formula lui Kloss", Ω = f(M) sau M=f(s).

Ele pot fi descrise analitic prin relaţia:

ss

ss

MM

k

k

k

2 , (1)

Ω = Ω0(1-s) unde :

- Mk – cuplul maxim sau cuplul critic; - sk – alunecarea critică;

- o

s

0 - alunecarea;

- M – cuplul dezvoltat de motorul asincron. Caracteristica mecanică naturală se defineşte prin aceeaşi dependenţă Ω =

f(M), respectiv M=f(s) obţinută pentru U1 =U1N, f1 = f1N, R20 = 0.

ss

ss

MM

k

k

k

2 (2)

Page 26: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

26

Fig.1. Schema de principiu a acţionării cu motor asincron: a) cu rotor bobinat; b) cu rotor în scurtcircuit.

Caracteristicile mecanice artificiale reostatice, de tensiune sau de frecvenţă se obţin prin reglarea parametrului de definiţie la o valoare diferită de cea corespunzătoare caracteristicii mecanice naturale (fig. 2).

Fig.2. Caracteristicile mecanice ale acţionării cu motor asincron

2.2. Principiul reglării vitezei prin modificarea rezistenţei suplimentare din circuitul rotoric

Metoda se bazează pe introducerea în circuitul rotoric a unei rezistenţe

reglabile R2s, numită rezistenţă de reglaj (fig. 3).

Page 27: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

27

ss

ss

MM

kR

kR

k

2 (3)

Cuplul critic Mk nu se modifică în raport cu c.m.n. iar alunecarea critică se modifică proporţional cu rezistenţa totală din circuitul rotoric.

21

20

1 RR

ss

k

k ; kk sRRs

20

211 >sk

;22

21

2

1

RR

ss

k

k kkk sRRs

RRs

20

221

21

222 (4)

Fig.3. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea reostatică a vitezei acţionării

cu motor asincron cu rotor bobinat 2.3. Principiul reglării vitezei prin modificarea amplitudinii tensiunii de

alimentare Metoda se bazează pe alimentarea statorului (inductor) cu tensiune diferită de

cea nominală (fig. 4). Ecuaţia caracteristicii mecanice:

ss

ss

MMk

k

ku

2 (5)

Alunecarea critică şi viteza de sincronism nu se modifică în raport cu caracteristica mecanică naturală. Cuplul critic se modifică proporţional cu pătratul tensiunii de alimentare.

Page 28: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

28

2

11

1

1

UU

MM N

k

k ; 1kM kk

2

N1

11 MMUU

kN

k MUUM

2

122 (6)

Fig. 4. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea vitezei prin modificarea

tensiunii de alimentare 2.4. Principiul reglării vitezei prin modificarea frecvenţei tensiunii de

alimentare

Metoda se bazează pe alimentarea statorului (inductor) cu tensiune având frecvenţa diferită de cea nominală (fig. 5). Se analizează numai cazul f11>f1N.

Ecuaţia caracteristicii mecanice:

ss

ss

MM

kfrec

kfrec

kfrec

2 (7)

În aceste condiţii se modifică, în raport cu caracteristica mecanică naturală,

viteza de sincronism, cuplul critic, alunecarea critică :

pf

pf

pf N 12

0211

011

060

;60

;60

(8)

kN

kNk

k sffs

ff

ss

11

11

1

11

1

; (9)

Page 29: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

29

unde p este numărul de perechi de poli.

Fig. 5. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea vitezei prin modificarea

frecvenţei de alimentare 3. Modul de lucru 3.1. Reglarea vitezei acţionării cu motor asincron cu rotor bobinat Pentru reglarea vitezei prin modificarea rezistenţei rotorice se execută schema

de montaj din figura 6. Se porneşte acţionarea urmărindu-se corectitudinea sensului de rotaţie al maşinilor electrice şi a sensului în care indică aparatele magnetoelectrice.

Pentru determinarea experimentală a caracteristicii mecanice naturale se încarcă motorul asincron de la curentul de funcţionare în gol până la 1,2I1N citindu-se toate aparatele pentru 3...4 valori ale curentului din indusul generatorului de curent continuu. Cu valorile citite se completează tabelul 1.

Page 30: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

30

Fig. 6. Schema de montaj pentru studiul reglării reostatice a vitezei acţionării cu

motor asincron cu rotorul bobinat.

Tabelul 1 Indicaţii trusă Nr.

crt. [V] [A] [W] UV1

[V] IA1

[A] UV2

[V] IA2

[A] n

[rot/min] IA3

[A] Ω

[rad/s] M

[Nm]

Formularea temei practice: Să se regleze viteza acţionării la n=0.6nN; Caracteristica statică a generatorului

este obţinută, spre exemplu, pentru R=220V/20A. Se cere: - să se atingă experimental acest punct; - să se determine valoarea rezistenţei de reglaj; - să se traseze caracteristica statică a generatorului de curent continuu care

trece prin punctul impus; - să se determine experimental caracteristica statică reostatică a motorului

asincron care trece prin punctul impus; - să se calculeze, din grafic, indicii de calitate ai metodei de reglare a vitezei. Pentru rezolvarea temei practice se procedează astfel: Cu rezistenţa R2s introdusă în circuit se modifică R astfel încât

impus2A

2V RIU

(10)

Se menţine R la valoarea impusă şi se reglează R2s pentru a obţine n=0.6nN (fig.7).

