Convertoare Electromecanice II - Laborator

7/26/2019 Convertoare Electromecanice II - Laborator

1/42

MAINA DECURENT CONTINUU

Indrumar de laborator

Craiova 2008


2/42


3/42

b. Caracteristicile de sarcin, reprezint dependenatensiunii la borne n funcie de curentul de excitaie,

=

==

)(.)(.)(

N

Ne

IconstI

nconstnIfU

Are o alurasemntoare cu cea a caracteristicii de mers ngol, deplasatdupsemiaxele U i eI+ (fig.1.3).

Fig.1.2. Caracteristica de mers n gol. Fig.1.3. Caracteristica de sarcin.

n graficul din figur, escNI este curentul de excitaie careasigur la scurtcircuit curentul nominal prin nfurarea indusului,iar eNI - curentul de excitaie nominal (asigurtensiunea nominal

pentru curentul de sarcinnominal).c. Caracteristicile externe reprezint dependena tensiunii

la borne n funcie de curentul de sarcin,

=

==.

)(.)(constR

nconstnIfUc

N

cR - rezistena reostatului de reglaj al curentului de excitaie.n cazul generatorului cu excitaie separat, condiia

nseamni

constR

U

RR

UI

E

ex

ce

exe ==

+= ., (1.3)

.constUex = fiind tensiunea de alimentare a circuitului de excitaie,

eR - rezistena totala acestui circuit, iar

e

R - rezistena nfurrii

de excitaie.

Fig.1.4. Caracteristicile externe. Fig.1.5. Caracteristica de reglaj.

Pentru diferite valori ale parametrului cr se obine o familie

de caracteristici; dintre acestea, importan practic prezintcaracteristica extern ridicat pentru acea valoare a lui cR ( cNR ),

corespunztoare punctului nominal ),( NN IUN , (curba 1 nfig.1.4). n unele situaii, poate prezenta interes i caracteristica cetrece prin punctul )0,( NUA ), curba 2.

Alura descendent a acestor caracteristici exprim grafic,faptul ctensiunea la bornele generatorului, U, scade, atunci cndcurentul de sarcin crete (la .constRc = , .constIe = ). Cauzele

acestei scderi, conform ecuaiei tensiunilor (relaia (1.1) de mai

sus), sunt: -efectul demagnetizant al reaciei transversale aindusului (care produce micorarea t.e.m. induse la mersul nsarcin, eU ) i -cderile de tensiunepe rezistena indusului ( aaIR )

i cele corespunztoare trecerii la contactul perie colector )( peU .

Cderea de tensiune de la gol la sarcinnominaleste:

1000%

=

N

NN

U

UUU , (1.4)


4/42

iar la generatorul cu excitaie separat, %15%10% = NU .d. Caracteristicile de reglaj reprezint dependena dintre

curentul de excitaie i cel de sarcin,

=

==

).(

)(.)(

N

Ne

UconstU

nconstnIfI

Ea dindicaii asupra modului n care trebuie sse modificecurentul de excitaie, o dat cu variaia sarcinii, astfel ncttensiunea la borne s rmn constant. Aceastcaracteristicesteafectatde fenomenul de histerezis (fig.1.5); de obicei se utilizeaz

curba de ordonate medii (linia punctatdin figur).e. Caracteristica de scurtcircuit, indic dependena

curentului din circuitul indusului,scurtcircuitat, de curentul de excitaie,

=

==

0

)(.)(

U

nconstnIfI

Nesc

i poate fi consideratun caz particular

al caracteristicii de reglaj, cnd 0=U .n aceste condiii (scurtcircuit de prob),circuitul magnetic al mainii estenesaturat, iar caracteristica descurtcircuit ia forma liniar.

n figura 1.6, remscI . este curentul de scurtcircuit determinat

de cmpul magnetic remanent ( 0=eI ). La mainile cu cmp

remanent mare, Nremsc II >. ; n astfel de situaii caracteristica descurtcircuit nu se ridicexperimental.

1.2. Chestiuni de studiatSe vor ridica datele experimentale necesare reprezentrii

caracteristicilor de funcionare ale generatorului cu excitaieseparat:

-caracteristica de funcionare n gol;

-caracteristica extern prin punctul nominal)20,170( AIVUN NN == ;

-caracteristica de reglaj pentru tensiunea nominal VUN 170= .

1.3. Schema de montajPentru determinrile experimentale se folosete schema de

montaj din figura 1.7.

Fig.1.7. Schema de montaj pentru generatorul cu excitaie separat.

Schema de montaj conine urmtoarele elemente:... ccG - generatorul de c.c. studiat;..SM - motor sincron de antrenare;

cmR - reostatul de excitaie (cu lichid) al motorului sincron;

Fig.1.6. Caracteristica descurtcircuit.


5/42


6/42

caracteristicii pentru sarcin cresctoare se plaseazmai sus dectcea corespunztoare sarcinii descresctoare.

Se ncepe cu punctul de mers n gol 0=I , NUU = , secrete ncrcarea pn la aprox 1,2 NI ( 22A), dup care se

continu cu sarcina descresctoare, revenind la 0=I . Pentrutrasarea caracteristici se regleazcurentul de sarcina prin sR i semenine constanttensiunea cu cR , completndu-se astfel tab. 1.3.

Observaii:a. La toate caracteristicile n care intervine curentul de

sarcinI, datele NII > se vor ridica ntr-un interval de timp ctmai scurt, pentru a se evita supranclzirea mainii.

b. La toate caracteristicile, trebuie s fie ridicate, ct maiexact, punctele cu valorile nominale ale mrimilor studiate (de ex.pe caracteristica de mers n gol - punctul de tensiune NUU =0 , pe

caracteristica de reglaj - punctul corespunztor lui NII = etc.)

1.5. Intrebri de control1. Cum se explic forma caracteristicii de mers n gol a

generatorului cu excitaie separat?2. Care sunt cauzele ce determinscderea tensiunii la bornele

generatorului cu excitaie separat, cnd crete ncrcarea?3. Cum se explic forma liniar a caracteristicii de

scurtcircuit?


7/42

Universitatea din Craiova Student:............................Facultatea........................... Grupa................................

