Indrumar Indrumar MAMA

Îndrumar practic de utilizare a standului de încercare de laborator a Maşinilor electrice trifazate asincrone EEM 41

Foto: ABB Group SH5007-1E Versiunea 2.0

Şef lucr. dr. ing. Robert Pécsi şi Conf.univ. dr. ing. Eleonora Darie

Pentru uzul studenţilor ce studiază Electrotehnică, Maşini şi Acţionări Electrice

în cadrul Facultăţii de Utilaj Tehnologic din U.T.C.B.

Îndrumar practic de utilizare a standului de încercare de laborator a maşinilor electrice trifazate asincrone EEM 41 Autori: Şef lucr. dr. ing. Robert Pécsi şi Conf.univ. dr. ing. Eleonora Darie

1

Îndrumar practic de utilizare a standului de încercare de laborator a maşinilor electrice trifazate asincrone EEM 41

Pentru uzul studenţilor ce studiază Electrotehnică, Maşini şi Acţionări Electrice

în cadrul U.T.C.B.

2014


2

INTRODUCERE

Prezentul îndrumar de laborator se adresează studenţilor facultăţii de Utilaj Tehnologic din cadrul Universităţii Tehnice de Construcţii Bucureşti. Acesta cuprinde lucrări ce se vor efectua în cadrul orelor de laborator la disciplina Maşini şi Acţionări Electrice, oferind detalii atât în ceea ce priveşte bazele teoretice ale respectivului experiment de laborator, cât şi modul de desfăşurare a experimentului. Fiecare lucrare urmăreşte verificarea pe cale experimentală a unor noţiuni teoretice predate la curs, punctul 1. (scopul lucrării) specificând foarte clar în ce direcţie se îndreaptă cercetarea experimentală. Este necesar ca întreaga lucrare să fie privită din prisma acestui scop pe care ea şi-l propune. În acest sens, datele ce se culeg în cursul experimentului vor fi ulterior prelucrate şi în final, referatul fiecărei lucrări va prezenta nişte concluzii. Existenţa acestor concluzii este absolut necesară, ele reprezentând, de fapt exprimarea rezultatelor concrete care s-au obţinut în direcţia scopului pe care ni l-am propus încă de la început. Întrebările de la finalul fiecărei lucrări sunt, de asemenea, foarte utile pentru fixarea cunoştinţelor asimilate şi se recomandă studenţilor să le răspundă în final, după concluzii şi la aceste întrebări. Autorii: Şef lucr. dr. ing. Robert Pecsi şi Conf.univ. dr. ing. Eleonora Darie, au contribuit la traducerea documentaţiei standului de încercare de laborator a Maşinilor electrice trifazate asincrone EEM41, LUCAS NÜLLE şi au realizat redactarea îndrumarului de laborator. O contribuţie importantă în faza de corectură a lucrării a avut şi şef lucrări dr. ing. Mircea Roşca.


3

CUPRINS

Pag. Introducere............................................................................................... 2 Instrucţiuni privind normele de tehnica securităţii muncii .................................. 4 Cap. 1. Maşina Asincronă Trifazată. Prezentarea schematică a echipamentelor de laborator................................................................................ 8 Sursa de alimentare SO 3212-5U............................................................................ 9 Standul de încercare SO3636-6V (SE2663-6U/ SE2663-6V)............................................................................................................ 13 Multimetrul analogic digital S05127-1Z (S05127-1Z1, S05127-1Z7)............................................................................................................ 19 Comutator stea triunghi SO3212-2D..................................................................... 26 Cap. 2. Maşina Asincronă Trifazată. Prezentarea lucrărilor de laborator............................................................................................................ 28 Lucrarea 1 – Încercarea în gol şi în scurtcircuit a maşinii asincrone trifazate................................................................................................. 28 Lucrarea 2 – Încercarea în sarcină a motorului asincron trifazat..................................................................................................... 40 Lucrarea 3 – Pornirea maşinii asincrone trifazate............................................... 54 Lucrarea 4 – Frânarea maşinii asincrone trifazate............................................... 64 Lucrarea 5 – Compensarea puterii reactive consumate de motor. Circuitul Steinmetz. .................................................................................. 72 Bibliografie............................................................................................................ 83


4

INSTRUCŢIUNI PRIVIND NORMELE DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII

Protecţia muncii în industrie, pe şantiere şi în laboratoare face parte integrantă din procesul de muncă, instruirea privind normele de protecţia muncii şi normele de tehnica securităţii muncii fiind strict necesară pentru asigurarea unor condiţii de muncă corespunzătoare, pentru evitarea accidentelor şi îmbolnăvirilor profesionale. În laboratorul de electrotehnică, maşini şi acţionări electrice, accidentele care pot surveni în situaţia nerespectării normelor de tehnica securităţii muncii se împart în două categorii:

• Accidente de natură mecanică; • Accidente de natură electrică.

Accidentele de natură mecanică Accidentele de natură mecanică pot apărea din cauza atingerii accidentale cu o parte a corpului sau cu un obiect a părţilor aflate în mişcare ale maşinilor electrice. Efectele produse pot fi dintre cele mai grave, de la fracturi, leziuni de suprafaţă şi chiar până la pierderea vieţii. Accidentele de natură mecanică se pot evita printr-o conduită plină de bun simţ şi atenţie prin care se urmăreşte evitarea oricărui fel de contact cu părţile aflate în mişcare ale maşinilor electrice. Se va evita chiar şi apropierea excesivă de aceste părţi aflate în mişcare sau poziţionarea pe verticala acestora a mapelor sau altor obiecte. Accidentele de natură electrică Accidentele de natură electrică apar datorită trecerii curentului electric prin corpul uman şi depind de felul, intensitatea curentului, cât şi de durata şi traseul trecerii sale prin corpul uman. Efectele produse pot fi dintre cele mai grave, de la şocuri electrice (comoţii, pierderea temporară a cunoştinţei), la electrotraumatisme (arsuri, paralizii locale) sau chiar până la pierderea vieţii. Cauzale accidentelor de natură electrică pot fi:

• Atingerile directe – atingerea elementelor aflate în mod normal sub tensiune;


5

• Atingerile indirecte – atingerea unor elemente care în mod normal nu se află sub tensiune, dar ca urmare a unor defecţiuni au ajuns să prezinte totuşi un potenţial diferit de zero.

Efectele curentului electric asupra omului Factorul hotărâtor în producerea accidentelor de natură electrică îl reprezintă curentul electric care străbate corpul uman şi în special cel care străbate zona inimii. Cercetările au determinat că este mai periculos curentul alternativ de frecvenţe industriale (40 – 60 Hz) decât curentul continuu. Pericolul de electrocutare începe de la 2,5 mA în curent alternativ de 50 Hz, şi de la 10 mA în curent continuu. Efectele electrocutării sunt cu atât mai periculoase cu cât durata de trecere a curentului prin corpul uman este mai mare şi cu cât traseul urmat de curent trece mai mult prin zona inimii. Cel mai periculos traseu este cel care se închide între mâna dreaptă şi picioare. Având în vedere faptul că rezistenţa corpului, compusă din rezistenţa de contact a pielii la locul de intrare, rezistenţa internă a organismului pe traseul urmat şi rezistenţa de ieşire a curentului, are valori între 60 şi 100 kΩ, obţinem valorile pentru tensiunile periculoase în diferitele categorii de încăperi:

• În încăperi foarte periculoase – praf, umezeală, pardoseală de ciment, etc. – 12 V sunt deja periculoşi;

• În încăperi mediu periculoase tensiunile ce depăşesc 36 V sunt periculoase;

• În încăperi puţin periculoase pragul inferior al tensiunilor periculoase este de 65 V.

Măsuri de protecţie contra electrocutării Protecţia contra tensiunilor de atingere indirecte Aceste tensiuni apar în cazul defectării izolaţiei, când părţi metalice ale echipamentelor electrice, care în mod normal nu se află sub tensiune ajung sub tensiune în mod accidental. Protecţia în aceste cazuri se realizează prin instalaţii specifice:

• Legarea la pământ sau la nul a acelor părţi metalice ale echipamentelor electrice care în mod normal sub atinse de utilizator;


6

• Egalizarea potenţialelor; • Deconectarea automată a respectivelor echipamente în cazul apariţiei

unor asemenea defecţiuni; • Izolarea suplimentară de protecţie.

Protecţia contra tensiunilor de atingere directe Atingerile directe se produc în cazul în care corpul uman vine în contact cu elemente ale unei instalaţii electrice care se găsesc în mod normal sub tensiune. Măsurile de protecţie împotriva atingerilor directe sunt:

• Instruirea temeinică şi periodică a personalului în normele de tehnica securităţii muncii;

• Îngrădirea zonelor periculoase şi închiderea uşilor de acces cu chei speciale;

• Instalarea unor plăci speciale de avertizare; • Instalarea părţilor sub tensiune în locuri în mod obişnuit inaccesibile; • Afişarea instrucţiunilor de exploatare şi de corectă manipulare pentru

fiecare instalaţie electrică; • Dispunerea de panouri de protecţie şi de covoare izolante în imediata

apropiere a zonelor periculoase; • Dotarea cu echipament de protecţie a personalului de deservire.

Reguli ce se impun spre strictă respectare la efectuarea lucrărilor de laborator

• Înainte de a e efectuarea montajelor se verifică obligatoriu absenţa tensiunii la masele de lucru.

• Alimentarea montajelor se va realiza de la cea mai apropiată sursă, evitându-se legăturile peste alte mese sau montaje.

• Legăturile la bornele aparatelor se vor realiza cu atenţie pentru a nu face atingeri nedorite.

• Nu se vor utiliza conductoare care au izolaţia defectă sau care sunt defecte.

• Nu se va lucra cu aparate defecte. • Punerea sub tensiune a montajului se va face numai după verificarea

acestuia de către conducătorilor lucrării şi în prezenţa acestuia.


7

• Dacă în timpul lucrului studentul simte o acţiune oricât de mică a curentului electric în corpul său, va întrerupe lucrul şi va anunţa imediat conducătorul lucrării care va remedia situaţia înlocuind aparatele defecte.

• Aparatele electrice nu vor fi lăsate în funcţiune fără supraveghere. • Nu se permite manipularea aparatelor electrice de către persoane

care nu au fost instruite în prealabil în normele de protecţia muncii şi în modul de funcţionare a respectivelor aparate.

• Manevrarea tabloului general de distribuţie se va face numai de către personalul tehnic al laboratorului.

• Înlocuirea siguranţelor fuzibile se va face numai de către personalul tehnic al laboratorului.

• După punerea sub tensiune a montajului este interzis cu desăvârşire atingerea cu mâna sau cu oricare altă parte a corpului a una sau mai multe borne metalice ale respectivului montaj.

• Este interzis a se modifica un montaj aflat sub tensiune. • Desfacerea sau modificarea montajului se va realiza numai după

scoaterea prealabilă a acestuia de sub tensiune. • Este interzis studenţilor să înlăture orice fel de îngrădiri, plăci

avertizoare şi, în general, orice aparat sau montaj care nu intră în componenţa aparatelor utilizate la respectiva lucrare de laborator.


8

Cap. 1. MAŞINA ASINCRONĂ TRIFAZATĂ

Prezentarea schematică a echipamentelor de laborator În cele de mai jos se prezintă pe scurt echipamentul de laborator ce urmează să fie utilizat pentru desfăşurarea experimentelor practice. Figurile ce urmează prezintă aceste echipamente.

Figura 1: Standul de lucru pentru încercarea maşinii trifazate asincrone.