Page 31: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

31

Se calculează rezistenţa de reglaj

1

12 32

1

A

VS I

UR

(11)

Fig. 7. Explicativă pentru reglarea reostatică a vitezei acţionării cu motor asincron cu

rotorul bobinat

Pentru trasarea grafică a caracteristicii reostatice se unesc punctele de coordonate Ω0 şi Ωimp. Pentru trasarea grafică a caracteristicii statice a generatorului se uneşte originea axelor cu punctul (Uv2, IA2).

3.2. Reglarea vitezei acţionării cu motor asincron cu rotorul în

scurtcircuit. Pentru reglarea vitezei prin modificarea amplitudinii tensiunii de alimentare se

execută schema de montaj din figura 8 în care sursa de tensiune variabilă (S.U.V.) este un autotransformator trifazat.

Reglarea vitezei prin modificarea frecvenţei tensiunii de alimentare se va studia în cadrul lucrării "Sisteme de acţionare cu motoare asincrone şi convertoare statice".

Page 32: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

32

Fig. 8. Schema de montaj pentru studiul reglării vitezei prin modificarea tensiunii de alimentare.

Formularea temei practice Să se regleze viteza acţionării la n=0,9nN prin modificarea tensiunii de

alimentare. Modul de lucru va fi stabilit de student pe baza experienţei dobândite la punctul

precedent. 4. Conţinutul referatului

Referatul va conţine: - denumirea şi scopul lucrării; - schema electrică de principiu a instalaţiei experimentale; - datele tehnice nominale ale maşinilor şi aparatelor utilizate; - rezultatele experimentale sub formă de tabele, grafice, valori.

Page 33: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

33

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU MOTOR ASINCRON

REGIMUL DE FRÂNĂ

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop determinarea, pe baza datelor experimentale, a

caracteristicilor statice ale acţionării electromecanice cu motor asincron în regim de frână electromagnetică şi a valorii rezistenţelor de frânare pentru atingerea unui punct de funcţionare staţionară.

2. Noţiuni teoretice 2.1. Frânarea recuperativă Regimul de frânare cu recuperare de energie, regim de generator asincron, se

obţine prin antrenarea motorului de către maşina de lucru la viteze mai mari decât viteza de sincronism corespunzătoare caracteristicii mecanice naturale, respectiv reostatice, sau caracteristicilor artificiale care implică alte viteze de sincronism.

Caracteristicile statice se găsesc în cadranul II sau IV al planului (M0Ω), în prelungirea caracteristicilor mecanice din cadranul I sau III (fig. 1).

Ecuaţia caracteristicii statice 1' respective 2' este de forma:

ss

ss

MM

kf

kf

kff

2 (1)

în care: 1...0;; fkmkfkmkf sssMM

Indicii " f " şi " m " se referă la regimul de frână, respectiv la regimul de motor.

Fig.1. Caracteristicile statice ale acţionării electromecanice cu motor asincron

în regim de frână recuperativă

Page 34: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

34

1- caracteristica mecanică naturală; 2- caracteristica mecanică reostatică; 3- caracteristica mecanică pentru p = 2p0 perechi de poli; 4- caracteristica mecanică obţinută pentru U/f =ct.

Deplasarea punctului de funcţionare din cadranul ce caracterizează regimul de

motor în cadranul ce caracterizează regimul de frână electromagnetică se face pe baza energiei furnizată de maşina de lucru, inclusiv energia cinetică din care o parte este utilizată pentru acoperirea pierderilor mecanice şi a celor electrice, restul fiind debitată în reţeaua de alimentare sub formă de energie electrică. Maşina electrică primeşte din reţea energie reactivă pentru magnetizare. Pentru ca maşina electrică să dezvolte cuplu de frânare trebuie ca la reţeaua electrică să fie conectaţi consumatori de putere activă la nivelul celei furnizate.