REFERAT

Lucrarea nr. 1

GENERATORUL DE CURENT CONTINUUCU EXCITAIE SEPARAT


caracteristicilor de funcionare ale generatorului cu excitaieseparat:

-caracteristica de funcionare n gol;-caracteristica extern prin punctul nominal

)20,170( AIVUN NN ==

;-caracteristica de reglaj pentru tensiunea nominal VUN 170= .Tabelul 1.1.a. Caracteristica de gol (ramura descendent)

eI (A)

0eU (V)

Tabelul 1.1.b. Caracteristica de gol (ramura ascendent)

eI (A)

0eU (V)

Dup reprezentarea grafic a celor dou ramuri ridicateexperimental, se va determina curba de ordonatmedie.

Tabelul 1.2. Caracteristica extern, eNI = A

I(A)U(V)

Tabelul 1.3. Caracteristica de reglaj, NUU = = 170 V

I(A)

eI (A)Cu rezultatele scrise n tab. 1.1, tab. 1.2 i tab. 1.3. se va trasa pe

hrtia milimetricaferentcurbele generatorului de c.c. studiat.

Caracteristica de funcionare n gol. Caracteristica de reglaj.

Caracteristica extern.


8/42


9/42


10/42


11/42

-caracteristica extern prin punctul nominal)20,170( AIVUN NN == ;

-caracteristica de reglaj pentru tensiunea nominal VUN 170= .

2.3. Schema de montajPentru determinrile experimentale se folosete schema de

montaj din figura 2.7.

Fig.2.7. Schema de montaj pentru generatorul cu excitaie derivaie.

Schema de montaj conine urmtoarele elemente:... ccG - generatorul de c.c. studiat;..SM - motor sincron de antrenare;


cR -reostatul de excitaie (de cmp) al generatorului(metalic);

sR - reostatul de sarcin(cu lichid) al generatorului;321 ,, AAA - ampermetre (de 6A, 1A, respectiv 25A);

V- voltmetru (250V);Ct- contactor (n pupitrul de alimentare);

321 ,, KKK - ntreruptoare PACO (n pupitrul de alimentare);

21,II - inversoare (tip HEBLU);

Ex - nfurrile de excitaie ale lui ..SM i ... ccG 2.4. Modul de lucru1. Se aleg aparatele de msur i se execut schema de

montaj din figura 2.7. Toate reostatele se pun pe poziia derezistenmaxim.

2. Pentru pornirea motorului sincron se nchid 2K i

inversorul1

I n poziia 1, reglndu-se reostatulcm

R astfel nct

ampermetrul 1A s indice aproximativ 1,6A. Se nchid apoi - n

ordine - inversorul 1I n poziia 2, ntreruptorul 1K i contactorulCt, pornindu-se motorul sincron. Dup 2 3 secunde, se treceinversorul 1I pe poziia 1; dacmotorul are un mers uniform (froscilaii, ceea ce nseamn c funcioneaznormal, la sincronism)se regleaz curentul su de excitaie, prin intermediul lui cmR , la

valoare de aproximativ 5A; dacnu, se reia procesul de pornire.3. Se trece, apoi, la ridicarea datelor necesare determinriicaracteristicilor generatorului cu excitaie separat.

a. Caracteristica de mers n gol se obine meninnd tottimpul reostatul sR pe poziia de rezistenmaxim(sapele complet

scoase din lichid, 0=I ) i parcurgnd un ciclu de histerezis nprimul cadran. Se ncepe cu valoarea minim a curentului de


12/42


13/42


REFERAT

Lucrarea nr. 2

GENERATORUL DE CURENT CONTINUUCU EXCITAIE DERIVATIE


caracteristicilor de funcionare ale generatorului cu excitaiederivaie:

- caracteristica de funcionare n gol;-caracteristica extern prin punctul nominal

)20,170( AIVUN NN ==

;-caracteristica de reglaj pentru tensiunea nominal VUN 170= .

Tabelul 2.1. Caracteristica de gol

eI (A)

0eU (V)

Tabelul 2.3. Caracteristica extern, eNI = AI(A)U(V)

Tabelul 2.4. Caracteristica de reglaj, NUU = = 170 V

I(A)

eI (A)

Cu rezultatele scrise n tab. 2.1, tab. 2.3 i tab. 2.4. se va trasa pe

hrtia milimetricaferentcurbele generatorului de c.c. studiat.


Caracteristica extern.


14/42


15/42

00 eUUU == (2.3)

n care:

0U - tensiunea la borne la mersul n gol;0eU - tensiunea electromotoare indusla mersul n gol;

aR - rezistena circuitului indusului;

peU - cderea de tensiune la contactul perie colector.

Aceastcaracteristiceste identiccu cea de la generatorulcu excitaie derivaie, ntruct la gol 0= s .

remeU 0 (fig. 3.2) este t.e.m. la mersul n gol indus decmpul magnetic remanent ( rem ) i reprezint( 102 )% din NU .

b. Caracteristicile de sarcin, reprezint dependenatensiunii la borne n funcie de curentul de excitaie,

=

==

)(.

)(.)(

N

Ne

IconstI

nconstnIfU

Are o alurasemntoare cu cea a generatorului cu excitaiederivaie (curba 2 din fig.3.3), dar este deplasat spre stnga ncazul montajului adiional (curba 1) i spre dreapta n cazulmontajului diferenial (curba 3).

Fig.3.2. Caracteristica de mers n gol. Fig. 3.3. Caracteristicile de sarcin.

n graficul din figur, eNI - curentul de excitaie nominal

(asigurtensiunea nominalpentru curentul de sarcinnominal).

c. Caracteristicile externe reprezint dependena tensiuniila borne n funcie de curentul de sarcin,

=

==

.