9

Sursa de alimentare

1. Descrierea modulului 1.1. Destinaţia modulului Modulul S03212-5U este o sursă de tensiune de alimentare în c.c., c.a. monofazat şi c.a. trifazat. Sursa de alimentare este proiectată special pentru utilizarea pe standul de maşini electrice. Dispozitivul este echipat cu următoarele borne de ieşire:

• Borne de alimentare trifazată: L1, L2, L3, N, de 4 mm; • Borne de alimentare în curent continuu variabil: 0 - 260 V c.c.,

stabilizat şi cu protecţie electronică împotriva suprasarcinii şi scurt-circuitului cu un curent de ieşire maxim reglabil, de 3 - 10 A;

• Borne de alimentare în curent continuu de tensiune constantă 210 V c.c. fixă, curent maxim de 6 A;


10

1.2. Domeniul de utilizare Sursa de alimentare pentru maşinile electrice face parte dintre-un stand complex de educaţie şi formare, conceput exclusiv pentru scopuri educaţionale, pentru a fi utilizat în şcoli, universităţi şi alte institute educaţionale, pentru predarea şi exemplificarea practică a cunoştinţelor legate de maşinile electrice şi de acţionările tehnologice. Standul de instruire este autorizat pentru a fi utilizat numai în încăperi care îndeplinesc normele locale specifice mediilor în care se desfăşoară activităţi de educaţie şi formare profesională. 1.3. Dimensiuni şi greutate

• Lăţime: aproximativ 228 mm • Înălţime: aproximativ 297 mm • Adâncime: aproximativ 130 mm • Greutate totală: aproximativ 3 kg

1.4. Condiţii de utilizare

• Umiditatea relativă maximă: 60%, fără condens • Temperatura ambiantă maximă: 350

2. Elemente de comandă şi afişare 2.1 Conexiunile şi semnificaţia acestora

C.


11

1. Comutatorul principal; 2. Borne de alimentare trifazată şi lămpile de semnalizare pentru

indicarea prezenţei tensiunii la bornele corespunzătoare; 3. Borne de intrare de comandă a opririi de siguranţă; 4. Buton rotativ de modificare a tensiunii în domeniul 0 V - 250 V; 5. Buton de pornire / oprire a sursei de curent continuu din cadrul

modulului analizat; 6. Limitare de curent, 0 A la 10 A; 7/8. Borne de alimentare în curent continuu cu tensiunea constantă de

210 V c.c., şi cu un curent maxim debitat de Imax=6 A; 9/10. Borne de alimentare în curent continuu cu tensiune variabilă în

domeniul 0-250 V c.c., cu un curent maxim debitat Imax reglabil de la 0 A la 10 A;

11. LED verde ce indică prezenţa tensiunii la bornele de alimentare în curent continuu;

12. LED roşu ce indică o eroare de funcţionare sau prezenţa unui curent ce depăşeşte valoarea maximă debitată la bornele 7,8;

13. Elemente de protecţie F1 la F3. 2.2. Funcţii 2.2.1. Întreruptorul de siguranţă Modulul este prevăzut cu un mecanism de siguranţă, de întrerupere automată a funcţionării. Astfel, în situaţia în care nu sunt conectate bornele de intrare (3), prezenţa tensiunii la bornele de ieşire a modulului de alimentare se întrerupe. Dacă în timpul funcţionării, această conexiune (3) este întreruptă, în mod neîntârziat dispare tensiunea de la bornele de ieşire. În situaţia în care nu se doreşte utilizarea acestui întreruptor de siguranţă – ceea ce nu este recomandabil – se va avea în vedere că pentru funcţionarea modulului de alimentare este necesar să se scurtcircuiteze cele două borne (3). 2.2.2. Alimentarea trifazată După ce a fost acţionat comutatorul principal, bornele de alimentare trifazată sunt puse sub tensiune iar lămpile de semnalizare corespunzătoare indică prezenţa tensiunii. 2.2.3. Tensiune de curent continuu de valoare constantă


12

Bornele 5 şi 6 pun la dispoziţia utilizatorului – după ce a fost acţionat comutatorul principal - o tensiune continuă, de valoare constantă de 210 V. Polaritatea celor două borne este următoarea:

• Borna [7]: + • Borna [8]: -

2.2.4. Tensiune de curent continuu de valoare reglabilă Tensiunea reglabilă asigurată între bornele 9 şi 10, poate fi pornită sau oprită cu ajutorul unui buton ce se acţionează prin apăsare. Cu ajutorul butonului rotativ de reglare a tensiunii (2), valoarea tensiunii poate fi modificată în domeniul 0 V - 250 V. Tensiunea de ieşire este stabilizată şi este astfel în mare măsură independentă de sarcină. Polaritatea celor două borne este următoarea:

• Borna [9]: + • Borna [10]: -

2.2.5. Circuitele electronice de protecţie În plus, faţă de elementele de protecţie F1, F2 şi F3 (13) menţionate anterior, tensiunea de ieşire de la bornele 9 şi 10 este, de asemenea, protejată de un circuit de protecţie electronic. În situaţia în care este depăşită valoarea Imax stabilită cu ajutorul butonului rotativ (6), se activează imediat circuitul intern de protecţie, care limitează curentul, la valoarea setată şi se aprinde LED-ul roşu (12). Imediat ce curentul Imax

• Se dezactivează întreruptorul de siguranţă.

coboară sub valoarea setată, LED-ul roşu (12) se stinge automat. În cazul în care curentul maxim setat este depăşit pentru o perioadă de timp mai îndelungată, circuitul de protecţie deconectează prezenţa tensiunii la bornele de ieşire 9 şi 10. În această situaţie LED-ul roşu luminează intermitent. După ce eroarea a fost corectată, dispozitivul poate fi pornit din nou. 3. Punerea în funcţiune Se presupune că înainte de punerea în funcţiune a modulului de alimentare electrică, a fost realizată şi verificată în mod corespunzător schema de montaj. Pentru punerea în funcţiune se va proceda după cum urmează:

• Se conectează sursa de alimentare la reţea printr-un cablu şi un conector corespunzător, disponibile în partea din spate a panoului.

• Se va acţiona comutatorul principal (1).


13

Modulul de comandă al sarcinii active SO3636-6V

1. Descrierea modulelor 1.1. Destinaţia Modulul de comandă al sarcinii active este un sistem de testare universal, pentru încercarea maşinilor şi acţionărilor electrice. Echipamentul se distinge prin următoarele caracteristici:

• Asigură funcţionarea în patru-cadrane – acoperirea tuturor regimurilor de funcţionare ale maşinii electrice încercate prin intermediul sarcinii active comandate;

• comanda în cuplu sau în turaţie a sarcinii active; • simularea unei sarcini anume prin comanda computerizată a

sistemului; • amplificator integrat, cu izolare galvanică, pentru măsurări de curent

şi tensiune; • afişarea digitală a turaţiei şi a cuplului; • monitorizare termică a maşinii testate: • suport pachet software pentru comanda prin intermediul

calculatorului. 1.2. Domeniul de utilizare Standul de încercare cu sarcină activă este un sistem de instruire conceput exclusiv pentru scopuri educaţionale, pentru a fi utilizat în şcoli, universităţi şi alte institute educaţionale pentru predarea şi demonstrarea practică a cunoştinţelor şi materiilor legate de maşinile electrice şi de acţionările acestora.


14

Pentru utilizarea corespunzătoare a acestui stand de încercare este absolut necesară cunoașterea bazelor teoretice re feritoare la acţionarea maşinilor electrice. Sistemul de instruire este autorizat, numai pentru a fi utilizat numai în camere încăperi care îndeplinesc reglementările normele locale specifice mediilor în care se desfăşoară activităţi de educaţie şi formare profesională. 1.3. Dimensiuni şi greutate Servofrâna (sarcina activă)

• Lăţime: aproximativ 460 mm • Înălţime: aproximativ 290 mm • Adâncime: aproximativ 320 mm • Greutate totală: aproximativ 22 kg

Panoul de comandă a sarcinii active

• Lăţime: aproximativ 460 mm • Înălţime: aproximativ 290 mm • Adâncime: aproximativ 320 mm • Greutate totală: aproximativ 22 kg.

1.4. Condiţii de mediu ambiant

• Umiditatea relativă maximă: 60%, fără condens • Temperatura maximă a mediului ambiant: 350

1.5. Descrierea elementelor componente ale modulului Modulul de comandă al sarcinii active este alcătuit din următoarele:

C

• blocul de comandă; • sarcina activă sau servofrâna; • cablu USB; • software ActiveServo.

De asemenea, pentru realizarea experimentelor sunt necesare şi următoarele:

• maşina electrică supusă încercărilor; • sursa de alimentare, precum şi întrerupătoare şi rezistoare adecvate; • cuplaj între dispozitivul supus încercărilor şi sarcina activă


15

2. Elementele de comandă şi de afişaj 2.1. Vedere din faţă

1. Afişaj digital pentru cuplul (momentul) maşinii aflate în testare; 2. Afişaj digital pentru turaţia maşinii aflate în testare; 3. Afişaj digital a modului curent de comandă selectat; 4. Afişaj cu 4 cadrane ce indică în mod grafic cadranul din graficul

caracteristicii mecanice cuplu – turaţie, în care funcţionează maşina aflată în testare;

5. Butoane pentru schimbarea modului de comandă sarcinii active prin intermediul căreia se realizează încercarea maşinii testate. Modul de comandă poate fi modificat, numai atunci când echipamentul este oprit (a fost acţionat butonul "OFF"). În cazul în care nu se utilizează un calculator pentru comanda sistemului, numai următoarele opţiuni sunt selectabile: "Comandă în cuplu (moment)", "Comandă în turaţie" şi "Comandă în turaţie cu sincronizare". Când se utilizează un calculator pentru comanda sistemului, echipamentul comută automat în modul PC.

6. Buton rotativ pentru setarea valorii cuplului sau a turaţiei (în funcţie de modul de comandă ales).

7. "RUN"- butonul care determină pornirea comenzii sarcinii active în modul de comandă selectat anterior (indicat de ledul corespunzător).

8. "OFF" – buton de întrerupere a comenzii sarcinii active.


16

9. Port USB pentru conectarea la un PC. 10 a. Alimentare pentru maşina aflată în testare. 10 b. Conexiuni pentru maşina aflată în testare.

Legăturile servesc pentru măsurarea curentului şi a tensiunii (Is,max=10A; Irms.max=7A; Us.max=600V; Urms.max=400V). Intrările se vor conecta după cum urmează:

Tensiunea este măsurată între bornele L1/DC+ şi L3/N/DC-. Curentul este măsurat între L1/DC+(IN) şi L1

1. Înainte de a pune în funcţiune Modulul de comandă al sarcinii active pentru încercarea maşinii electrice studiate, maşina şi dispozitivul său

/DC+(OUT). 11. Conexiune pentru protecţia termică a maşinii aflate în testare. Dacă

maşina se supraîncălzeşte, întreruptorul este declanşat şi sarcina activă se deconectează. Astfel maşina supusă încercării este lăsată să funcţioneze fără sarcină pentru răcire.

12. Întreruptor cu contact flotant (sarcină maximă 230V; 1 A). Acest întreruptor serveşte pentru a deconecta alimentarea electrică atunci când capacul arborelui maşinii nu este poziţionat corespunzător. Acesta are scopul de protecţie a utilizatorilor. Contactul este închis atunci când capacul arborelui este la locul lui.

13. Întrerupătorul de alimentare pentru pornirea şi oprirea blocului de comandă.

14. Sincronizarea intrărilor pentru efectuarea manuală sau automată a sincronizării cu frecvenţa reţelei. Intrările sunt proiectate pentru o gamă largă de tensiuni de intrare, de la 24 V până la 230 V (c.a. sau c.c.).

15. Ieşirile de tensiune analogică ce servesc pentru a reprezenta turaţia sau cuplul pe afişajul digital corespunzător.

3. Punerea în funcţiune


17

de comandă trebuie să fie cablate corect şi integral, conform schemei de montaj.

2. Se va fixa capacul arborelui cu ajutorul şuruburilor sau se va verifica fixarea acestuia în poziţia corespunzătoare. Menţionăm din nou că în cazul în care capacul de protecție al arborelui nu este fixat în mod corespunzător, sarcina activă nu poate fi utilizată pentru comanda maşinii electrice ce se doreşte a fi supusă încercărilor şi apare un mesaj de eroare: Err xxx1.