2.2. Frânarea contracurent Regimul de frânare contracurent se poate obţine în două variante, în funcţie de

caracterul cuplului static: - pentru cupluri statice pasive, prin schimbarea ordinii de succesiune a fazelor

(fig. 2) (schimbarea sensului de rotaţie al câmpului magnetic învârtitor) şi introducerea unei rezistenţe de frânare în circuitul rotoric al motorului asincron cu rotor bobinat. Punctul de funcţionare se deplasează din cadranul I în cadranul II al planului (M0Ω), pe caracteristici mecanice definite de ecuaţia:

ss

ss

MM

kf

kf

kff

2 (2)

1...2;;20

202

fkmf

kfkmkf ssR

RRsMM

Page 35: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

35

Fig. 2. Explicativă pentru frânarea contracurent pentru cupluri statice pasive

a) schema electrică de principiu b) caracteristicile statice şi deplasarea punctului de funcţionare

- pentru cupluri statice active (fig.3), prin introducerea unei rezistenţe de

frânare în circuitul rotoric al motorului asincron cu rotorul bobinat şi inversarea sensului de rotaţie sub acţiunea cuplului static (sensul de rotaţie al câmpului magnetic învârtitor se păstrează). Punctul de funcţionare se deplasează din cadranul I în cadranul IV al planului M0Ω pe caracteristici mecanice definite de ecuaţia :

ss

ss

MM

kf

kf

kff

2 (3)

1...2;;20

202

fkmf

kfkmkf ssR

RRsMM (4)

Page 36: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

36

Fig. 3. Explicativă pentru frânarea contracurent pentru cupluri statice active:

a) schema electrică de principiu; b) caracteristicile statice şi deplasarea punctului de funcţionare.

2.3. Frânarea dinamică (generator sincron) Regimul de frânare dinamică se obţine prin deconectarea statorului de la

reţeaua de alimentare cu tensiune alternativă şi conectarea la o sursă de tensiune continuă pentru furnizarea energiei de magnetizare (fig. 4). Intensitatea curentului continuu se determină din condiţia ca acesta să producă un flux magnetic egal cu cel produs de curentul alternativ statoric la alimentarea trifazată. Maşina de inducţie va funcţiona în regim de generator sincron, primind energie de magnetizare de la reţeaua de curent continuu şi energie mecanică de la mecanismul executor, care se transformă în căldură pe rezistenţa rotorică proprie şi, eventual, pe rezistenţa suplimentară.

Page 37: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

37

Fig. 4. Explicativă pentru frânarea dinamică:

a) varianta de conectare a înfăşurării statorice; b) schema electrică de principiu; c) caracteristicile statice.

3. Modul de lucru Se execută schema de montaj din fig. 5. Pentru studiul regimului de frână recuperativă se procedează astfel: Se porneşte motorul de curent continuu M1 şi se urmăreşte sensul de rotaţie

după care se deconectează de la reţea. Se porneşte motorul asincron M asigurându-i acelaşi sens de rotaţie ca al m.c.c. M1. Se asigură condiţiile de funcţionare pe caracteristica mecanică naturală. Se urmăresc indicaţiile truselor T1 şi T2 conectate în opoziţie. Se creşte viteza sistemului de acţionare cu ajutorul motorului M1, prin reducerea rezistenţei Rs şi diminuarea fluxului până când indicaţia trusei T1 ajunge la 0 [W]. Pornind din acest punct se creşte viteza sistemului şi se notează indicaţiile aparatelor pentru 3…4 valori ale curentului din indusul motorului M1 (fig. 6).

Page 38: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

38

Fig. 5. Schema de montaj pentru studiul regimului de frână la acţionarea cu

motor asincron

Fig. 6. Explicativă pentru obţinerea regimului de frână recuperativă

Pentru studiul regimului de frână contracurent, ţinând seama că se simulează o

maşină de lucru care dezvoltă cuplu static activ se procedează astfel: - se inversează sensul de rotaţie al maşinii M1, cu care se simulează maşina de

lucru, faţă de sensul motorului M.

Page 39: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

39

- se porneşte motorul M, elementul de antrenare studiat, lăsând în circuitul indusului o rezistenţă suplimentară R2f, astfel încât să se pună în evidenţă funcţionarea în cadranul I la viteză mică şi curent mic (fig. 7).

- se porneşte motorul M1 şi se reduce rezistenţa suplimentară Rs până când viteza acţionării devine zero (fig. 7). Pornind din acest punct se reduce rezistenţa suplimentară Rs şi se notează indicaţiile tuturor aparatelor pentru 3…4 valori ale curentului din indusul motorului M1.

Pentru atingerea unui punct de funcţionare impus în regim de frânare contracurent se procedează astfel:

- se consideră coordonatele unui punct în cadranul IV, spre exemplu (-0,2ΩN ; 0,4IN);

- se reglează R2f şi Rs până se obţin coordonatele impuse. Se notează indicaţiile tuturor aparatelor. Se calculează rezistenţa de frânare cu relaţia:

1

12 32

1

A

vf I

UR (5)

Fig. 7. Explicativă pentru obţinerea regimului de frână contracurent

Pentru studiul regimului de frână dinamică (regim de generator sincron)

considerând montajul în stare normală –deconectat de la reţea, se procedează astfel: Se deconectează statorul motorului M de la reţea, inclusiv trusele de măsură şi

se alimentează în curent continuu cu valoarea calculată conform celor precizate la punctul 2.3. Se introduce rezistenţa R2f care va rămâne constantă pe durata experimentului. Se reduce rezistenţa Rs până la atingerea punctului (Ωiniţ, Iiniţ). (Exemplu: Ωiniţ = 0,8 ΩN, Iiniţ = 0,4IN); (fig. 8). Din acest punct se creşte rezistenţa suplimentară Rs şi se notează indicaţiile tuturor aparatelor pentru 3..4 valori ale curentului din indusul motorului M1.