)(.)(

constR

nconstnIfU

c

N

Fiind diferite pentru cele doumontaje posibile ale nfurrilor deexcitaie. In cazul montajului adiional tensiunea crete puin cu

ncrcarea, dupcare ncepe sscad. Dacnfurarea de excitaie

serie este astfel dimensionat nct s se asigure NUU= , att la0=I , ct i la NII= , pentru .constRc = se spune c ea este

dimensionatnormal (curba 1 din fig.3.4). Pentru o nfurarea seriesupradimensionat se obine curba 2, iar pentru cazul cnd estesubdimensionat se obine curba 3. In cazul montajului diferenialse obine o caracteristicexternmai cztoare dect la generatorulcu excitaie derivaie (curba 4 din fig.3.4). La cei trei factori

cunoscui de scdere a tensiunii la generatorul derivaie (efectuldemagnetizant al reaciei indusului, cderile de tensiune perezistena indusului i la perii, i scderea fluxului inductor datoritmicorrii curentului de excitaie), la generatorul cu excitaie mixt

n montaj diferenial se mai adaug efectul demagnetizant alnfurrii de excitaie serie.

Fig.3.4. Caracteristicile externe. Fig.3.5. Caracteristicile de reglaj.


16/42

d. Caracteristicile de reglaj reprezint dependena dintrecurentul de excitaie i cel de sarcin,

=

==).(

)(.)(N

Ne

UconstUnconstnIfI

Ele apar corelate n raport de caracteristicile externeprezentate anterior, rezultnd forme diferite pentru cele dou tipuride montaje, aa cum se poate vedea n fig.3.5. (curba 1 pentrumontaj adiional i curba 2 pentru montajul diferenial).

e. Caracteristica de scurtcircuit, nu se poate determina

deoarece generatorul nu amorseazla U=0.3.2. Chestiuni de studiatSe vor ridica datele experimentale necesare reprezentrii

caracteristicilor de funcionare ale generatorului de c.c. cu excitaiemixt:


)20,170( AIVUN NN == pentru generatorul mixt adiional;-caracteristica de reglaj pentru tensiunea nominal VUN 170=

la generatorul mixt adiional;-caracteristica extern prin punctul de funcionare n gol

)0,170( == IVUA N pentru generatorul mixt diferenial.

3.3. Schema de montaj

Pentru determinrile experimentale se folosete schema demontaj din figura 3.6, care conine urmtoarele elemente:... ccG - generatorul de c.c. studiat;..SM - motor sincron de antrenare;


cR -reostatul de excitaie (de cmp) al generatorului(metalic);

sR - reostatul de sarcin(cu lichid) al generatorului;

321 ,, AAA - ampermetre (de 6A, 1A, respectiv 25A);

V- voltmetru (250V);Ct- contactor (n pupitrul de alimentare);

321 ,, KKK - ntreruptoare tip PACO (n pupitrul de

alimentare);

21,II - inversoare (tip HEBLU);Ex - nfurrile de excitaie ale lui ..SM i ... ccG

Fig.3.6. Schema de montaj pentru generatorul cu excitaie mixt.

3.4. Modul de lucru1. Se aleg aparatele de msur i se execut schema de

montaj din figura 2.7. Toate reostatele se pun pe poziia derezistenmaxim.


17/42


18/42

dezamorseaz repede, se modific ncet curentul de sarcin ntrelimitele (0 0,7) NI adic (0 12)A, iar cu valorile msurate se

completeaztabelul 3.5.Observaii:a. La toate caracteristicile n care intervine curentul de

sarcinI, datele NII > se vor ridica ntr-un interval de timp ct

mai scurt, pentru a se evita supranclzirea mainii.b. La toate caracteristicile, trebuie s fie ridicate, ct mai

exact, punctele corespunztoare valorilor nominale.

3.5. Intrebri de control1. Cum se se face stabilirea tipului de montaj (adiional sau

diferenial)?2. Care sunt cauzele ce determinscderea tensiunii la bornele

generatorului cu excitaie mixtdiferenial?3. Cum se explicvaloarea aproape constat a tensiunii la

generatorul mixt adiional?


19/42


REFERAT

Lucrarea nr. 3

GENERATORUL DE CURENT CONTINUU

CU EXCITAIE MIXT


caracteristicilor de funcionare ale generatorului de c.c. cu excitaiemixt:


)20,170( AIVUN NN == pentru generatorul mixt adiional;-caracteristica de reglaj pentru tensiunea nominal VUN 170=

la generatorul mixt adiional;-caracteristica extern prin punctul

)0,170( == IVUA N pentru generatorul mixt diferenial.

Tabelul 3.1. Caracteristica de gol

eI (A)

0eU (V)

Tab. 3.3. Caracteristica externla gen. adiional, eNI = A

I(A)U(V)

Tabelul 3.4. Caracteristica de reglaj l;a generatorul mixtadiional, NUU = = 170 V

I(A)eI (A)

Tab. 3.5.Caracteristica externla gen.diferenial, eNI = ...A

I(A)U(V)

Cu rezultatele scrise n tab. 3.1, tab. 3.3, tab. 3.4 i tab. 3.5 se va

trasa pe hrtia milimetricaferentcurbele generatorului de c.c. studiat.


Caracteristicile externe (pentru montaj adiional i diferenial).


20/42


21/42

c. caracteristica curentului absorbit, )( 2PfI = ;d. caracteristica turaiei, )( 2Pfn = .

Aceste caracteristici (reprezentate n fig.4.2) se ridicpentruNUU = , eNe II = i 0=sR (rezisten suplimentar n circuitul

rotorului nul).Caracteristica mecanicnaturaleste una dintre cele mai

utilizate caracteristici ale motoarelor electrice, reprezentnddependena,

=

=

=

=

0)(

s

eNe

N

RII

UU

Mfn

Din ecuaia tensiunilor pentru regimuri staionare,

aae IRUU += , (4.1)

n care aaIR include i cderea de tensiune pe rezistena de trecere

a periilor, cu = nkU ee ( fiind fluxul rezultant lafuncionarea n sarcin), se obine:

=

e

aa

k

IRUn , (4.2)

unde ea III = , .constIe = i foarte mic n comparaie cu NI ,

iar aR reprezintrezistena nfurrii indusului..