3. Dacă maşina supusă încercărilor şi sarcina activă sunt conectate la unitatea de comandă, împreună cu contactul de protecţie termică, se poate activa tensiunea de alimentare pentru cele două dispozitive. Dacă protecţia termică nu este conectată sau dacă a fost configurată incorect, apare un mesaj de eroare: Err xxlx.

4. Se porneşte unitatea de comandă. Durează aproximativ 30 s până când echipamentul este pregătit pentru utilizare. Finalizarea etapei de iniţializare este indicată de prezenţa pe afişaj a unui simbol de forma unei bare pline.

5. Se setează modul de comandă dorit (de ex. „TORQUE CONTROL” – Comandă în cuplu).

6. Servofrâna se activează prin intermediul butonului "RUN", de pe partea din faţă a blocului de comandă.

7. În funcţie de modul de comandă selectat, cuplul necesar sau turaţia pot fi reglate cu ajutorul butonului rotativ.

8. La dezactivare, mai întâi trebuie să fie oprită servofrâna cu ajutorul butonului "OFF" de pe unitatea de comandă, apoi se întrerupe alimentarea maşinii supuse încercării.

9. Toate dispozitivele pot fi apoi oprite. 4. Moduri de comandă de bază 4.1. Modul de Comandă în cuplu (Torque Control) Acest mod de comandă permite simularea unei sarcini având un anume cuplu rezistiv, cuplu care este variabil prin acţionarea butonului rotativ corespunzător. Acest mod de comandă este ideal pentru realizarea încercărilor în sarcină, unde se urmăreşte variaţia sarcinii şi testarea comportamentului maşinii electrice supuse la diferite sarcini. Valoarea prestabilită pentru cuplu este setată cu ajutorul butonului rotativ (8). Valoarea curentă a cuplului este afişată mereu pe afişajul digital cu cristale lichide de pe panou.


18

Butonul STOP (OPRIRE) poate fi utilizat pentru a opri sarcina activă. După aceasta sarcina activă va rămâne cuplată pe arborele maşinii testate şi se va roti (partea sa de rotor) împreună cu acest arbore dar fără a mai aplica un cuplu rezistent, aşa cum se întâmpla atunci când sarcina activă era pornită. 4.2. Modul de Comandă în turaţie (Speed Control) Acest mod de comandă permite testarea maşinilor electrice în toate cele patru cadrane, prin variaţia turaţiei arborelui comun al maşinii şi al sarcinii active. Aşadar în acest caz nu se impune maşinii testate un anume cuplu rezistent ci o anumită turaţie, reglabilă, de asemenea, din butonul rotativ (8). Domeniul în care se poate seta turaţia este de:

-4000 rot/min - +4000 rot/min. Şi în acest caz, valoarea curentă a turaţiei este afişată pe afişajul digital cu cristale lichide, iar butoanele RUN şi, respectiv STOP servesc pentru activarea comenzii în turaţie şi, respectiv pentru dezactivarea acesteia. 4.3. Modul de sincronizare Acest mod permite servofrânei să fie sincronizate cu reţeaua, fie manual, fie automat. În acest mod, servofrâna funcţionează cu ajutorul intrărilor utilizate în modul comandă în turaţie sau comandă în cuplu. 4.4. Modul PC Atunci când la sistem este conectat un calculator, iar aplicaţia software "ActiveServo" este pornită, echipamentul comută automat în modul PC şi literele PC apar pe afişaj. În această situaţie devin inactive butoanele de selecţie a modurilor de comandă şi butonul rotativ de comandă a valorilor parametrilor încercării maşinii, aceste valori şi moduri de comandă şi încercare fiind acum setate din calculatorul conectat. Butoanele RUN şi STOP funcţionează ca în celelalte moduri de comandă.


19

Multimetrul analogic-digital S05127-1Z

1. Descrierea modulelor 1.1. Destinaţia Multimetrul analogic-digital S05127-1Z este un instrument de măsură special conceput pentru utilizarea cu maşini electrice şi în domeniul electronicii de putere şi al acţionării tehnologice. Acesta combină funcţiile de ampermetru, voltmetru, wattmetru şi cosfimetru într-un singur instrument. De asemenea, instrumentul este protejat împotriva supratensiunii. 1.2. Domeniul de utilizare Multimetrul analogic digital este un aparat de măsură conceput exclusiv pentru scopuri educaţionale, pentru a fi utilizat în şcoli, universităţi şi alte institute educaţionale. Aparatul este autorizat pentru a fi utilizat numai în camere care îndeplinesc reglementările locale pentru educaţie şi formare profesională. 1.3. Dimensiuni şi greutate

• Lăţime: aproximativ 228 mm • Înălţime: aproximativ 297 mm • Adâncime: aproximativ 60 mm • Greutate totală: aproximativ 1,3 kg


20

1.4. Date tehnice Tensiunea maximă măsurabilă: 600 V valoare efectivă (true RMS) Tensiunea maximă de lucru: 600 V valoare efectivă (true RMS) (raportată la pământ) Curentul maxim măsurabil: 20 A valoare efectivă (true RMS) Limita de supraîncărcare: 150 A pentru maximum 20 ms Clasa de precizie a echipamentului: 1 Domenii de măsurare:

Valoarea maximă măsurată pe domeniu

Rezoluţie

Valoarea minimă

măsurabilă

Rezistenţa de

intrare

Tensiune 30 V 10 mV 20 mV

10 MΩ 300 V 100 mV 200 mV 600 V 100 mV 400 mV

Curent 1 A 10 mA 20 mA

< 2mΩ 10 A 10 mA 180 mA 20 A 10 mA 360 mA

Interfeţe: RS232, USB Afişaj: 5,7” STN-TFT monocrom, 320 x 240 pixeli 1.5. Condiţii de utilizare

• Umiditatea relativă maximă: 60%, fără condens • Temperatura ambiantă maximă:350

2. Elemente de comandă şi afişare 2.1 Conexiunile şi semnificaţia acestora

C.


21

1. Comutatorul principal; 2. Bornă de intrare tensiune; 3. Bornă de intrare curent; 4. Bornă de ieşire comună pentru măsurările de tensiune şi de curent; 5. Butoane pentru selectarea mărimilor măsurate care se doresc a fi

afişate; 6. Şuruburi de reglare pentru contrastul şi luminozitate a afişajului; 7. Buton rotativ pentru selectarea valorii măsurate şi pentru comanda

meniului; 8. Butonul de setare; 9. Butonul de mărire; 10. Buton A/D (de selectare analog-digital); 11. Porturi USB şi RS232 pentru conectarea unui PC. Instrumentul este pregătit pentru efectuarea de măsurări de îndată ce tensiunea de reţea este conectată. Afişajul indică sigla Lucas-Nulle. Pentru a afişa o măsurare, se va apăsa butonul [5] corespunzător respectivei mărimi. Măsurarea corespunzătoare sa va afişa în urma apăsării butonului corespunzător sub forma de o valoare numerică cu semn. O a doua apăsare pe buton va şterge valoarea mărimii respective de pe afişaj. Se pot afişa simultan până la 4 mărimi măsurate, selectabile prin intermediul butoanelor [5] corespunzătoare. Când este selectată o a 5-a mărime măsurată, valoarea anterioară va fi înlocuită cu noua valoare selectată. Selectarea tipului de măsurare Multimetrul poate fi utilizat pentru următoarele moduri de măsurare (Modul 1):

• Valoare efectivă (RMS) • Media aritmetică (Medie) • Valoarea medie redresată (Medie) • Valoare vârf-vârf.

Setarea implicită, care se activează automat după pornirea aparatului de măsură este cea de măsurare a valorii efective. Pentru a modifica această setare se va utiliza butonul [8], ceea ce va determina afişarea următorului meniu:


22

Sunt indicate setările prezente pentru Modul 1, Modul 2 şi modul de afişare. Pentru a modifica setările pentru tipul de măsurare se va utiliza butonul rotativ [7] pentru a selecta, de exemplu, linia de Modul 1 şi apoi se va apăsa butonul de selecţie. În consecinţă se va afişa următorul meniu:

Modul de măsurare dorit se selectează tot prin utilizarea butonului rotativ, iar selecţia se confirmă prin apăsarea butonului de selecţie. Setarea domeniului de măsurare Există 3 domenii de măsurare disponibile pentru fiecare măsurare de tensiune şi de curent. Aparatul de măsurare permite şi selecţia automată a domeniului de măsurare, această funcţie fiind activă în mod implicit la pornirea aparatului. Domeniile de măsurare de putere, sunt determinate ca produsul domeniilor selectate pentru măsurarea de tensiune şi curent şi nu pot fi modificate. Pentru a modifica domeniul de măsură pentru tensiune şi curent, se apasă mai întâi butonul corespunzător [5]. Apoi, cu comutatorul rotativ [7], se selectează valoarea corespunzătoare dorită. Selecţia este indicată de o bară neagră la dreapta sau sub valoarea măsurată. Apoi se apasă butonul [8] şi aparatul va afişa unul din următoarele meniuri:


23

Se selectează domeniul necesar cu ajutorul butonului rotativ şi se confirmă setarea cu butonul [8]. Comutarea între afişarea analogică şi digitală Valorile măsurate pot fi afişate ca valori digitale (numerice) sau ca valori analogice (ca un aparat cu ac indicator). Pentru a modifica modul de afişare pentru toate valorile măsurate, se apasă butonul - A/D [10]. Dacă se doreşte schimbarea modului de afişare numai pentru o anumită mărime măsurată (adică se doreşte o afişare mixtă), atunci se selectează mai întâi mărimea măsurată corespunzătoare cu ajutorul butonului rotativ [7] şi apoi se apasă butonul - A/D. Dacă butonul - A/D este apăsat în timp ce este afişat modul mixt şi mărimea dorită nu a fost selectată, atunci toate valorile măsurate vor fi afişate ca valori digitale. Utilizarea funcției SIZE (Dimensiune) Funcţia de dimensiune - SIZE este utilizată pentru a afişa o singură mărime măsurată pe un ecran întreg, fără necesitatea suprimării celorlalte valori individuale. Acest lucru poate fi util, de exemplu, în timpul unei demonstraţii, când o anumită mărime măsurată necesită unele explicaţii. Se selectează mărimea respectivă cu ajutorul butonului rotativ [7] şi apoi se apasă butonul [9]. Mărimea măsurată va umple întreaga zonă de afişaj şi textul "SIZE" va apărea în partea stânga-sus a afişajului. Dacă butonul SIZE este apăsat din nou, se va comuta pe modul de afişare anterior, iniţial. Schimbarea modului de afişare Aparatul prezintă posibilitatea de setare a modului de funcţionare a afişajului. Selecţia poate fi făcută între afişarea cu caractere negre pe fundal alb şi afişarea cu caractere albe pe un fundal negru. Pentru a modifica modul de afişare, se apasă mai întâi butonul [8], ceea ce va determina apariţia următorului meniu:


24

Cu ajutorul butonului rotativ [7], se selectează linia de meniu referitoare la afişaj: „Display: pos.” Şi se apasă apoi butonul de confirmare [8] pentru modificarea modului de afişare – în acest exemplu se va trece din modul de afişare „pozitiv” (cu caractere negre pe fundal alb) la el „negativ” (cu caractere negre pe fundal alb). Reglarea luminozităţii şi a contrastului Luminozitatea şi contrastul sunt reglate implicit din fabrică pentru a asigura performanţa optimă. Totuşi, dacă este necesar, este posibilă modificarea acestor setări. Pentru aceasta, se introduce o mică şurubelniţă în orificiul corespunzător [6]. Orificiile sunt etichetate cu simboluri:

3. Exemple de utilizare: 3.1. Măsurări ale mărimilor electrice corespunzătoare unei sarcini, într-un circuit de c.a. sau de c.c.:

pentru luminozitate, şi pentru afişarea contrastului.