Pentru atingerea unui punct de funcţionare impus în regim de frânare dinamică se procedează astfel:

- se consideră coordonatele unui punct în cadranul II, spre exemplu (-0,5ΩN ; 0,3IN). Se reglează R2f şi Rs până se obţin coordonatele impuse. Se notează indicaţiile tuturor aparatelor.

Page 40: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

40

- se calculează rezistenţa de frânare cu relaţia:

1

12 32

1

A

vf I

UR (6)

Fig. 8. Explicativă pentru obţinerea caracteristicii de frână dinamică

Pentru a ilustra experimental influenţa frânării electromagnetice asupra

timpului de oprire a acţionării se procedează astfel: - considerând funcţionarea staţionară în punctul din cadranul II, se

deconectează indusul motorului M1 şi se cronometrează timpul de oprire; - se reglează R2f la o valoare mai mare, în particular infinit. Se revine la

valoarea vitezei punctului impus (pentru exemplul anterior 0,5ΩN); - se deconectează indusul motorului M1 şi se cronometrează timpul de oprire; - se compară cele două valori. Cu valorile citite pentru toate caracteristicile determinate experimental se

completează tabelul 1. Tabelul 1

Nr. crt.

n [rot/min]

UV1 [V]

IA1 [A]

UV2 [V]

IA2 [A]

Ie [A]

Ω [rad/s]

PM [W]

M2 [Nm]

4. Conţinutul referatului Referatul întocmit după prelucrarea datelor experimentale va conţine:

- denumirea şi scopul lucrării; - schema de montaj şi caracteristicile tehnice ale maşinilor şi aparatelor folosite; - tabelul cu datele experimentale şi cele calculate; - graficul cu caracteristicile mecanice experimentale.

Page 41: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

41

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU EXCITAŢIE SERIE

PORNIREA ŞI IDENTIFICAREA PARAMETRILOR MOTORULUI

DE ACŢIONARE

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop: - exersarea deprinderilor privind pornirea acţionării electromecanice cu m.c.c.

cu excitaţie serie; - fixarea cunoştinţelor privind identificarea parametrilor constructivi ai

motorului; - identificarea experimentală a parametrilor corespunzători caracteristici mecanice naturale.

2. Noţiuni teoretice 2.1. Generalităţi Pentru acţionările electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie serie (fig.1),

caracteristicile mecanice sunt definite de dependenţa dintre viteza unghiulară şi cuplul la arbore în regim staţionar. Ele pot fi descrise prin relaţia:

(1)

unde: - U - tensiunea de alimentare a indusului; - aR - rezistenţa circuitului indusului; - eR - rezistenţa înfăşurării de excitaţie; - sR - rezistenţa suplimentară din indus; - M - cuplul electromagnetic; - k - constanta motorului; - - viteza unghiulară a rotorului; - - fluxul magnetic util produs de înfăşurarea de excitaţie.

M

kRRR

kU sea

2

Page 42: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

42

Fig. 1. Schema de principiu a acţionării cu m.c.c. cu excitaţie serie

Caracteristica mecanică naturală se defineşte prin aceeaşi dependenţă, Mf , obţinută pentru );(,0, aenaturalSN IIRUU

(2)

Caracteristicile mecanice artificiale reostatice, de tensiune sau de flux se obţin prin reglarea parametrului de definiţie la o valoare diferită de cea pentru c.m.n. 2.2. Identificarea parametrilor constructivi ai motorului de acţionare Pe plăcuţa cu datele motorului se indică:

- tipul constructiv şi fabricantul; - puterea nominală; - tensiunea nominală; - turaţia nominală; - rezistenţa circuitului indusului şi inductorului. Se mai pot calcula următorii parametrii: - Randamentul nominal:

NN

NN IU

P

(3)

- Rezistenţa indusului, cu relaţia aproximativă:

N

NNea I

URR )1(5,0 [ohmi] (4)

2.3. Pornirea acţionării electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie serie Metodele de pornire utilizate în practică sunt:

M

kRR

kU ea

2

Page 43: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

43

- pornire prin cuplare directă la reţea (pe caracteristica mecanică naturală, metoda se aplică numai în cazul motoarelor de putere mică cu moment de inerţie redus);

- pornirea reostatică (pe caracteristici reostatice); - pornirea prin alimentare cu tensiune variabilă (pe caracteristici de tensiune). 3. Modul de lucru Se citesc datele nominale ale maşinilor electrice utilizate. Se aleg aparatele de măsură corespunzătoare. Se execută schema de montaj din figura 2. Se reglează reostatele R şi Rcg astfel încât să se evite pornirea în gol a

acţionării (generatorul va fi excitat iar rezistenţa R va avea valoarea 0,5 din valoarea maximă).