Dacn expresia turaiei (rel.(4.2) se nlocuiete curentul aI

din relaia am IkM = , rezult:

nnMkk

R

k

Un

me

a

e

=

= 02, (4.3)

expresia analitic a caracteristicii mecanice naturale a motorului

derivaie, n care

=

ek

Un0 se numete turaie de mers n gol ideal,

iar n este variaia vitezei cu ncrcarea.

n cazul cnd se neglijeazefectul demagnetizant al reacieiindusului (aproximaie mult utilizat n calculele practice de

acionri electrice), .constN ==

i caracteristica ia formaliniarindicatn figura 4.3.

Fig. 4.3. Caracteristica mecanic Fig.4.4. Caracteristicile mecanicenatural. artificiale de tensiune.

Caracteristica mecanicnaturala motorului derivaie are o formrigid, corespunztoare unei variaii foarte mici a vitezei cu

ncrcarea ( )%83( = Nn ).

Caracteristicile mecanice artificiale de tensiuneAceste caracteristici se definesc cu relaia,

=

=

=

=

0

.

)(

s

eNe

N

R

II

UconstU

Mfn

unde se observcavem alttensiune de alimentare a motorului. Pebaza relaiei (4.3) va rezulta turaia:

nnMkk

R

k

Un

me

a

e

=

=/02

/, (4.4)

unde se observ c s-a modificat turaia de mers n gol ideal. Caurmare caracteristicile mecanice artificiale de tensiune sunt drepteparalele situate sub c.m.n. i paralele cu aceasta (fig.4.4).

Caracteristicile mecanice artificiale reostaticeAceste caracteristici se definesc,


22/42

=

=

=

=

0.

)(

constR

II

UU

Mfn

s

eNe

N

rezultnd pentru turaie expresia:/

02 nnM

kk

RR

k

Un

me

ra

e

=

+

= , (4.5)

La caracteristicile reostatice crete cderea de turaie /n proporional cu rezistena din circuitul rotorului, i se pstreazturaia de mers n gol ideal 0n . Caracteristicile reostatice suntdrepte cu nclinaii mai mari dect c.m.n. care trec print-un punctcomun 0n (fig.4.5).

Caracteristicile mecanice artificiale de fluxAceste caracteristici se definesc,

=

=

=

=

0

.)(

s

eNe

N

R

IconstI

UU

Mfn

rezultnd pentru turaie expresia://

02// nnM

kk

RR

k

Un

me

ra

e

=

+

= , (4.6)

Fig. 4.5. Caracteristicile mecanice Fig.4.6. Caracteristicile mecaniceartificiale reostatice. artificiale de flux.

Din relaia anterioar rezult c la aceste caracteristici se

modificturaia de mers n gol ideal/0n i cderea de turaie

/n .

Caracteristicile artificiale de flux sunt drepte situate deasupracaracteristicii c.m.n. i au nclinaii mai mari (fig.4.6).

4.2. CHESTIUNI DE STUDIAT1.Se vor determina experimental caracteristicile de

funcionare ale motorului derivaie - )(,,, 2PfMIn = , pentru

NUU = ,

eNe II = , 0=

sR .

2. Se va ridica urmtoarele caracteristici mecanice:a) Caracteristica mecanic natural corespunztoare

punctului nominal ( min/1500,20 rotnAI NN == );b) o caracteristic mecanic artificial reostatic prin

punctul ( min/1000,20 1 rotnAIN == );c) o caracteristicmecanic artificialde flux prin punctul

( min/1700,20 2 rotnAIN == ).

4.3. SCHEMA DE MONTAJPentru determinarea experimental a caracteristicilor

prezentate la punctul 4.2 de mai sus se utilizeaz schema de montajdin figura 4.7, care conine urmtoarele elemente:

... ccM - motorul de c.c. studiat;..SG - generator sincron utilizat pentru ncrcarea

motorului;Ex - nfurrile de excitaie ale celor doumaini;

cgc RR , - reostatele de excitaie pentru motor (metalic),

respectiv generator (cu lichid);RRs , - reostatul de pornire al motorului (utilizat i la

reglajul vitezei), reostatul de sarcin al generatorului - ambele culichid;

..MT - trusde msurare, trifazat;


23/42

321 ,, AAA - ampermetre (25A, 1A, 6A);V - voltmetru (250V);

4321 ,,, KKKK - ntreruptoare;Ct- contactor (n pupitrul de alimentare).

Fig. 4. 7. Schema de montaj.

4.4. MODUL DE LUCRUObservaii importanten legturcu modul de executare a

prii experimentale:A. naintea fiecrei porniri a motorului se vor asigura

urmtoarele:- ntreruptorul

2K n poziia deschis;

- reostatul sR n poziia de rezistenmaxim(sapele scoasedin lichid);

- reostatul cR n poziia de rezistenminim;- ntreruptoarele 3K i 4K deschise (pornire n gol).Pornirea se execut prin cuplarea motorului la reea i

reducerea treptata rezistenei sR ; la sfritul pornirii (cnd sapele

reostatului sR sunt complet introduse n lichid) se nchide 2K ( 0=sR ) i astfel pornirea este ncheiat.

B. Inversarea sensului de rotaie al motorului (cnd nucoincide cu cel specificat pe carcas) se realizeazprin inversarealegturilor la bornele nfurrii de excitaie sau prin inversarealegturilor la bornele indusului (la perii) - cu motorul decuplat de lareea.

C. nainte de a se ncepe ridicarea datelor experimentale setrec comutatoarele trusei de msurare T.M. pe poziiicorespunztoare mrimilor ce urmeaza fi msurate.

Duppornire, se excitgeneratorul sincron, nchiznd 3K imrind - cu atenie - curentul su de excitaie, pn la obinereatensiunii 450 V, la mersul n gol.

Evitarea ambalrii necesitverificarea atenta circuitului deexcitaie i manevrarea cu multgrija reostatului de cmp cR .

Caracteristicile de funcionare i caracteristica mecanicnatural

Se pornete motorul, se excit generatorul (n gol), sencarc ambele maini (prin intermediul lui R ) i, reglndconcomitent R i cR , se aduce motorul n regimul nominal,

NII = =20A, Nnn = =1500 rot/min. (cu NUU = =220V). Curentul

de excitaie msurat n aceste condiii este eNI , i n continuare sepstreaz .constRc = .