25

3.2. Măsurări ale mărimilor electrice corespunzătoare unei sarcini legate pe una dintre cele trei faze ale unui circuit trifazat: 3.2.1. Conexiune stea:

3.2.2. Conexiune triunghi:


26

Comutatoarele S03212-1W, S03212-2D, S03212-2H, S03212-2K 1. Descrierea modulelor: SO3212-2D, SO3212-1W, SO3212-2H, SO3212-2K 1.1. Domeniul de utilizare Comutatoarele descrise sunt concepute exclusiv pentru scopuri educaţionale, pentru a fi utilizate în şcoli, universităţi şi alte institute educaţionale pentru predarea maşinilor electrice/acţionărilor tehnologice. Sistemul de instruire este autorizat, numai pentru a fi utilizat în camere care îndeplinesc reglementările locale pentru educaţie şi formare profesională. 1.2. Date tehnice SO3212-1W - Întreruptor tetrapolar simplu

• Poziţionarea comutatorului: 0-1 (buton rotativ) • Valori nominale de contact: 660 V, 12 A • Intrări/Ieşiri: borne protejate, de 4 mm • Lăţime: 114 mm aproximativ • Înălţime: 297 mm aproximativ • Adâncime: 140 mm aproximativ • Greutate totală: 0,8 kg aproximativ

SO3212-2D - Comutatorul stea-triunghi

• Poziţionarea comutatorului: 0-stea-triunghi (buton rotativ) • Valori nominale de contact: 660 V, 12 A max • Intrări/Ieşiri: borne protejate, de 4 mm


27

• Lăţime: 114 mm aproximativ • Înălţime: 297 mm aproximativ • Adâncime: 140 mm aproximativ • Greutate totală: 0,8 kg aproximativ

1.4 Condiţii de utilizare

• Umiditatea relativă maximă: 60%, fără condens • Temperatura ambiantă maximă: 350 C.


28

Cap. 2. Maşina Asincronă Trifazată. Prezentarea lucrărilor de laborator

LUCRAREA 1 – ÎNCERCAREA ÎN GOL ŞI SCURTCIRCUIT A

MAŞINII ASINCRONE TRIFAZATE 1. Scopul lucrării

• Identificarea bornelor motorului şi punerea în funcţiune a maşinii trifazate în regim motor, alimentând-o de la o reţea electrică trifazată;

• Identificarea datelor nominale ale motorului, înscrise pe plăcuţa de identificare a acestuia;

• Punerea motorul în funcţiune în conexiunile stea şi triunghi ale statorului acestuia;

• Identificarea diferenţelor dintre conexiunile stea şi triunghi ale statorului;

• Realizarea încercării în gol a motorului asincron trifazat; • Realizarea încercării în scurtcircuit a motorului asincron trifazat; • Determinarea curentului de mers în gol, a puterii de mers în gol, a

tensiunii de scurtcircuit şi a puterii de scurtcircuit a motorului asincron trifazat;

• Trasarea caracteristicilor de mers în gol ale motorului asincron trifazat;

• Trasarea caracteristicilor de scurtcircuit ale motorului asincron trifazat;

• Determinarea parametrilor schemei echivalente în „T” a motorului asincron trifazat.

2. Baze teoretice Prin încercările în gol şi în scurtcircuit ale motorului asincron trifazat se obţin o serie de informaţii utile despre motor, care, prelucrate, permit determinarea printre altele şi a parametrilor schemei echivalente în „T”. Această schemă echivalentă este prezentată în figura 1.1.


29

Figura 1.1.: Schema electrică echivalentă în „T” a motorului asincron trifazat.

La calcule, se va avea în vedere faptul că, tensiunea de pe înfăşurarea motorului depinde de conexiunea statorului acesteia. Astfel, pentru conexiunea stea tensiunea de pe înfăşurare este tensiunea de linie a reţelei împărţită la 3 :

31linie

fazăU

UU == (1.1)

Pentru conexiunea statorică triunghi, tensiunea de pe o înfăşurare a statorului este chiar egală cu tensiunea de linie a reţelei, adică:

linieUU =1 (1.2) De asemenea, se va avea în vedere faptul că în cazul conexiunii statorice stea, curentul de fază este egal cu cel de linie ( linieII =1 ), măsurat pe standul de lucru, în timp ce în cazul conexiunii statorice triunghi, curentul de fază

este de 3 ori mai mică decât cel de linie, măsurat pe stand ( linieII ⋅=3

11 ).

În cazul încercării în gol, având în vedere că sarcina de la arbore este nulă, curentul absorbit la tensiune nominală va avea cea mai mică valoare posibilă, deci în cazul acestei încercări tensiunea se poate urca până la tensiunea nominală, înscrisă pe plăcuţa de identificare a motorului asincron trifazat. În aceste condiţii, rotorul se roteşte liber. Datorită faptului că puterea mecanică transmisă sarcinii este nulă (în această situaţia la arborele maşinii nefiind legată nicio sarcină), maşina dezvoltă în acest regim un


30

cuplu electromagnetic foarte mic, egal cu cuplul corespunzător pierderilor mecanice. Rezultă că alunecarea este foarte mică, rotorul învârtindu-se cu o turaţie foarte apropiată de turaţia de sincronism. Punctul de funcţionare va fi foarte aproape de punctul care corespunde pentru 0=s şi, deci raportul

sR '2 tinde la infinit. În această idee, se poate neglija curentul rotoric, care

este foarte mic, considerându-se circuitul rotoric deschis. Astfel, schema electrică se simplifică în modul ilustrat în figura 1.2.

Figura 1.2.: Schema electrică echivalentă în „T” a motorului asincron trifazat la

încercarea în gol. Puterea absorbită de la reţea la încercarea gol acoperă pierderile în fier statorice, pierderile Joule în înfăşurările statorului şi pierderile mecanice. Astfel:

mecFe pIRpP ++= 20110 3 (1.3)

În relaţia (1.3) pierderile prin efect Joule sunt mici în comparaţie cu celelalte (datorită curentului de mers în gol mic în comparaţie cu nI1 ), astfel încât se pot neglija, obţinându-se:

mecFe ppP += 10 (1.4)

În regim de rotaţie sincronă ideală (s = 0), care nu se poate realiza decât prin intervenţie din exterior (în sensul că rotorul maşinii asincrone este rotit cu un motor auxiliar cu turaţia sincronă), curentul rotoric este nul şi maşina asincronă nu dezvoltă cuplul electromagnetic necesar acoperirii pierderilor mecanice, acesta fiind dezvoltat de motorul auxiliar. În această situaţie, pierderile în fierul statoric sunt acoperite de către reţeaua de alimentare electrică a maşinii asincrone şi 10 FepP ≅ .


31

Pentru marea majoritate a maşinilor asincrone, la turaţii în apropierea celei de sincronism, se poate considera 1Femec pp = şi, în aceste condiţii, pierderile mecanice şi respectiv pierderile în fierul statoric reprezintă fiecare, jumătate din puterea absorbită de la reţea. În cazul încercării în scurtcircuit rotorul este împiedicat să se rotească (se calează rotorul maşinii), iar motorului i se aplică o tensiune mai mică decât cea nominală. În acest regim de funcţionare, alunecarea este unitară, deoarece turaţia este nulă, iar dacă s-ar alimenta maşina cu tensiunea nominală pe fază, curentul absorbit ar fi foarte mare şi, în consecinţă ar fi pusă în pericol maşina. Pentru a se evita o astfel de situaţie se aplică o tensiune variabilă treptat, de la valoarea zero până la o valoare scU1 , astfel încât curentul absorbit pe o fază a statorului să crească până la valoarea curentului nominal. În acest caz, la fel ca şi la transformatorul electric în scurtcircuit, şi curentul rotoric atinge o valoare egală cu valoarea sa nominală. La încercarea în scurtcircuit, având în vedere faptul că alunecarea maşinii este unitară (rotor calat, turaţie nulă, deci alunecare unitară) şi că

222 '

1'' RR

sR

== are valori cu cel puţin două ordine de mărime mai mici decât

mR , se poate aproxima schema echivalentă în modul următor:

Figura 1.3.: Schema electrică echivalentă în „T” a motorului asincron trifazat la

încercarea în scurtcircuit. Curentul absorbit de motor este proporţional cu tensiunea, atât în cazul încercării în scurtcircuit de laborator (prima parte a ecuaţiei (1.5), cât şi în cazul fenomenului de scurtcircuit accidental, care se produce la tensiune nominală (partea a doua a ecuaţiei (1.5):

( ) ( )sc

n

n

sc

IU

IU

XXjRR1

1

1

12121 '' ==+⋅++ (1.5)


32

În acest caz, puterea absorbită de la reţea la încercarea în scurtcircuit acoperă pierderile Joule în înfăşurările statorului şi ale rotorului. Dacă curentul de scurtcircuit este egal cu curentul nominal, atunci pierderile la încercarea în scurtcircuit corespund pierderilor la sarcină nominală în înfăşurări.

2222

21121 3'33 scscnnCuCusc IRIRIRppP =+=+= (1.6)

3. Modul de experimentare Se vor completa datele nominale ale motorului, citite de pe plăcuţa de identificare în următorul tabel: Puterea nominală Pn 370 W : Tensiunea nominală în conexiune stea UN 690 V : Tensiunea nominală în conexiune triunghi Un 400 V : Curentul nominal în conexiune stea I1n 0,55 A : Curentul nominal în conexiune triunghi I1n 0,95 A : Factorul de putere ϕcos : 0,84 Turaţia nominală nN 2800 rotaţii/minut : Frecvenţa tensiunii de alimentare f1 50 Hz :

Tabelul 1.1.: Datele nominale ale motorului asincron trifazat. Î: Care este tensiunea de fază maximă la care se poate supune înfăşurarea statorică a maşinii? Ufază = 400 V. Se realizează mai întâi circuitul din figura 1.4.

• Se selectează din comanda regimurilor de funcţionare ale sarcinii „Torque Control” – Control în moment;

Punerea în funcţiune a motorului asincron trifazat în conexiune stea Setări necesare:

• Se pune motorul în funcţiune şi se urmăreşte reacţia acestuia; • Se încetineşte cu ajutorul frânei cuplate pe arbore turaţia motorului

până la turaţia nominală;


33

• Se măsoară tensiunea şi curentul de fază cu un voltmetru şi un ampermetru, conectate în mod corespunzător.

Care sunt valorile citite ? Tensiunea de fază: 226 V Curentul de fază: 0,31 A

Figura 1.4.: Schema de montaj a motorului asincron trifazat cu statorul în conexiune stea.


34

În figura 1.5, se prezintă diagrama de cablare pe stand a motorului asincron trifazat, cu statorul în conexiune stea.

Figura 1.5.: Diagrama de cablare pe stand a motorului asincron trifazat cu statorul în

conexiune stea. Punerea în funcţiune a motorului asincron trifazat în conexiune triunghi Se realizează apoi circuitul din figura 1.6, cablând de data aceasta motorul asincron trifazat în conexiune triunghi.


35

Figura 1.6.: Schema de montaj a motorului asincron trifazat cu statorul în conexiune triunghi.

În figura 1.7, se prezintă diagrama de cablare pe stand a motorului asincron trifazat, cu statorul în conexiune triunghi.