Se porneşte acţionarea, urmărindu-se corectitudinea sensului de rotaţie al maşinilor electrice şi a sensului în care indică aparatele de măsură magnetoelectrice.

Fig. 2 Schema de montaj pentru pornirea reostatică şi identificarea parametrilor

acţionării cu m.c.c. cu excitaţie serie

Pentru determinarea experimentală a caracteristicii mecanice naturale se încarcă motorul M de la curentul minim (aceea valoare a curentului pentru care turaţia motorului are valoarea maxim admisibilă), la 1,2 IN, citindu-se toate aparatele pentru 3..4 valori ale curentului din indus.

Pentru fiecare valoare a curentului absorbit de motor se calculează:

602 n

(5)

GGG IUP (6)

2

0 Ga IRP (7)

0PPM G (8)

Page 44: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

44

Cu valorile astfel determinate, se completează tabelul 1. Tabelul 1

Nr. crt.

n [rot/min]

UM [V]

IM [A]

IeM [A]

UG [V]

IG [A]

IeG [A]

Ω [s-1]

PG [W]

P0 [W]

M [Nm]

Formularea temei practice Să se repete operaţiile de pornire reostatică; Să se verifice experimental curentul nominal , puterea nominală şi turaţia

nominală; Să se schimbe sensul de rotaţie al acţionării, plecând, de fiecare dată din

repaus; Să se reprezinte grafic caracteristica electromecanică naturală.

4. Conţinutul referatului Referatul va conţine:

- schema de montaj; - datele nominale ale maşinilor şi aparatelor utilizate; - tabelul cu datele experimentale; -reprezentarea grafică a caracteristicii electromecanice naturale; - comentarii privind tema practică.

Page 45: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

45

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU EXCITAŢIE SERIE

REGLAREA VITEZEI

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop fixarea cunoştinţelor privind reglarea vitezei acţionărilor

electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie serie, determinarea experimentală a parametrilor de reglaj şi calculul indicilor de calitate ai reglajului.

2. Noţiuni teoretice 2.1. Generalităţi Pentru acţionările electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie serie (fig.1),

caracteristicile mecanice sunt definite de dependenţa dintre viteza unghiulară şi cuplul la arbore în regim staţionar. Ele pot fi descrise analitic prin relaţia:

(1)

unde: - U - tensiunea de alimentare a indusului; - aR - rezistenţa circuitului indusului; - eR - rezistenţa înfăşurării de excitaţie; - sR - rezistenţa suplimentară din indus; - M - cuplul electromagnetic; - k - constanta motorului; - - viteza unghiulară a rotorului; - - fluxul magnetic util produs de înfăşurarea de excitaţie.

Fig. 1. Schema de principiu a acţionării cu m.c.c. cu excitaţie serie

M

kRRR

kU sea

2

Page 46: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

46

Caracteristica electromecanică şi mecanică naturală se defineşte prin dependenţa aIf sau Mf , obţinută pentru );(,0, naturaleaSN IIRUU

(2)

(3)

Caracteristica electromecanică şi mecanica artificială de tensiune se defineşte ca dependenţa aIf sau Mf , obţinută pentru

);(,0, naturaleaSNa IIRUU Caracteristica electromecanică şi mecanica artificială reostatică se defineşte ca dependenţa aIf sau Mf , obţinută pentru

);(,0, naturaleaSNa IIRUU Caracteristica electromecanică şi mecanica artificială de flux se defineşte ca dependenţa aIf sau Mf , obţinută pentru );(,0, naturaleaSNa IIRUU

2.2. Indicii de calitate ai reglajului de viteză

Pentru compararea metodelor de reglare a vitezei se definesc următorii indici de calitate ai reglajului de viteză:

- gama de reglare a vitezei se defineşte ca raportul dintre viteza maximă şi viteza minimă ce se poate obţine prin aplicarea metodei, pentru aceeaşi caracteristică statică a maşini de lucru.

min

max

(4)

- fineţea reglajului de viteză se defineşte ca raportul dintre vitezele pe două caracteristici succesive, obţinute prin aceeaşi metodă de reglare şi pentru aceeaşi caracteristică statică a maşinii de lucru.

1

i

i (5)

- stabilitatea reglajului de viteză se defineşte ca raportul dintre variaţia cuplului M şi variaţia vitezei pe care o determină:

M

kRR

kU ea

2

aea I

kRR

kU

Page 47: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

47

MS (6)

-randamentul metodei de reglare a vitezei:

(7)

2P - puterea utilă; p - pierderile introduse prin metoda de reglare;

2.3. Principiul reglării vitezei prin modificarea rezistenţei suplimentare din circuitul rotoric

Metoda se bazează pe introducerea în circuitul rotoric a unei rezistenţe reglabile Rs , numită rezistenţă de reglaj (fig.2).

(8)

Fig.2. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea reostatică a vitezei

2.4. Principiul reglării vitezei prin modificarea tensiunii de alimentare a indusului.

pPP

2

2

M

kRRR

kU sea

2

Page 48: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

48

Metoda se bazează pe alimentarea indusului cu o tensiune constantă diferită de

cea nominală (fig. 3.)