Pentru ridicarea caracteristicilor prezentate la partea

teoretica lucrrii se face astfel: se modific ncrcarea motoruluin intervalul NII )2,10( = , adicI=(0 22)A cu ajutorul reostatuluide sarcinR , ( 4K nchis) ridicndu-se 6 8 rnduri de date care setrec n tabelul 4.1.a.

ncrcarea motorului prin intermediul generatorului sincrontarat ..SG (i se cunoate curba randamentului )( 2GG Pf= ,indicatn fig.4.8.), permite calculul urmtoarelor mrimi:


24/42

G

GGM

PPP

212 == ; [W] (4.7)

MM IUP =1 [W] (4.8)

M

MM

P

P

1

2= (4.9)

60

2 n= [rad/s] (4.10)

==

000

IUp

M [Nm] (4.11)

=

MPM 22 ; [Nm] (4.12)

02 MMM += [Nm] (4.13)cu n n rot/sec.

Pierderile la funcionarea ngol

0

p se vor considera constante,i sunt cele msurate pentru =R .

Prelucrnd dateleexperimentale din tabelul 4.1.a curelaiile (4.7) (4.13), secompleteaz tabelul 4.1.b; n felulacesta se cunosc toate datelenecesare pentru reprezentarea pe

hrtie milimetric acaracteristicilor cerute.Caracteristicile mecanice artificiale reostaticese obin cu

2K deschis i .constII eNe == Se aduce mai nti motorul n

punctul NII = =20A, =n 1000 rot/min. (cu NUU = =220V), prinreglarea concomitenta lui R (care asigurncrcarea) i a lui sR (care regleazturaia). Pentru .constRs = (astfel stabilit), se variaz

sarcina motorului n intervalul NII )2,10( = , adic I=(0 22)A cuajutorul reostatului de sarcin R , ( 4K nchis) ridicndu-se 6-8

rnduri de date care se trec n tabelul 4.2.a.Caracteristicile mecanice artificiale de fluxSe aduce mai motorul n punctul NII = =20A, =n 1700

rot/min. (cu NUU = =220V), prin reglarea concomitent a lui R (care asigur ncrcarea) i a lui cR (reostatul de cmp cu carereglm turaia). Pentru .constRc = (astfel stabilit), se variazsarcina motorului n intervalul NII )2,10( = , adic I=(0 22)A cu

ajutorul reostatului de sarcin R , ( 4K nchis) ridicndu-se 6-8rnduri de date care se trec n tabelul 4.3.a.

Dup prelucrarea datelor experimentale se reprezint (pehrtie milimetric), n aceeai diagram, caracteristica mecanicnaturali toate caracteristicile mecanice artificiale obinute.

4.5. NTREBRI DE CONTROL

1. Definii i reprezentai grafic principalele caracteristici defuncionare ale motorului cu excitaie derivaie (independent).

2. n legtur cu caracteristica mecanic natural amotorului derivaie: a. care este expresia sa analitic?; b. ce alurare reprezentarea sa grafic?; c. cum este apreciat formacaracteristicii?

3. Care sunt metodele de reglaj ale vitezei la motoarele ceexcitaie derivaie? Reprezentai cte 3 caracteristici mecaniceartificiale pentru fiecare metodde reglaj.

Fig. 4.8. Curba randamentuluila generatorul sincron.


25/42

Universitatea din Craiova Student:............................

Facultatea........................... Grupa................................

REFERAT

Lucrarea nr. 4

MOTORUL DE CURENT CONTINUU

CU EXCITAIE DERIVAIE

4.2. CHESTIUNI DE STUDIAT1.Se vor determina experimental caracteristicile de

funcionare ale motorului derivaie - )(,,, 2PfMIn = , pentru

NUU = , eNe II = , 0=sR .

2. Se va ridica urmtoarele caracteristici mecanice:a) Caracteristica mecanic natural corespunztoare

punctului nominal ( min/1500,20 rotnAI NN == );

b) o caracteristic mecanic artificial reostatic prinpunctul ( min/1000,20 1 rotnAIN == );

c) o caracteristicmecanic artificialde flux prin punctul( min/1700,20 2 rotnAIN == );

Caracteristicile de funcionare i c.m.n.Tabelul 4.1.a. Date experimentale

Nr.

crt.

U

(V)

IM

(A)

IeN

(A)

IaM

(A)

n

(rot/min)

P2G

(W)123456

Tabelul 4.1.b. Date calculate

Nr.crt.G

P2M(W) P1M(W)

M

(rad/s) p0(W) M0(Nm) M2(Nm) M(Nm)12345

6Caracteristica mecanicartificialreostaticTabelul 4.2.a. Date experimentale

Nr.crt.

U

(V)IM(A)

IeN(A)

IaM(A)

n

(rot/min)P2G(W)

12

3456

Tabelul 4.2.b. Date calculateNr.

crt.

G

P2M

(W)

P1M

(W)

M

(rad/s)

p0

(W)

M0

(Nm)

M2

(Nm)

M

(Nm)123456


26/42

Caracteristica mecanicartificialde fluxTabelul 4.3.a. Date experimentale

Nr.crt. U(V) IM(A) IeN(A) IaM(A) n(rot/min) P2G(W)123456

Tabelul 4.3.b. Date calculateNr.crt.

G

P2M(W)

P1M(W)

M

(rad/s)

p0(W)

M0(Nm)

M2(Nm)

M

(Nm)123

456

Cu rezultatele scrise n tab. 4.1, tab. 4.2, i tab. 4.3 se vatrasa pe hrtia milimetricaferentcurbele motorului de c.c. studiat.

Caracteristica randamentului. Caracteristica cuplului.

Caracteristicile mecanice (natural, reostatici de flux).


27/42


28/42


29/42

-curba 5 c.m.n. a motorului mixt diferenial.Se constat c prin intermediul celor dou nfurri de

excitaie serie i paralel, potrivit dimensionate i conectate se poateobine o form a caracteristicii mecanice impus de instalaiaantrenat.

Fig. 5.3. Caracteristicile mecanice Fig. 5.4. Caracteristicile mecanicenaturale. artificiale de tensiune.