36

Figura 1.7.: Diagrama de cablare pe stand a motorului asincron trifazat cu statorul în

conexiune triunghi. Setări necesare:

• Se selectează din comanda regimurilor de funcţionare ale sarcinii „Torque Control” – Control în moment;

Pentru realizarea experimentului se va proceda, după cum urmează:

• Se pune motorul în funcţiune şi se urmăreşte reacţia acestuia; • Se încetineşte cu ajutorul frânei cuplate pe arbore rotaţia motorului

până la turaţia nominală; • Se măsoară tensiunea şi curentul de fază cu un voltmetru şi un

ampermetru, conectate în mod corespunzător. Care sunt valorile citite ? Tensiunea de fază: 392 V Curentul de fază: 0,55 A


37

U

Încercarea în gol a motorului asincron trifazat Se revine la montajul din figura 1.4. Se fixează sarcina activă cuplată pe arborele motorului, la sarcină nulă – modul de comandă în cuplu (Torque Control) şi se selectează din butonul rotativ de pe panou valoarea „0” a cuplului sarcinii - şi se efectuează mai multe citiri, crescând gradat tensiunea de la valoarea 0 până la valoarea sa nominală, citită de pe plăcuţa de identificare a motorului. Datele citite, se completează în tabelul 1.2.:

1 I [V] 1 P [A] 1 [W] 0 0 0

U1n I = 10 P = 10 = Tabelul 1.2.: Măsurări pentru încercarea în gol a motorului asincron trifazat.

scU1

Încercarea în scurtcircuit a motorului asincron trifazat De această dată, la montajul din figura 1.4., se fixează sarcina, frâna cuplată pe arborele motorului la sarcină infinită, care să caleze rotorul – fapt care se realizează prin selecţia modului de comandă în turaţie (Speed Control) şi a valorii nule a turaţiei de pe panoul sarcinii active - şi se efectuează mai multe citiri, crescând gradat tensiunea de la valoarea 0 până la valoarea

, ce se obţine, atunci când curentul este nominal. Datele citite se completează în tabelul 1.3.:

U1 I [V] 1 P [A] 1 [W] 0 0 0

U1sc I = 1n P = 1sc = Tabelul 1.3.: Măsurări pentru încercarea în scurtcircuit a motorului asincron trifazat.


38

4. Prelucrarea datelor experimentale Din tabelele de măsurări, se trasează graficele caracteristicilor de mers în gol ( )1010 UfI = şi ( )1010 UfP = şi de scurtcircuit ( )scsc UfI 11 = şi ( )scsc UfP 11 = . Se calculează din rezultatele ultimelor rânduri de tabel, din tabelele 1.2. şi 1.3., parametrii schemei echivalente în „T” a motorului. Folosind figurile 1.2 şi 1.3, se scriu expresiile puterii pentru a afla rezistenţele circuitelor, ale impedanţei din legea lui Ohm şi se calculează apoi din triunghiul impedanţelor, şi reactanţele celor două circuite. Pe cele trei faze puterea de mers în gol:

( ) 2010 3 fm IRRP ⋅+⋅= (1.7)

iar legea lui Ohm:

( ) ( )212

11

mmof

n XXRRIU

+++= (1.8)

Din aceste două relaţii, se deduce:

20

01 3 f

m IPRR =+ . (1.9)

Şi

2

20

0

2

0

11 3

−

=+

ff

Nm I

PIUXX . (1.10)

Valoarea lui I0f

21

21 3'

nf

sc

IPRR =+

se va determina ţinând cont de indicaţiile de mai sus, referitoare la raportul dintre curentul de fază şi cel măsurat în funcţie de conexiunea statorică. La încercarea în scurtcircuit, în mod similar, se obţin relaţiile:

(1.11)

2

21

2

121 3'

−

=+

Nf

sc

Nf

scf

IP

IU

XX . (1.12)


39

Valorile lui I1Nf şi ale lui Uscf

...1 =R

se vor determina ţinând cont de indicaţiile de mai sus, referitoare la raportul dintre curentul de fază şi cel măsurat şi respectiv între tensiunea de pe faza receptorului trifazat şi tensiunea de linie măsurată pe stand în funcţie de conexiunea statorică. Schema electrică echivalentă are 6 parametrii. Pe lângă cele patru relaţii (1.9. – 1.12.) mai sunt necesare două, pentru rezolvarea sistemului de şase ecuaţii, cu şase necunoscute. Aceste două relaţii sunt:

(1.13) '21 XX = (1.14)

unde valoarea rezistenţei de fază statorice R1

Care dintre următoarele afirmaţii sunt adevărate ?

se determină fie direct, prin măsurare cu un ohmmetru, fie indirect, cu ajutorul legii lui Ohm, măsurând tensiunea continuă aplicată unei înfăşurări de fază statorice şi curentul rezultat prin aceasta. Cu ajutorul ecuaţiilor prezentate, se calculează şi pierderile în cupru statorice şi rotorice. Se va completa următorul tabel (1.4), pe baza observaţiilor studentului:

Adevărat Fals Încercarea în gol presupune funcţionarea motorului asincron trifazat cu circuitul rotoric deschis.

DA

În conexiunea stea curentul de fază este mai mic. DA Încercarea în scurtcircuit se realizează la tensiunea nominală a motorului.

DA

Puterea măsurată în cazul încercării în gol aproximează pierderile în cuprul motorului.

DA

În practică, motoarele asincrone trifazate sunt operate numai în conexiune stea.

DA

Tabelul 1.4.: Observaţii individuale cu privire la încercările în gol şi scurtcircuit ale motorului asincron.


40

LUCRAREA 2 – ÎNCERCAREA ÎN SARCINĂ A MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT

1. Scopul lucrării

• Efectuarea încercării în sarcină a unui motor asincron trifazat; • Trasarea caracteristicilor motorului, pe baza rezultatelor culese.

2. Baze teoretice Vom prezenta în cele ce urmează o descriere teoretică a principalelor caracteristici ale motorului asincron trifazat.

)(sfM =a. Caracteristica cuplului electromagnetic Pentru a determina ecuaţia acestei caracteristici, se pleacă de la expresia pierderilor de putere în înfăşurările rotorice:

12 Ω⋅⋅=⋅= MsPspCu δ (2.1)

de unde se obţine pentru momentul electromagnetic al motorului:

.''3

1

222

1

2

Ω⋅⋅⋅

=Ω⋅

=s

IRspM Cu

(2.2)

Din schema echivalentă a motorului, curentul 2'I , se poate exprima sub forma:

( ),

''''

212

1

1

21

12

XcXjs

RcR

UZcZ

UI⋅+⋅+

⋅+

−=⋅+

−=

(2.3)

de unde pătratul modulului său, se deduce a fi:

( )221

22

1

212

2

'''

XcXs

RcR

UI⋅++

⋅+

=

(2.4)

Introducând această expresie în ecuaţia (2.2), se obţine pentru moment:


41

( ).

'''3

221

22

1

21

1

2

1

2

XcXs

RcR

Us

RspM Cu

⋅++

⋅+

⋅Ω⋅⋅

=Ω⋅

=

(2.5)

Se observă din ecuaţia obţinută, că momentul electromagnetic al motorului asincron depinde de:

• rezistenţa înfăşurărilor rotorice 2'R ; • tensiunea de alimentare 1U ; • alunecarea s .

Pentru a stabili valoarea alunecării corespunzătoare cuplului maxim, se derivează expresia acesteia în raport cu alunecarea şi derivata obţinută se egalează cu zero. Astfel se obţine alunecarea critică:

( )2212

1

2

'

'0XcXR

Rcsds

dMc

⋅++

⋅=⇒=

(2.6)

Momentul maxim, este chiar valoarea momentului, pentru alunecarea, egală cu această valoare critică:

( )2212

111

21

max'

123

XcXRRcUM

⋅+++⋅

Ω⋅⋅⋅

=

(2.7)

Din expresiile alunecării critice şi a momentului maxim se observă, că în timp ce alunecarea critică depinde de valoarea rezistenţei totale a circuitului rotoric, momentul maxim nu depinde de această valoare. O expresie mai simplă pentru cuplu se obţine, dacă se face raportul dintre cuplul corespunzător unei alunecări oarecare şi cuplul maxim:

cc

c

c

sRc

Rss

ss

sRc

R

MM

⋅⋅

⋅++

⋅

⋅+⋅

=

2

1

2

1

max

'2

'12

(2.8)

expresie care se simplifică la o formă binecunoscută şi sub denumirea de

ecuaţia lui Kloss, dacă se ţine cont de faptul că: 1'2

1 <<⋅⋅ csRc

R:


42

ss

ssM

Mc

c

+=

2

max

(2.9)

Se observă în această expresie, că pentru valori ale alunecării, mai mici decât alunecarea critică:

ssMM

ss

ssss

c

c

cc ⋅

⋅≅⇒<<⇒< max2

(2.10)

ceea ce înseamnă, că momentul electromagnetic dezvoltat de motor creşte liniar cu alunecarea, în timp ce pentru valori ale alunecării, mai mari decât alunecarea critică:

cc

cc s

sMM

ss

ssss ⋅

⋅≅⇒<<⇒> max2

(2.11)

ceea ce exprimă o scădere liniară, a momentului cu alunecarea. Caracteristica cuplului este reprezentată în figura 2.1. Pe această caracteristică se identifică regimurile de funcţionare ale maşinii asincrone:

• regimul de motor pentru 10 ≤< s ; • regimul de frână electromagnetică pentru 1>s ; • regimul de generator electric pentru 0≤s .

Porţiunea de caracteristică corespunzătoare regimului motor are două parţi:

• una stabilă pentru css < ; • una instabilă pentru css > .

De asemenea, se observă pe această caracteristică faptul că, momentul la pornire al motorului asincron, are valori relativ mici, ceea ce constituie un dezavantaj, iar momentul nominal al motorului este apropiat de momentul maxim dar întotdeauna, mai mic decât acesta.


43

Mmax

-Mmax

sc

-sc

Mp

sp=10

GENERATOR MOTOR Frina

s

Figura 2.1.: Caracteristica cuplului maşinii asincrone trifazate.

)(Mfn =b. Caracteristica mecanică naturală , pentru motorul asincron. Forma caracteristicii mecanice a motorului asincron, se deduce din cea a caracteristicii cuplului, ţinând cont de relaţia dintre turaţie şi alunecare:

( ) 11

1 1 nsnn

nns ⋅−=⇒−

=

(2.12)

Figura 2.2., ilustrează caracteristica mecanică naturală pentru o maşină asincronă trifazată. Pe această caracteristică, se poate analiza stabilitatea în funcţionare a motorului asincron. În acest sens, se consideră că motorul funcţionează într-un punct A de pe caracteristica mecanică naturală, punct de coordonate ),( cAA nnM > . Dacă acesta este punctul de funcţionare, este evident faptul că, momentul dezvoltat de motor egalează momentul rezistent al utilajului acţionat de acesta, rAA MM = .

Dacă dintr-un motiv oarecare, momentul rezistent creşte la o valoare mai mare rArA MM >' , turaţia motorului va scădea, iar momentul dezvoltat de motor creşte până ce egalează din nou momentul rezistent al utilajului

rAA MM '' = . Maşina funcţionează apoi în regim stabil, în noul punct A’ )','( AA nM . Din acest motiv, porţiunea din caracteristica mecanică pentru care cnn > , corespunde unei zone stabile de funcţionare.


44

Se consideră un punct B ),( cBB nnM < de funcţionare în cealaltă porţiune a caracteristicii mecanice corespunzătoare lui cnn < . Dacă acesta, este punct de funcţionare, este evident faptul că, momentul dezvoltat de motor egalează momentul rezistent al utilajului acţionat de acesta rBB MM = . Dacă dintr-un motiv oarecare, momentul rezistent creşte la o valoare mai mare rBrB MM >' , turaţia motorului va scădea iar momentul dezvoltat de motor scade şi el, astfel că motorul este frânat până la oprire. Dacă momentul rezistent scade la o valoare mai mică rBrB MM <" , turaţia motorului va creşte, iar momentul dezvoltat de motor creşte şi el, astfel că motorul este accelerat. Astfel, porţiunea din caracteristica mecanică pentru care cnn < corespunde unei zone instabile de funcţionare.

Figura 2.2.: Caracteristica mecanică naturală a maşinii asincrone trifazate.