(9)

Fig. 3. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea prin tensiune a vitezei

2.5. Principiul reglării vitezei prin modificarea fluxului de excitaţie

Metoda se bazează pe diminuarea fluxului de excitaţie, micşorând curentul de excitaţie prin mărirea rezistenţei de câmp Rc care şuntează excitaţia (fig. 4.)

(10)

M

kRR

kU eax

2

M

kRRRRR

kU ce

cea

x

N2

Page 49: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

49

Fig.4. Principiul şi caracteristicile statice pentru reglarea vitezei prin

diminuarea fluxului de excitaţie

Deoarece la motorul de c.c. cu excitaţie serie fluxul depinde de curentul de sarcină, pentru determinarea teoretică a caracteristicilor mecanice se defineşte viteza limită cu relaţia:

N

N

kU

1 (11)

Caracteristica limită se determină din caracteristica electromecanică naturală:

)1(1 aN

eaN I

URR

(12)

adică:

a

N

ea

N

IU

RR

11 (13)

Pentru determinarea teoretică a caracteristicilor electromecanice Ω=f(I) se

trasează mai întâi caracteristica electromecanică limită (13), utilizând datele obţinute experimental la ridicarea caracteristici electromecanice naturale. Apoi se trasează:

a) caracteristica electromecanică artificială de tensiune

Page 50: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

50

)(1 aN

ea

Nu I

URR

UU

(14)

unde:

Ia şi Ω1 sunt coordonatele unui punct de pe caracteristica electromecanică limită.

b) caracteristica electromecanică artificială de flux:

)1(1 aN

ce

cea

IU

RRRRR

(15)

unde:

Ω1 corespunde curentului ca

cae RR

RII

c) caracteristica electromecanică artificială reostatică:

)1(1 aN

seaR I

URRR

(16)

Cu datele obţinute se completează tabelul 1 şi se reprezintă grafic caracteristicile electromecanice obţinute. Tabelul 1

I [A] Ω [rad/s] Ω1 [rad/s] Ωu [rad/s] ΩR [rad/s] ΩΦ [rad/s]

Fig.5. Caracteristicile mecanice ale acţionării cu motor de c.c. serie.

Page 51: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

51

3. Modul de lucru

Se execută schema de montaj din fig. 6. Se reglează reostatul Rcg astfel încât să se evite funcţionare în gol a acţionării (generatorul va fi excitat iar rezistenţa R va avea valoarea 0,5 din valoarea maximă).

Se porneşte acţionarea urmărindu-se corectitudinea sensului de rotaţie al maşinilor electrice şi a sensului în care indică aparatele de măsură magnetoelectrice.

Pentru a se lua date experimentale se încarcă motorul prin reostatul R între două valori Imin şi Imax ale curentului prin indus (Imax =1,2IN, Imin aceea valoare a curentului pentru care turaţia motorului are valoarea maxim admisibilă), luându-se 5-6 puncte pentru fiecare caracteristică.

Acţionând asupra întreruptorului K1, respectiv şuntându-se înfăşurarea de excitaţie se obţin caracteristicile mecanice artificiale conform condiţiilor indicate la punctul 2.

Fig. 6. Schema de montaj pentru studiul reglării vitezei la acţionarea cu m.c.c. cu

excitaţie serie

Formularea temei practice: Pentru caracteristica statică a generatorului obţinută pentru valoarea rezistenţei

R=110V/10A, să se regleze viteza acţionării la: n = 0,6 nN respectiv Ω = 0,6 ΩN; n = 1,2 nN respectiv Ω = 1,2 ΩN;

Se cere: -să se atingă experimental aceste puncte; -să se traseze caracteristica statică a generatorului ce trece prin punctul impus; -să se determine experimental caracteristicile statice ale motorului ce trec prin

punctele impuse; -să se calculeze din grafice indicii de calitate ai metodei de reglare a vitezei. Pentru rezolvarea temei practice se vor utiliza pe rând metodele

corespunzătoare de reglare a vitezei menţionate la punctul 2.

3.1. Reglarea reostatică a vitezei Se asigură condiţia Rs ≠ 0 şi se modifică R astfel încât:

Page 52: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

52

impusA

V RIU

2

2 (17)

Se menţine R la valoarea impusă şi se reglează Rs pentru a obţine n = 0,6 nN (fig. 7). Se calculează rezistenţa de reglaj:

1

1

A

VNs I

UUR

(18)

Fig. 7. Explicativă pentru reglarea reostatică a vitezei

Pentru trasarea grafică a caracteristicii reostatice se modifică R pentru a se

obţine 3, 4 puncte şi se unesc aceste puncte între ele. Pentru trasarea grafică a caracteristicii statice a generatorului se uneşte originea axelor cu punctul 10A, 110V. 3.2. Reglarea vitezei prin modificarea fluxului de excitaţie

Se menţine valoarea pentru Rimpus, se asigură condiţia Rs = 0 şi se diminuează curentul de excitaţie prin şuntarea înfăşurării de excitaţie (fig.8).