=

=

=

=

0

.)(

s

eNe

N

R

IIUconstU

Mfn


nnMkk

R

k

Un

me

a

e

=

=/02

/, (5.5)

unde se observ c s-a modificat turaia de mers n gol ideal. Caurmare, caracteristicile mecanice artificiale de tensiune sunt curbecztoare aproape echidistante situate sub c.m.n. (fig. 5.4).


=

=

=

=

0.

)(

constR

II

UU

Mfn

s

eNe

N

rezultnd pentru turaie expresia:/

02 nnM

kk

RR

k

Un

me

ra

e

=

+

= , (5.6)

La caracteristicile reostatice crete cderea de turaie /n proporional cu rezistena din circuitul rotorului, i se pstreazturaia de mers n gol ideal 0n . Caracteristicile reostatice sunt

curbe cu nclinaii mai mari dect c.m.n. care trec printr-un punctcomun 0n (fig. 5.5).


=

=

=

=

0

.)(

s

eNe

N

R

IconstI

UU

Mfn

rezultnd pentru turaie expresia://

02// nnM

kk

RR

k

Un

me

ra

e

=

+

= , (5.7)

Fig. 5.5. Caracteristicile mecanice Fig. 5.6. Caracteristicile mecaniceartificiale reostatice. artificiale de flux.


30/42

Din relaia anterioar rezult c la aceste caracteristici semodificturaia de mers n gol ideal /0n i cderea de turaie

/n .

Caracteristicile artificiale de flux sunt curbe situate deasupracaracteristicii c.m.n. i au nclinaii mai mari (fig. 5.6).

5.2. Chestiuni de studiat1. Se vor determina experimental caracteristicile de

funcionare ale motorului mixt - )(,,, 2PfMIn = , pentru

NUU = , eNe II = , 0=sR .

2. Se va ridica urmtoarele caracteristici mecanice:a) Caracteristica mecanic natural corespunztoarepunctului nominal ( min/1500,20 rotnAI NN == );


c) o caracteristicmecanic artificialde flux prin punctul( min/1700,20 2 rotnAIN == ).

5.3. Schema de montajPentru determinarea experimental a caracteristicilor

prezentate la punctul 5.2 de mai sus se utilizeaz schema de montajdin figura 5.7.

Schema de montaj conine urmtoarele elemente:... ccM - motorul de c.c. studiat;

..SG - generator sincron utilizat pentru ncrcareamotorului;

Ex - nfurrile de excitaie ale celor doumaini;cgc RR , - reostatele de excitaie pentru motor (metalic),

respectiv generator (cu lichid);RRs , - reostatul de pornire al motorului (utilizat i la

reglajul vitezei), reostatul de sarcin al generatorului - ambele culichid;

..MT - trusde msurare, trifazat;

321 ,, AAA - ampermetre (25A, 1A, 6A);V- voltmetru (250V);

54321 ,,,, KKKKK - ntreruptoare;Ct- contactor (n pupitrul de alimentare).


5.4. Modul de lucruObservaii importanten legturcu modul de executare a

prii experimentale:A. naintea fiecrei porniri a motorului se vor asigura

urmtoarele:-ntreruptorul 3K nchis (nfurarea serie scurtcircuitat);- reostatul sR n poziia de rezistenmaxim(sapele scoase

din lichid);- reostatul cR n poziia de rezistenminim;- ntreruptoarele 5421 ,,, KKKK deschise (pornire n gol).Pornirea se execut prin cuplarea motorului la reea i

reducerea treptata rezistenei sR ; la sfritul pornirii (cnd sapelereostatului sR sunt complet introduse n lichid) se nchide 2K ( 0=sR ) i astfel pornirea este ncheiat.


31/42


32/42

Caracteristicile mecanice artificiale reostaticese obin cu

2K deschis i .constII eNe == Se aduce mai nti motorul n

punctul NII = =20A, =n 1000 rot/min. (cu NUU = =220V), prinreglarea concomitenta lui R (care asigurncrcarea) i a lui sR (care regleazturaia). Pentru .constRs = (astfel stabilit), se variazsarcina motorului n intervalul NII )2,10( = , adic I=(0 22)A cuajutorul reostatului de sarcin R , ( 4K nchis) ridicndu-se 5-6rnduri de date care se trec n tabelul 5.2.a.

Caracteristicile mecanice artificiale de flux

Se aduce mai motorul n punctul NII = =20A, =n 1700rot/min. (cu NUU = =220V), prin reglarea concomitent a lui R (care asigur ncrcarea) i a lui cR (reostatul de cmp cu carereglm turaia). Pentru .constRc = (astfel stabilit), se variazsarcina motorului n intervalul NII )2,10( = , adic I=(0 22)A cuajutorul reostatului de sarcin R , ( 4K nchis) ridicndu-se 5-6rnduri de date care se trec n tabelul 5.3.a.


5.5. Intrebri de control1. Cum se stabilete tipul montajului?2. n legtur cu caracteristica mecanic natural a

motorului mixt: a. care este expresia sa analitic?; b. ce alur arereprezentarea sa grafic?; c. cum este apreciat formacaracteristicii?

3. Care sunt metodele de reglaj ale vitezei la motoarele dec.c. cu excitaie mixt? Reprezentai cte 3 caracteristici mecaniceartificiale pentru fiecare metodde reglaj.




33/42

REFERAT

Lucrarea nr. 5


CU EXCITAIE MIXT

5.2. Chestiuni de studiat1.Se vor determina experimental caracteristicile de

funcionare ale motorului mixt adiional - )(,,, 2PfMIn = ,

pentru NUU = , eNe II = , 0=sR .

2. Se vor ridica urmtoarele caracteristici mecanice:a) caracteristica mecanic natural corespunztoare

punctului nominal ( min/1500,20 rotnAI NN == );b) o caracteristic mecanic artificial reostatic prin

punctul ( min/1000,20 1 rotnAIN == );c) o caracteristicmecanic artificialde flux prin punctul

( min/1700,20 2 rotnAIN == );Caracteristicile de funcionare i c.m.n.Tabelul 5.1.a. Date experimentale

Nr.crt.