)( 2Pf=ηc. Caracteristica randamentului pentru motorul asincron,

Randamentul motorului asincron, este definit ca raportul dintre puterea utilă transmisă utilajului acţionat şi puterea absorbită de la reţeaua electrică de alimentare:

[ ]%1001

2 ⋅=PPη

(2.13)

Caracteristica randamentului, exprimă dependenţa randamentului de puterea utilă sau de raportul dintre puterea utilă şi puterea utilă nominală, pentru tensiune nominală în stator şi frecvenţă constantă a tensiunii de

n 1

M p M max 0

n

M

n c A A'

B' B


45

alimentare. Conform bilanţului puterilor în motor, randamentul se poate scrie:

1001212

2 ⋅++++

=+vmFeCuCu ppppP

Pη

(2.14)

În această dependenţă, randamentul ia valoare maximă atunci când pierderile de putere constante sunt egale cu cele variabile. În general, motoarele asincrone trifazate sunt astfel dimensionate încât randamentul

să aibă o valoare maximă pentru 75,02

2 ≅nP

P.

Figura 2.3. ilustrează caracteristica randamentului.

1

0,750 P2/P2n

0,9

Figura 2.3.: Caracteristica randamentului pentru motorul asincron trifazat.

)(cos 2Pf=ϕd. Caracteristica factorului de putere pentru motorul asincron.

Motorul asincron trebuie să absoarbă de la reţea o putere reactivă necesară magnetizării miezului. Această putere reactivă, practic este independentă de regimul de funcţionare, având aproximativ aceeaşi valoare atât pentru funcţionare în gol cât şi pentru funcţionarea în sarcină a motorului. La funcţionarea în gol sau la o sarcină, puterea activă absorbită de la reţea, are valori mici, astfel că factorul de putere este mic. Pe măsură ce puterea activă creşte, sarcina se măreşte iar puterea reactivă rămâne constantă şi factorul de putere se măreşte. Valoarea scăzută a factorului de putere pentru puteri mult mai mici decât puterea nominală este un dezavantaj care se compensează prin conectarea în paralel cu alimentarea motorului a unor baterii de condensatoare. Figura 2.4, prezintă caracteristica factorului de putere pentru motorul asincron trifazat.


46

1

10

cos

P2/P2n

0,1

Figura 2.4.: Caracteristica factorului de putere pentru motorul asincron trifazat.

3. Modul de experimentare Se realizează încercarea în sarcină a motorului asincron trifazat, cu statorul în conexiune stea, respectiv triunghi. Se utilizează un comutator stea-triunghi pentru modificarea conexiunii statorice. În figurile 2.5 şi 2.6, sunt prezentate schema de montaj a motorului asincron trifazat cu comutator stea-triunghi şi diagrama de cablare pentru încercarea în sarcină a motorului asincron trifazat cu comutator stea-triunghi. Setări necesare:

• Se selectează din comanda regimurilor de comandă ale sarcinii active opţiunea „Torque Control” – Comanda în cuplu a maşinii electrice, supuse încercărilor experimentale.

Pentru realizarea experimentului se va proceda după cum urmează:

• Se urmăreşte trasarea caracteristicii de funcţionare în sarcină a motorului asincron trifazat în conexiune stea şi, respectiv triunghi a statorului;

• Se supune motorul la momentele sarcinii indicate în tabel; • Se introduc valorile măsurate pentru moment, turaţie, tensiune de

fază şi curent de fază în tabelele de măsurări 2.1 şi 2.2; • Se trasează caracteristicile a căror alură este indicată în figurile 2.7 şi

2.8.


47

Figura 2.5: Schema de montaj a motorului asincron trifazat cu comutator stea-triunghi.


48

Figura 2.6.: Diagrama de cablare a motorului asincron trifazat cu comutator stea-

triunghi. M [Nm] 0 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 n [rotaţii/minut] 3000 2910 2830 2720 2570 2270 U 225 fază 225 225 225 225 225 I 0,16 fază 0,19 0,27 0,38 0,52 0,75

Tabelul 2.1.: Tabel de măsurări pentru încercarea în sarcină a motorului asincron trifazat în conexiune stea.


49

Figura 2.7.: Alura caracteristicilor de funcţionare în sarcină a motorului asincron

trifazat în conexiune stea. M [Nm] 0 0,5 1 1,5 2 2,5 n [rotaţii/minut] 3000 2920 2850 2770 2650 2460 U 392 fază 392 392 392 392 392 I 0,53 fază 0,6 0,77 1,02 1,34 1,79

Tabelul 2.2.: Tabel de măsurări pentru încercarea în sarcină a motorului asincron trifazat în conexiune triunghi.

Figura 2.8.: Alura caracteristicilor de funcţionare în sarcină a motorului asincron

trifazat în conexiune triunghi.


50

Se va completa următorul tabel (2.3), pe baza observaţiilor studentului: Care dintre următoarele afirmaţii sunt adevărate ? Adevărat Fals Momentul maxim al motorului este acelaşi pentru ambele conexiuni ale statorului.

DA

În conexiunea stea curentul de fază este mai mic. DA Conexiunea triunghi asigură un raport turaţie/moment mai bun decât conexiune stea.

DA

Curentul de pornire este în general mai mic în conexiune stea decât în conexiune triunghi.

DA

Comutatorul stea-triunghi nu are practic nici un rol.

DA

Comutatorul stea-triunghi permite o pornire mai lină a motorului.

DA

În practică, motoarele asincrone trifazate sunt operate numai în conexiune stea.

DA

Tabelul 2.3.: Observaţii individuale cu privire la încercările în sarcină ale motorului asincron trifazat Încercarea în sarcină a motorului asincron trifazat, se poate realiza şi prin comandă computerizată a sarcinii. În acest caz:

• Se înregistrează caracteristicile de funcţionare în sarcină ale motorului asincron trifazat;

• Se determină momentul nominal; • Se determină randamentul maxim; • Se studiază răspunsul motorului la sarcină.

Instrucţiuni privind realizarea montajului:

• Se va realiza circuitul din figura 2.9; • Se va porni şi frâna, fapt care nu înseamnă încă, punerea sub sarcină

a motorului, deoarece nu se apasă încă şi butonul „RUN”. Setări necesare:

• Se selectează din comanda regimurilor de funcţionare ale sarcinii, „PC Mode”;


• Se porneşte softul de comandă; • Se selectează regimul de funcţionare „comandă automată în turaţie” –

„automatic speed control”;


51

• Se aplică sarcina (frâna) motorului în 20 de trepte discrete, până ce rotorul motorului se calează (Observaţie: se introduce numărul corespunzător de trepte în meniul „Settings”/„Presets”/„Ramp”);

• Se înregistrează caracteristica de funcţionare în sarcină a motorului asincron trifazat atât în conexiune stea, cât şi în conexiune triunghi;

• Se începe cu conexiune stea; • Se trasează două grafice pentru fiecare regim de funcţionare; • Se etichetează şi se scalează graficele aşa cum este ilustrat în figurile

de mai jos; • Se înregistrează următorii parametrii ( ) ( )nssnMM == ; în primul

grafic şi ( ) ( ) ( )nnfnPP ηηϕ === ;cos;22 în cel de al doilea grafic; • După terminarea măsurărilor, se exportă graficele; • Se determină randamentul maxim pentru fiecare regim de

funcţionare.

În figurile 2.5 şi 2.6, sunt prezentate schema de montaj pentru încercarea în sarcină a maşinii asincrone trifazate şi diagrama de cablare pentru încercarea în sarcină a maşinii asincrone trifazate. Graficele obţinute şi exportate, vor avea alura prezentată în figurile 2.11.

Figura 2.11.a: Alura caracteristicilor de funcţionare în sarcină ( ) ( )nssnMM == ; în

cazul conexiunii stea, a statorului motorului asincron trifazat.


52

Figura 2.11.b: Alura caracteristicilor de funcţionare în sarcină ( ) ( ) ( )nnfnPP ηηϕ === ;cos;22 în cazul conexiunii stea, a statorului motorului asincron

trifazat.


53

Figura 2.11.c: Alura caracteristicilor de funcţionare în sarcină ( ) ( )nssnMM == ; în cazul conexiunii triunghi, a statorului motorului asincron trifazat.

Figura 2.11.d: Alura caracteristicilor de funcţionare în sarcină ( ) ( ) ( )nnfnPP ηηϕ === ;cos;22 în cazul conexiunii triunghi, a statorului motorului

asincron trifazat. Care este randamentul motorului asincron trifazat la turaţie nominală, în cazul conexiunii stea ? η = 45 %

Care momentul motorului asincron trifazat la turaţie nominală, în cazul conexiunii stea ? MN = 0,4 Nm Care este randamentul motorului asincron trifazat la turaţie nominală, în cazul conexiunii triunghi ? η = 63 % Care momentul motorului asincron trifazat la turaţie nominală, în cazul conexiunii triunghi ? MN = 1,4 Nm


54

LUCRAREA 3 – PORNIREA MAŞINII ASINCRONE TRIFAZATE 1. Scopul lucrării

• Studiul unor posibilităţi de pornire a motoarelor asincrone fără şocuri sau cu şocuri minime de curent;

• Realizarea experimentală a pornirii stea-triunghi a motorului asincron trifazat;

• Realizarea experimentală a pornirii cu autotransformator a motorului asincron trifazat;

• Realizarea experimentală a pornirii reostatice a motorului asincron trifazat;

• Punerea în evidenţă a diferenţelor dintre pornirea directă şi metodele de pornire studiate experimental.

2. Baze teoretice La pornirea directă a motorului asincron apar două dezavantaje:

• moment la pornire mic, considerabil mai mic decât momentul nominal al respectivului motor;

• curent absorbit la pornire mare, de 4÷7 ori mai mare decât curentul nominal.

Pentru a elimina aceste dezavantaje, se utilizează metode de pornire, care se aleg în funcţie de tipul rotorului.

( )( )

⋅→=

⋅→=

maxmax

min

9,08,0

4,11,1

MMMM

p

np

Pornirea motorului asincron trifazat cu rotorul bobinat Din analiza caracteristicii cuplului, se observă faptul, că valoarea maximă a momentului nu depinde de rezistenţa din circuitul rotoric, în timp ce alunecarea critică creşte odată cu rezistenţa totală a circuitului rotoric. Aşadar, alegând o valoare convenabilă (care va determina saltul punctului de funcţionare de pe caracteristica naturală pe o caracteristică artificială corespunzătoare unui cuplu maxim la alunecare unitară) pentru rezistenţa circuitului rotoric şi concretizând această alegere prin închiderea bornelor rotorice pe rezistenţe externe, se poate obţine un moment la pornire egal chiar cu cel maxim. În general, pornirea se face pe trepte rezistive conectate în circuitul rotoric, trepte convenabil alese pentru ca pe tot timpul pornirii momentul dezvoltat de motor să varieze într-un interval situat deasupra momentului nominal al maşinii şi sub momentul maxim al acesteia. Se aleg cel mai adesea, ca limite ale momentului de pornire:

(3.1)


55

Caracteristicile obţinute pentru funcţionarea motorului cu rezistenţe suplimentare, externe în circuitul rotoric se numesc caracteristici artificiale. Pornirea în trepte reostatice conectate în circuitul rotoric se realizează după următorul algoritm: 1. Se porneşte motorul cu o rezistenţă a circuitul rotoric astfel aleasă, încât

la pornire, momentul să fie egal cu maxpM . Calculul valorii acestei prime trepte de pornire, se face ţinând cont de relaţia lui Kloos scrisă pentru punctul ( )max,1 pMMsA == . Din ecuaţia lui Kloos, se determină alunecarea critică pe această primă caracteristică artificială 1cs , de unde se deduce valoarea primei trepte rezistive de pornire, ţinând cont de aproximativa proporţionalitate, dintre alunecarea critică şi rezistenţa totală din circuitul rotoric.