Fig. 8. Explicativă pentru reglarea vitezei prin diminuarea fluxului

Page 53: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

53

Pentru trasarea grafică a caracteristicii de flux se modifică R pentru a se obţine 3, 4 puncte şi se unesc între ele.

3.3. Reglarea vitezei prin modificarea tensiunii de alimentare

Se alimentează motorul M de la o sursă de tensiune reglabilă, cu puterea instalată mult mai mare ca a motorului. Se porneşte acţionarea evitându-se funcţionarea în gol. Se asigură Rs = 0. Se identifică din nou caracteristica statică a generatorului pentru:

(19)

Se reglează tensiunea sursei până când n = 0,6 nN (fig. 9).

Fig. 9. Explicativă pentru reglarea vitezei prin modificarea tensiunii de alimentare a

indusului. Pentru trasarea grafică a caracteristicii de tensiune, se modifică R pentru a obţine 3, 4 puncte şi se unesc între ele.

4. Conţinutul referatului Referatul va conţine:

-denumirea şi scopul lucrării; -schema electrică de principiu a instalaţiei experimentale; -datele tehnice nominale ale maşinilor şi aparatelor utilizate; -rezultatele experimentale sub formă de tabele, grafice, valori; -indicii de calitate ai reglajului de viteză.

2

2

A

Vimpus I

UR

Page 54: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

54

ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU EXCITAŢIE SERIE

REGIMUL DE FRÂNĂ

1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop determinarea, pe baza datelor experimentale, a

caracteristicilor statice ale acţionării electromecanice cu m.c.c. cu excitaţie serie în regim de frână electromagnetică şi a valorilor rezistenţelor de frânare pentru atingerea unui punct de funcţionare staţionară.

2. Noţiuni teoretice 2.1. Frânarea contracurent Regimul de frânare contracurent se poate obţine în două variante, în funcţie de

tipul cuplului static: - pentru cupluri statice pasive, prin schimbarea polarităţii tensiunii de

alimentare a indusului, introducerea unor rezistenţe în indus şi menţinerea sensului de rotaţie, punctul de funcţionarea trecând din cadranul I în cadranul II al planului (M0Ω), pe o caracteristică statică (fig. 1, curba 2') descrisă de ecuaţia:

; 0fM (1)

- pentru cupluri statice active, prin schimbarea sensului de rotaţie şi menţinerea

polarităţii tensiunii de alimentare a indusului, punctul de funcţionarea trecând din cadranul I în cadranul IV al planului (M0Ω), pe o caracteristică statică (fig. 1, curba 2) descrisă de ecuaţia:

(2)

ffeaN M

kRRR

kU

2

M

kRRR

kU feaN

2

Page 55: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

55

Fig.1. Caracteristicile statice ale acţionării cu m.c.c. excitaţie serie, în regim de frână

electromagnetică

În acest regim se absoarbe atât energie electrică de la reţeaua electrică de alimentare cât şi energie mecanică de la maşina de lucru, transformată în energie termică, pe rezistenţa indusului Ra şi rezistenţa de frânare Rf :

4.1. Frânarea în regim de generator fără recuperarea energiei (frânarea dinamică)

Regimul de frânare dinamică se obţine prin deconectarea indusului de la sursa

de alimentare şi conectarea acestuia pe o rezistenţă de frânare, păstrând neschimbat sensul curentului în înfăşurarea de excitaţie . Punctul de funcţionare se deplasează din cadranul I în cadranul II al planului (M0Ω), pe o caracteristică mecanică (fig. 1, curba 3) descrisă de ecuaţia:

; 0fM (3)

În acest regim de frânare se absoarbe energie mecanică de la maşina de lucru care este utilizată pentru acoperirea pierderilor mecanice, iar restul este transformată în căldură pe rezistenţa de frânare Rf şi rezistenţa indusului Ra .

3. Modul de lucru Se execută schema de montaj din fig. 2. Se pune în mişcare motorul M2 cu care se simulează maşina de lucru,

urmărindu-se ca sensul de rotaţie să fie invers sensului indicat de săgeata de pe carcasă, după care se deconectează indusul de la reţea;

ffeaN M

kRRR

kU

2

Page 56: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

56

Se porneşte motorul M1, elementul de antrenare din acţionarea studiată, urmărindu-se ca sensul de rotaţie să corespundă sensului indicat prin săgeata de pe carcasă.

Fig. 2. Schema de montaj pentru studiul regimului de frână la acţionarea cu

m.c.c. cu excitaţie serie

Pentru obţinerea caracteristicii statice în regim de frână contracurent, tinând seama că se simulează o maşină de lucru care dezvoltă cuplu static activ, se procedează astfel:

- se porneşte motorul M1, elementul de antrenare studiat, lăsând în circuitul indusului o rezistenţă suplimentară Rf, astfel încât să se pună în evidenţă funcţionarea în cadranul I la viteză mică şi curent mic;

- se porneşte motorul M2 şi se reduce rezistenţa suplimentară Rs până când viteza sistemului devine zero (fig. 3). Pornind din acest punct se reduce rezistenţa suplimentară Rs şi se notează indicaţiile tuturor aparatelor pentru 3-4 valori ale curentului din indusul motorului de studiat.