U

(V)IM(A)

IeN(A)

IaM(A)

n

(rot/min)P2G(W)

123

456


G

P2M(W)

P1M(W)

M

(rad/s)

p0(W)

M0(Nm)

M2(Nm)

M

(Nm)

12

3456

Caracteristica mecanicartificialreostaticTabelul 5.2.a. Date experimentale

Nr.

crt.

U

(V)

IM

(A)

IeN

(A)

IaM

(A)

n

(rot/min)

P2G

(W)123456


G

P2M(W)

P1M(W)

M

(rad/s)

p0(W)

M0(Nm)

M2(Nm)

M

(Nm)123

456


Nr.crt.

U

(V)IM(A)

IeN(A)

IaM(A)

n

(rot/min)P2G(W)


34/42

12

3456


G

P2M(W)

P1M(W)

M

(rad/s)

p0(W)

M0(Nm)

M2(Nm)

M

(Nm)

123456

Cu rezultatele scrise n tab. 5.1, tab. 5.2, i tab. 5.3 se va

trasa pe hrtia milimetricaferentcurbele motorului de c.c. studiat.




35/42


36/42

electromagnetic M , curentul absorbit I, i randamentul , putereautil 2P fiind considerat, de regul, ca variabil independent

(impusde procesul tehnologic al mainii de lucru), iar tensiunea dealimentare - constant( NU ).Dependena dintre dou aceste mrimi, pentru condiii

normale de lucru ( .)constUU N == poart numele decaracteristicde funcionarea motorului.

Principalele caracteristici de funcionare sunt utilizate pentruaprecierea condiiilor de execuie i a comportrii n exploatare amotoarelor de c.c. Din acest punct de vedere, prezint interesurmtoarele caracteristici de funcionare (caracteristici n sarcin):

a. caracteristica randamentului, )( 2Pf= ;b. caracteristica cuplului electromagnetic, )( 2PfM = ;c. caracteristica curentului absorbit, )( 2PfI = ;d. caracteristica turaiei, )( 2Pfn = .Aceste caracteristici (reprezentate n fig.6.2) se ridicpentru

NUU = ,

N= i 0=

sR (rezisten suplimentar n circuitul

rotorului nul). La motorul serie caracteristicile de sarcin pot fidefinite i astfel )(,, aIfMn = .

Caracteristica mecanicnaturaleste una dintre cele maiutilizate caracteristici ale motoarelor electrice, reprezentnddependena,

=

=

=

=

0

)(

s

N

N

R

UU

Mfn

Din ecuaia tensiunilor pentru regimuri staionare,

aae IRUU += , (6.1)

n care aaIR include i cderea de tensiune pe rezistena de trecerea periilor, cu = nkU ee ( fiind fluxul rezultant la funcionarea nsarcin), se obine:

=

e

aa

k

IRUn , (6.2)

Dac, pentru simplificare, se admite o dependen liniarntre flux i curentul din indus (neglijnd saturaia), akI= , i se

determincurentul din relaia cuplului 2amam kIkIkM == pentru ase nlocui n relaia (6.2) rezult:

ae

a

me

RkMk

U

k

R

k

Mkk

Un == 2

1, (6.3)

Relaia obinut arat o dependen )(Mfn = de naturhiperbolic n zona cuplurilor mici, i o dreapt n zona cuplurilormari datoritsaturaiei miezului magnetic (fig. 6.3).

Fig. 6.3. Caracteristica mecanic Fig. 6.4. Caracteristicile mecanicenatural. artificiale de tensiune.


=

=

=

=

0

.)(

s

N

N

R

UconstU

Mfn



37/42

aRkMk

Un = 2

1

/, (6.4)

Caracteristicile mecanice artificiale de tensiune sunt tothiperbole, situate sub c.m.n. i aproximativ echidistante cu aceasta(fig. 6.4).


=

=

=

=

0.

)(

constR

UU

Mfn

s

N

N

rezultnd pentru turaie expresia:

)(21

sa RRkMk

Un += , (6.5)

Caracteristicile reostatice (fig. 6.5), sunt situate sub c.m.n., auforma hiperbolic, mrimea distanei dintre caracteristici depinde de

sR , iar n zona curenilor mari aceste distane cresc.


=

=

=

0

)(

s

N

N

R

UU

Mfn

Deoarece fluxul inductor depinde de mrimea curentului desarcini de gradul de untare al nfurrii de excitaie, este greu

de stabilit o relaie n care sputem vedea aceastdependen. i lamotorul serie apare numai aspectul N


38/42


Schema de montaj conine urmtoarele elemente:... ccM - motorul de c.c.serie studiat;

... ccG - generator de c.c. utilizat pentru ncrcarea motorului;Ex - nfurrile de excitaie ale celor doumaini;

dc RR , - reostatele metalice folosite n circuitele de excitaiepentru generator, respectiv motor;

RRs , - reostatul de pornire al motorului (utilizat i lareglajul vitezei), reostatul de sarcin al generatorului - ambele culichid;

4321 ,,, AAAA - ampermetre (25A, 25A, 25A, 1A);

21,VV - voltmetre (250V);

4321 ,,, KKKK - ntreruptoare;Ct- contactor (n pupitrul de alimentare).

6.4. Modul de lucru

Observaii importante n legtur cu modul de executare aprii experimentale:

A. naintea fiecrei porniri a motorului se vor asiguraurmtoarele:

- ntreruptoarele4321

,,, KKKK pe poziia deschis;- reostatul sR n poziia de rezistenmaxim(sapele scoase

din lichid);- reostatul de sarcinR va avea sapele introduse n lichid;-alimentarea excitaiei generatorului de c.c., prin nchiderea

ntreruptorului 3K i fixarea reostatului cR n poziia de rezistenminim.

Pornirea se execut prin cuplarea motorului la reea ireducerea treptat a rezistenei sR n lichid; la sfritul pornirii(cnd sapele reostatului sR sunt complet introduse n lichid) se

nchide 2K ( 0=sR ) i astfel pornirea este ncheiat.B. Inversarea sensului de rotaie al motorului (cnd nu

coincide cu cel specificat pe carcas) se realizeazprin inversarealegturilor la bornele nfurrii de excitaie sau prin inversarealegturilor la bornele indusului (la perii) - cu motorul decuplat de lareea.