2. Motorul se va ambala pe această primă caracteristică artificială, întrucât

momentul dezvoltat de el, este mai mare decât momentul rezistiv al utilajului acţionat (în general egal cu momentul nominal al motorului), iar atunci când momentul a scăzut la valoarea de minpM , se cuplează cea de a doua treaptă rezistivă (mai mică decât prima) în circuitul rotoric. Pentru a calcula valoarea celei de a doua trepte rezistive, se scrie relaţia lui Kloos pe prima caracteristică artificială în punctul ( )min, pB MsB ,

pentru a afla alunecarea la care se face schimbarea treptelor rezistive Bs , după care se scrie Kloos, pe cea de a caracteristică artificială în punctul ( )max, pB MsD , pentru a afla alunecarea critică pe cea a doua caracteristică

2cs . De aici, se deduce valoarea celei de a doua trepte rezistive. 3. Din nou, motorul se ambalează – de data aceasta pe cea de a doua

caracteristică artificială – între punctele ( )max, pB MsD şi ( )min, pE MsE . Din

Kloos în ( )min, pE MsE , se deduce Es . 4. Se schimbă din nou treapta din circuitul rotoric şi se trece în punctul

( )max, pE MsF , în care scriind Kloos, se află 3cs şi valoarea celei de a trepte rezistive.

5. Acest algoritm se continuă până se ajunge la o alunecare critică mai mică

decât alunecare critică de pe caracteristica mecanică naturală cck ss < .


56

Atunci, înseamnă că algoritmul trebuie oprit şi sunt k-1, trepte de pornire.

Figurile 3.1. şi 3.2. prezintă schema electrică şi, respectiv, diagrama pornirii în trepte.

Figura 3.1.: Schema electrică a pornirii în trepte a motorului asincron trifazat.


57

Se observă că prima treaptă a pornirii, este formată din înserierea tuturor rezistenţelor din schemă, a doua numai din 9 rezistențe, iar cea de a noua numai din 9pR . Figura ilustrează o pornire în zece trepte rezistive.

s0 1

M

Mmax

Mpmax

Mpmin

cmn

A

B

D

E

F

G

H

Figura 3.2.: Diagrama pornirii în trepte a motorului asincron trifazat.

A) Pornirea cu bobine în circuitul statoric

Pornirea motorului asincron trifazat cu rotorul în colivie În acest caz, metodele de pornire sunt diferite de cele ale motorului asincron cu rotorul bobinat, deoarece la acest tip de motor, nu se pot înseria rezistenţe în circuitul rotoric. Aceste metode sunt perfect aplicabile şi în cazul motorului asincron cu rotorul bobinat, dar metoda prezentată anterior nu este aplicabilă în cazul motorului asincron cu rotorul în colivie.

Datorită căderilor de tensiune pe aceste bobine, introduse în circuitul statoric, tensiunea de la bornele motorului, va avea valori reduse. După ce motorul ajunge la turaţie nominală, bobinele se scurtcircuitează şi motorul funcţionează la tensiune nominală. Un dezavantaj al acestei metode este faptul că, odată cu limitarea curentului la pornire, se scade considerabil şi momentul la pornire (astfel de exemplu, pentru un curent de pornire scăzut la np II ⋅= 3 , momentul la pornire ajunge la np MM ⋅= 4,0 . Schema de montaj este cea prezentată în figura 3.3.


58

B) Pornirea cu autotransformator În circuitul de alimentare al statorului, este introdus un autotransformator. Tensiunea de alimentare, se variază în mai multe trepte de la 0 la tensiunea nominală, iar la final, autotransformatorul se scurtcircuitează, motorul ajungând să fie alimentat direct de la reţea. Avantajul faţă de metoda cu bobine, este un moment la pornire ceva mai mare, iar dezavantajul este preţul mai ridicat. Schema de montaj corespunzătoare acestei metode de pornire este cea prezentată în figura 2.5 de la lucrarea 2. C) Pornirea prin comutare stea-triunghi Se utilizează numai în cazul motoarelor, care în regim normal funcţionează în conexiune triunghi a statorului. La pornire, statorul se conectează în stea iar apoi, după ce motorul ajunge la turaţie nominală, se schimbă conexiunea statorului în triunghi. Schema electrică a acestei porniri este redată în figura 3.4. Metoda, permite reducerea curentului la pornire de trei ori, dar şi momentul la pornire scade în acelaşi raport. 3. Modul de experimentare Se vor completa datele nominale ale motorului, citite de pe plăcuţa de identificare în următorul tabel:

Puterea nominală: 370 W Tensiunea nominală în conexiune stea UN 690 V : Tensiunea nominală în conexiune triunghi: 400 V Curentul nominal în conexiune stea: 0,55 A Curentul nominal în conexiune triunghi: 0,95 A Factorul de putere, ϕcos : 0,84 Turaţia nominală nN 2800 rotaţii/minut : Frecvenţa electrică: 50 Hz

Tabelul 3.1.: Datele nominale ale motorului asincron trifazat. Având în vedere faptul că maşina electrică asincronă trifazată de pe standul experimental studiat are rotorul în colivie, se vor efectua următoarele porniri:

A) Pornirea cu bobine în circuitul statoric Se efectuează montajul din figura 3.3. Setări necesare:


59

• Se selectează la modul comandă ale sarcinii active opţiunea „Speed Control” – Comanda în turaţie a maşinii electrice supuse încercărilor experimentale.

• Se alege una dintre conexiunile stea sau triunghi pentru alimentarea statorului.


• Se urmăreşte evidenţierea dependenţei curentului de pornire de valoarea inductanţei bobinelor înseriate pe linia de alimentare statorică;

• Se reglează valorile bobinelor variabile pe valoarea maximă înainte de pornirea tensiunii;

• Se porneşte alimentarea standului experimental şi comanda sarcinii active şi se reglează turaţia 0 din butonul rotativ de pe panoul de comandă;

• Se notează valoarea curentului de pornire corespunzătoare inductanţei bobinelor din blocul de bobine înseriate în circuitul statoric, completându-se tabelul 3.2.;

• Se scade valoarea bobinelor treptat şi se notează valorile corespunzătoare, indicate la punctul anterior, până când curentul statoric depăşeşte cu cel mult 20% valoarea nominală.

Inductanţa bobinelor L [H] Curentul statoric [A] Tabelul 3.2.: Dependenţa curentului de pornire de inductanţa bobinelor înseriate pe circuitul de alimentare statoric

B) Pornirea cu autotransformator Schema de montaj corespunzătoare acestei metode de pornire este cea prezentată în figura 2.5 de la lucrarea 2, iar schema de cablare cea din figura 2.6, scheme care vor fi apoi folosite şi în cazul pornirii prin comutare stea-triunghi. Setări necesare:


• Se alege una dintre conexiunile stea sau triunghi pentru alimentarea statorului.


60

Pentru realizarea experimentului se va proceda după cum urmează: • Se urmăreşte evidenţierea dependenţei curentului de pornire de

valoarea tensiunii de alimentare reglate la ieşirea autotransformatorului legat pe linia de alimentare statorică;

• Se reglează valorile tensiunii de ieşire a autotransformatorului la valoarea 0;


• Se notează valoarea curentului de pornire corespunzătoare valorilor tensiunii de alimentare reglate din autotransformator, completându-se tabelul 3.3.;

• Se creşte treptat valoarea tensiunii şi se notează valorile corespunzătoare, indicate la punctul anterior, până când curentul statoric depăşeşte cu cel mult 20% valoarea nominală.

Tensiunea de fază: V V V V V Curentul de pornire: A A A A A

Tabelul 3.3.: Dependenţa curentului de pornire de tensiunea de alimentare reglată la ieşirea autotransformatorului

C) Pornirea prin comutare stea-triunghi Schema de montaj corespunzătoare acestei metode de pornire este cea prezentată în figura 2.5 de la lucrarea 2, iar schema de cablare cea din figura 2.6. Setări necesare:


• Se alege iniţial poziţia „0” a comutatorului stea-triunghi din componenţa standului experimental.


• Se urmăreşte evidenţierea valorii curentului de pornire la pornirea directă şi, respectiv la pornirea stea şi apoi la comutarea stea triunghi;

• Se reglează valorile tensiunii de ieşire a autotransformatorului la valoarea tensiunii de scurtcircuit (pentru a nu arde motorul în timpul măsurărilor efectuate cu rotorul calat, măsurări corespunzătoare


61

turaţiei nule, adică pornirii) corespunzătoare conexiunii statorice triunghi;


• Se trece comutatorul stea-triunghi de pe poziţia „0” direct pe poziţia corespunzătoare conexiunii triunghi „Δ” (pornire directă);

• Se notează valoarea curentului de pornire directă la tensiune redusă (Usc

• Se trece comutatorul stea-triunghi din nou pe poziţia „0” şi după un scurt interval de timp se trece comutatorul pe poziţia corespunzătoare conexiunii stea „λ” (pornire stea);

), completându-se tabelul 3.4.;

• Din nou, se notează valoarea curentului de pornire stea la tensiune redusă (Usc

• Se trece acum comutatorul stea-triunghi de pe poziţia „λ” pe poziţia corespunzătoare conexiunii triunghi „Δ” ( comutare stea-triunghi) şi se notează valoarea curentului de comutare la tensiune redusă (Usc), completându-se tabelul 3.4.;

), completându-se tabelul 3.4.;

• Se calculează valorile curenţilor de pornire la tensiunea nominală corespunzătoare conexiunii triunghi, înmulţind valorile curenţilor de pornire la tensiune redusă cu raportul U1n/Usc

.

Valorile curenţilor de pornire la tensiune redusă U

Valorile curenţilor de pornire la tensiune nominală U

sc

1n

scn

pscp UUII 1⋅=

Pornirea directă în triunghi

Pornirea în stea

Comutarea stea-triunghi

Pornirea directă în triunghi

Pornirea în stea

Comutarea stea-triunghi

Curentul de pornire:

Tabelul 3.4.: Curentului de pornire la pornirea stea-triunghi 4. Prelucrarea datelor experimentale Din măsurările efectuate, se trag concluzii referitoare la conformitatea rezultatelor experimentale cu aspectele teoretice prezentate.


62

Figura 3.3.: Schema electrică a pornirii cu bobine conectate în circuitul de alimentare

a statorului.

M3~

AB

C

Y

Z

X

Figura 3.4.: Schema electrică a pornirii prin comutare stea-triunghi, a alimentării

statorului.


63

Se va completa următorul tabel (3.5), pe baza observaţiilor studentului: Care dintre următoarele afirmaţii sunt adevărate ? Adevărat Fals Curentul de pornire directă măsurat la tensiune de scurtcircuit are valoarea curentului nominal.

DA

Curentul de pornire în conexiune stea este mai mare decât cel corespunzător pornirii directe în conexiunea triunghi.

DA

Curentul de comutare stea-triunghi este mai mic decât curentul de pornire directă în conexiunea triunghi.

DA

Măsurarea curenţilor de pornire s-a efectuat cu rotorul calat şi la tensiune de scurtcircuit pentru a putea vizualiza mai bine curentul.

DA

În cazul în care am fi alimentat motorul la tensiune nominală şi am fi calat rotorul pentru a măsura curentul de pornire am fi riscat să ardem motorul.

DA

Tabelul 3.5.: Observaţii individuale cu privire la pornirea motorului asincron.


64

LUCRAREA 4 – FRÂNAREA MAŞINII ASINCRONE TRIFAZATE 1. Scopul lucrării

• Identificarea datelor nominale ale motorului, înscrise pe plăcuţa de identificare a acestuia;

• Studiul regimurilor de frână electrică ale maşinii asincrone trifazate, folosind sarcina activă legată la arborele maşinii;

• Ridicarea experimentală a caracteristicilor mecanice de frânare pentru motorul asincron trifazat.