Fig. 3. Explicativă pentru obţinerea caracteristicii mecanice în regim de frână

contracurent

Page 57: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

57

2- punctul de funcţionare în cadranul I; 3,4 – puncte de funcţionare în cadranul II

Pentru atingerea unui punct de funcţionare impus în regim de frânare

contracurent se procedează astfel: - se consideră coordonatele unu punct în cadranul IV, spre exemplu (-0,2ΩN ; 0,4IN); - se reglează Rf, Rs până când se obţin coordonatele impuse; - se notează indicaţiile tuturor aparatelor; - se calculează rezistenţa de frânare cu relaţia:

1

1

A

vreteaf I

UUR (4)

Pentru obţinerea caracteristicilor în regim de frână dinamică (regim de

generator fără recuperarea energiei), considerând montajul în stare normală – deconectat de la reţea, se procedează astfel:

- se deconectează indusul motorului M1 de la reţea şi se închide pe rezistenţa de frânare (fig. 4) care rămâne constantă pentru o caracteristică statică.

Fig. 4. Schema de montaj pentru studiul regimului de frână dinamică la acţionarea cu m.c.c. cu excitaţie serie

- se reduce rezistenţa suplimentară până la atingerea punctului(Ωiniţ, Iiniţ)

(Exemplu : Ωiniţ = ΩN Iiniţ = +0,8IN)(fig.5). Din acest punct se creşte rezistenţa suplimentară Rs şi se notează indicaţiile tuturor aparatelor pentru 3- 4 valori ale curentului din indusul motorului studiat.

Page 58: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

58

Fig. 6. Explicativă pentru obţinerea caracteristicii mecanice în regim de frână dinamică (regim de generator fără recuperarea energiei ) Pentru atingerea unui punct de funcţionare impus în regim de frânare dinamică

se procedează astfel: - se consideră coordonatele unui punct în cadranul II, spre exemplu (0,8ΩN ;

0,8IN). - se reglează Rf şi Rs până se obţin coordonatele impuse. Se notează indicaţiile

tuturor aparatelor. Se calculează rezistenţa de frânare cu relaţia:

1

1

A

vf I

UR (5)

Pentru a ilustra experimental influenţa frânării electromagnetice asupra

timpului de oprire a acţionării se procedează astfel: - considerând funcţionarea staţionară în punctul din cadranul II, se

deconectează indusul motorului M2 şi se cronometrează timpul de oprire; - se reglează pentru Rf o valoare mai mare, în particular infinit; - se revine la valoarea vitezei punctului impus în cadranul II; - se deconectează indusul motorului M2 şi se cronometrează timpul de oprire; - se compară cele două valori. Cu valorile citite pentru toate caracteristicile determinate experimental se

completează tabelul 1. Tabelul 1.

Nr. crt.

n [rot/min]

IM1 [A]

UM1 [V]

IA2 [A]

UM2 [V]

IeM2 [A]

Ω [rad/s]

M [Nm]

4. Conţinutul referatului

Page 59: ACŢIONĂRI ELECTROMECANICE CU M.C.C. CU … · acŢionĂri electromecanice cu m.c.c. cu excitaŢie separatĂ pornirea Şi identificarea parametrilor motorului de acŢionare 1. scopul

59

Referatul întocmit după prelucrarea datelor experimentale va conţine: - denumirea şi scopul lucrării; - schema de montaj şi caracteristicile tehnice nominale ale maşinilor şi aparatelor utilizate; - tabelul cu datele experimentale şi cele calculate; - graficele cu caracteristicile mecanice experimentale.

BIBLIOGRAFIE 1. Degeratu, Pr., Manolea, Gh., Popescu, Gh., Bitoleanu, Al., Ţolescu, S. Acţionări electrice. Reprografia Universităţii din Craiova, 1983; 2. Degeratu, Pr., Manolea, Gh., Bitoleanu, Al., Mihai, D., Ţolescu, S., Boteanu,

N. Acţionarea electrică a maşinilor unelte. Lucrări de laborator. Reprografia Universităţii din Craiova 1985;

3. Manolea, Gh., Popescu, Gh., Drighiciu, A.M., Boteanu, N. Acţionări

electromecanice. Îndrumar de laborator. Reprografia Universităţii din Craiova, 1999

4. Manolea, Gh., Degeratu, Pr., Bitoleanu, Al., Mihai, D., Ţolescu, S., Boteanu, N.

Acţionări electromecanice. Reprografia Universităţii din Craiova, 1991; 5. Manolea, Gh., Acţionări electromecanice. Tehnici de analiză teoretică şi experimentală. Editura Universitaria, Craiova, 2003.