Dac la sfritul procesului de pornire curenii laampermetrele 1Ai 3A sunt prea mari, se va micora sarcina

generatorului printr-o uoar cretere a rezistenei R (ateniedeosebit ca s nu fie scoase sapele reostatului din lichid, altfelmotorul serie ar rmne fr sarcin, ceea ce ar conduce laambalarea lui i deteriorarea d.p.d.v. mecanic).

Caracteristicile de funcionare i caracteristica mecanicnatural

Se excit generatorul de c.c., se pornete motorul i sencarc ambele maini prin intermediul reostatului R . Pentruridicarea caracteristicilor prezentate la partea teoretica lucrrii seface astfel: se modific ncrcarea motorului n intervalul


39/42

NII )2,10( = , adic I=(0 18)A cu ajutorul reostatului de sarcinR , ridicndu-se 5 6 rnduri de date care se trec n tabelul 6.1.a.

ncrcarea motorului prin intermediul generatorului de c.c.tarat ... ccG (i se cunoate curba randamentului )( 2GG Pf= ,

indicatn fig. 6.8.), permite calculul urmtoarelor mrimi:

G

GGGM

IUPP

== 12 ; [W] (6.6)

MMM IUP =1 [W] (6.7)

M

M

M P

P

1

2= (6.8)

60

2 n= [rad/s] (6.9)

=

=

000

IUpM [Nm] (6.10)

=

MPM 22 ; [Nm] (6.11)

02 MMM += [Nm] (6.12)

cu n n rot/sec.Pierderile la funcionarea n

gol 0p se vor considera constante,

i sunt cele msurate pentru =R .Prelucrnd datele

experimentale din tabelul 6.1.a curelaiile (6.6) (6.12), secompleteaz tabelul 6.1.b; n felulacesta se cunosc toate datelenecesare pentru reprezentarea pehrtie milimetric acaracteristicilor cerute.

Caracteristicile mecanice artificiale reostaticese obin cu

2K deschis i N= . Se aduce mai nti motorul n punctul

NII =

=15A,=

n 1000 rot/min. (cu NUU =

=220V), prin reglareaconcomitent a lui R (care asigur ncrcarea) i a lui sR (careregleaz turaia). Pentru .constRs = (astfel stabilit), se variazsarcina motorului n intervalul NII )2,10( = , adic I=(0 18)A cuajutorul reostatului de sarcin R , ridicndu-se 5-6 rnduri de datecare se trec n tabelul 6.2.a.

Caracteristicile mecanice artificiale de flux

Se aduce mai motorul n punctul NII = =15A, =n 1700rot/min. (cu NUU = =220V), prin reglarea concomitent a lui R

(care asigur ncrcarea) i a lui dR (reostatul de cmp cu carereglm turaia). Pentru .constRd = (astfel stabilit), se variazsarcina motorului n intervalul NII )2,10( = , adic I=(0 18)A cuajutorul reostatului de sarcin R , ridicndu-se 5-6 rnduri de datecare se trec n tabelul 6.3.a.


6.5. Intrebri de control1. Explicai de ce motorul serie nu poate funciona n gol sau

cu sarcinredus.

2. n legtur cu caracteristica mecanic natural amotorului serie: a. care este expresia sa analitic?; b. ce alur arereprezentarea sa grafic?; c. cum este apreciat formacaracteristicii?

3. Care sunt metodele de reglaj ale vitezei la motoarele dec.c. cu excitaie serie?

Fig. 6.8. Curba randamentuluila generatorul sincron.


40/42



REFERAT

Lucrarea nr. 6


CU EXCITAIE SERIE

6.2. Chestiuni de studiat1. Se vor determina experimental caracteristicile de

funcionare ale motorului serie - )(,,, 2IfMIn = , pentru NUU = ,

N= , 0=sR .2. Se va ridica urmtoarele caracteristici mecanice:a) Caracteristica mecanic natural corespunztoare

punctului nominal ( min/1500,15 rotnAI NN == );


c) o caracteristicmecanic artificialde flux prin punctul( min/1700,15 2 rotnAIN == ).

Caracteristicile de funcionare i c.m.n.Tabelul 6.1.a. Date experimentale

Nr.

crt.

UM

(V)

IM

(A)

Ie

(A)

n

(rot/min)

UG

(V)

IG

(A)123456

Tabelul 6.1.b. Date calculateNr.crt. G

P2M(W)

P1M(W) M

(rad/s)p0(W)

M0(Nm)

M2(Nm)

M

(Nm)123456

Caracteristica mecanicartificialreostaticTabelul 6.2.a. Date experimentale

Nr.crt.

UM(V)

IM(A)

Ie(A)

n(rot/min)

UG(V)

IG(A)

12

3456

Tabelul 6.2.b. Date calculateNr.

crt.

G

P2M

(W)

P1M

(W)

M

(rad/s)

p0

(W)

M0

(Nm)

M2

(Nm)

M

(Nm)123456


41/42


Nr.crt.

UM

(V)IM(A)

Ie(A)

n

(rot/min)UG

(V)IG

(A)123456


G

P2M(W)

P1M(W)

M

(rad/s)

p0(W)

M0(Nm)

M2(Nm)

M

(Nm)123

456

Cu rezultatele scrise n tab. 6.1, tab. 6.2, i tab. 6.3 se vatrasa pe hrtia milimetricaferentcurbele motorului de c.c. studiat.




42/42

Bibliografie

1.VINTILA N., s.a.:Maini electrice: ndrumar de laborator,maina de curent continuu. Craiova, Reprografia Universitii dinCraiova, 1994.

2.CAMPEANU A., VLAD I.: Maini electrice. Teorie,construcie i aplicaii. Craiova, Editura Universitaria Craiova, ISBN973-742-256-2, 2006.

3.CAMPEANU A., VLAD I.: Maini electrice. Teorie,ncercri i simulrii. Craiova, Editura Universitaria Craiova, ISBN

978-606-510-027-5, 2008.

Convertoare Electromecanice II - Laborator

Documents

Transcript of Convertoare Electromecanice II - Laborator