2. Baze teoretice Frânarea maşinii asincrone, este acel regim de funcţionare, în care cuplul electromagnetic rezultant este de sens contrar sensului de rotaţie al rotorului maşinii, adică este regimul în care satisfăcută ecuaţia:

( ) 0<⋅−=⋅ nMMnM sarcinărez (4.1)

Într-o astfel de situaţie maşina electrică se află în regim de frână electrică. În funcţie de schema electrică, se deosebesc mai multe tipuri de frânare: dinamică, prin conectare inversă sau frânarea recuperativă. Frânarea dinamică a motorului asincron trifazat Frânarea dinamică a motorului asincron trifazat constă în deconectarea statorului de la alimentarea sa trifazată şi în alimentarea sa de la o sursă de tensiune continuă, la două dintre bornele acestuia. Curentul continuu ce se stabileşte prin înfăşurările statorice, va genera un câmp magnetic constant ca modul şi ca orientare. În rotorul ce se roteşte în virtutea inerţiei în spaţiul în care apare astfel acest câmp magnetic constant, se va induce o tensiune electromotoare, care va da naştere la un curent rotoric. Forţa electromagnetică rezultată în urma interacţiunii dintre câmpul magnetic constant şi curentul rotoric va frâna rotorul, întrucât de data aceasta câmpul magnetic constant ca orientare se învârte în sens contrar faţă de rotorul aflat în mişcare de rotaţie inerţială, dând ca atare naştere la un cuplu de sens contrar, adică de frânare, de opunere faţă de mişcarea de rotație. Figura 4.1. prezintă caracteristica frânării dinamice, a motorului asincron.


65

Figura 4.1.: Frânarea dinamică a motorului asincron trifazat.

1n−

Frânarea în contracurent a motorului asincron trifazat În acest caz, se inversează între ele două dintre fazele de alimentare ale statorului, ceea ce inversează sensul de rotaţie spaţială a câmpului magnetic învârtitor. Turaţia de sincronism devine: , cuplul electromagnetic îşi schimbă sensul, iar faţă de rotor, în momentul iniţial al frânării, câmpul magnetic învârtitor se roteşte cu turaţia: )( 21 nn +− . Pe caracteristica frânării în contracurent, se observă că simpla inversare a două faze din stator, conduce la un moment de frânare foarte mic, chiar considerabil mai mic şi decât momentul de pornire pe caracteristica mecanică naturală. De asemenea, în această situaţie şi curentul de frânare va fi foarte mare, mai mare decât curentul de pornire. Pentru a evita aceste dezavantaje majore, se introduce - simultan cu inversarea fazelor – o rezistenţa convenabilă (care va determina saltul punctului de funcţionare de pe caracteristica naturală pe o caracteristică artificială corespunzătoare) în circuitul rotoric, rezistenţa care deplasează caracteristica de frânare, crescând momentul la frânare şi micşorând curentul. Figura 4.2., prezintă caracteristica frânării în contracurent.

1nn <

Frânarea motorului asincron trifazat prin funcţionarea în regim de generator cu recuperare Se consideră că maşina funcţionează în regim de motor la o turaţie . Dacă dintr-un motiv oarecare, exterior maşinii, turaţia creşte la o valoare superioară celei de sincronism momentul devine negativ, adică de sens opus rotaţiei rotorului, deci are caracterul unui cuplu de frânare. Astfel, maşina va funcţiona în regim de generator, debitând energie în reţea şi îşi va reduce turaţia până la o valoare mai mică decât turaţia de sincronism. Figura 4.3. prezintă această metodă de frânare.


66

Figura 4.2.: Caracteristica frânării în contracurent a motorului asincron trifazat

n1

Mp Mmax0

n

M

nc

nB>n1

-MB

Figura 4.3.: Frânarea cu recuperare a motorului asincron trifazat.

3. Modul de experimentare

Se realizează mai întâi, circuitul din figura 4.4. În acest montaj comutatorul schimbarea succesiunii fazelor electrice de alimentare a statorului este un comutator cu trei poziţii din dotarea laboratorului, în care pe poziţia neutră statorul nu este alimentat electric, pe una dintre poziţiile „laterale” (d) se realizează conexiunea corespunzătoare succesiunii directe a fazelor de alimentare electrică a statorului iar pe cealaltă poziţie „laterală” (i) succesiunea indirectă. Astfel, acţionând comutatorul pe poziţia d se comandă pornirea maşinii în regim motor, iar după ce funcţionarea

Frânarea în contracurent (prin conectare inversă)


67

acesteia a ajuns la un regim permanent, de turaţie constantă, se trece comutatorul din poziţia d în poziţia i şi se realizează în acest mod frânarea în contracurent. Pentru a măsura valorile de vârf ale curenţilor de frânare se poate utiliza un aparat de măsură aflat în dotarea laboratorului – separat faţă de standul experimental de încercare a maşinilor electrice – care permite afişarea valorii maxime a mărimii electrice de la intrare. Acest aparat – pe poziţia de ampermetru şi de măsurare a valorii maxime a curentului – se va înseria pe una dintre cele trei linii de alimentare a statorului maşinii studiate.

Figura 4.4.: Schema de montaj a frânării prin inversare a motorului asincron trifazat

cu statorul alimentat prin intermediul unui comutator ce permite schimbarea succesiunii fazelor electrice de alimentare a statorului.


68


• Se selectează din comanda regimurilor de funcţionare ale sarcinii „Torque Control” – Comandă în cuplu;

• Se pune motorul în funcţiune şi se acţionează comutatorul de schimbare a succesiunii fazelor electrice de alimentare a statorului pe poziţia d;

• Se setează pe ampermetrul înseriat pe una dintre liniile electrice de alimentare a statorului opţiunea de măsurare a valorilor efective maxime;

• Se setează din panoul de comandă a sarcinii active o sarcină – alegând în acest sens 4-5 valori egal distanţate în intervalul [0, Mn

• Se acţionează comutatorul de schimbare a succesiunii fazelor electrice de alimentare a statorului pe poziţia i şi se măsoară curentul de frânare – vârful de curent indicat pe ampermetrul extern, înseriat pe linia de alimentare statorică;

];

• Se resetează memoria ampermetrului de măsură a vârfului de curent de frânare, se modifică valoarea sarcinii şi se trece, de data aceasta pe poziţia d comutatorul de schimbare a succesiunii fazelor electrice de alimentare a statorului (trecerea din poziţia i pe poziţia d este tot o inversare deci conduce tot la o frânare prin inversare);

• Se notează din nou valoarea maximă a curentului de frânare şi se repetă procedura descrisă la ultimele două puncte, schimbând de fiecare dată comutatorul alternativ între poziţiile d-i şi completând tabelul 4.1.

M [Nm] V V V V V I [A] A A A A A Tabelul 4.1.: Dependenţa curentului de frânare de cuplul sarcinii de la arborele motorului Frânarea dinamică a motorului asincron trifazat În acest caz, statorul maşinii se alimentează de la o sursă de curent continuu, folosind în acest sens două dintre bornele acesteia (de exemplu L1 şi L2 şi lăsând L3 liber). Schema de montaj este tot cea din figura 4.4., cu diferenţa că de această dată pe poziţia i a comutatorului se va lega la două borne ieşirea sursei de curent continuu din dotarea standului experimental, a treia bornă de fază fiind lăsată liberă. Pentru realizarea experimentului se va proceda după cum urmează:


69

• Se selectează din comanda regimurilor de funcţionare ale sarcinii „Torque Control” – Comandă în cuplu;

• Se pune motorul în funcţiune şi se acţionează comutatorul de schimbare a succesiunii fazelor electrice de alimentare a statorului pe poziţia d;

• Se setează pe ampermetrul înseriat pe una dintre liniile electrice de alimentare a statorului opţiunea de măsurare a valorilor efective maxime;

• Se setează din panoul de comandă a sarcinii active o sarcină – alegând în acest sens 4-5 valori egal distanţate în intervalul [0, Mn

• Se acţionează comutatorul de schimbare a succesiunii fazelor electrice de alimentare a statorului pe poziţia i şi se măsoară curentul de frânare – vârful de curent indicat pe ampermetrul extern, înseriat pe linia de alimentare statorică;

];

• Se întrerupe alimentarea electrică a montajului, se readuce comutatorul în poziţia d şi se resetează memoria ampermetrului de măsură a vârfului de curent de frânare;

• Se modifică valoarea sarcinii şi se repetă ultimele două puncte, notând de fiecare dată valoarea corespunzătoare a cuplului sarcinii şi a curentului de frânare;

• Se notează din nou valoarea maximă a curentului de frânare şi se repetă procedura descrisă, completând tabelul 4.2.

M [Nm] V V V V V I [A] A A A A A Tabelul 4.2.: Dependenţa curentului de frânare de cuplul sarcinii de la arborele motorului

• Se selectează din comanda regimurilor de funcţionare ale sarcinii „Speed Control” – Comandă în turaţie; ;

Frânarea cu recuperare a maşinii asincrone trifazate Se foloseşte tot schema de montaj prezentată în figura 4.4., cu comutatorul de schimbare a succesiunii fazelor electrice de alimentare a statorului pe poziţia d (de fapt, de această dată nu este necesar acest comutator, dar fiind deja montajul făcut, comutatorul va fi păstrat în montaj în poziţia constantă d, fără a fi acţionat în vreun fel). Pentru realizarea experimentului se va proceda după cum urmează:

• Se pune motorul în funcţiune şi se urmăreşte sensul de rotaţie al acestuia;


70

• Se setează din butonul rotativ de pe panoul sarcinii active o valoare a turaţiei superioară turaţiei de sincronism a motorului asincron trifazat, astfel încât afişajul digital al celor patru cadrane de funcţionare ale maşinii să indice activarea ledului din cadranul corespunzător frânării cu recuperare (2), iar valoarea afişată a turaţiei să fie una negativă;

• Se modifică valoarea turaţiei, culegând mai multe puncte necesare pentru trasarea caracteristicii mecanice de frânare n = n(M);

• Se notează pentru fiecare valoare a turaţiei selectate din panoul sarcinii active turaţia şi cuplul motorului, completând tabelul 4.3.

Care sunt valorile citite ? M [Nm] V V V V V n [rot/min] A A A A A Tabelul 4.3.: Dependenţa turaţiei motorului de cuplul negativ de frânare la frânarea recuperativă 4. Prelucrarea datelor experimentale Din măsurările efectuate, se trag concluzii referitoare la conformitatea rezultatelor experimentale cu aspectele teoretice prezentate. Se trasează pe baza datelor culese caracteristicile de frânare, a căror alură trebuie să corespundă cu cele prezentate în cadrul bazelor teoretice. Se concluzionează conformitatea experienţei cu teoria. Se va completa următorul tabel (4.4), pe baza observaţiilor studentului: Care dintre următoarele afirmaţii sunt adevărate ? Adevărat Fals Curentul de frânare prin inversare măsurat la o sarcină nominală are valoarea curentului nominal.

DA

Curentul de frânare prin inversare are valori mai mari decât curentul de frânare dinamică pentru aceleaşi valori ale sarcinii şi o tensiune de c.c. de frânare egală cu valoarea efectivă a tensiunii de fază din regim motor.

DA

La frânarea cu recuperare curentul de frânare are valori pozitive, fiind un curent absorbit de motor.

DA

Frânarea dinamică a motorului asincron trifazat DA


71

conduce la oprirea motorului, în timp ce frânarea prin inversare ambalează motorul în sens contrat după trecerea prin punctul de n=0. În cazul în care am fi alimentat motorul la tensiune nominală, dacă am fi avut sarcină nominală la arbore şi am fi impus o turaţie de sens contrar din sarcină activă acţionată corespunzător din panoul său de comandă, am fi riscat să ardem motorul.

DA

Tabelul 4.4.: Observaţii individuale cu privire la frânarea motorului asincron.


72

LUCRAREA 5 – COMPENSAREA PUTERII REACTIVE CONSUMATE DE MOTOR. CIRCUITUL STEINMETZ.

1. Scopul lucrării

• Studiul necesităţii şi scopului compensării puterii reactive; • Recunoaşterea influenţei conexiunii statorice asupra compensării

puterii reactive. 2. Baze teoretice Consumul energiei electrice transportate la un factor de putere cât mai bun este una dintre problemele cele mai importante ale distribuţiei energiei

electrice. Având în vedere definiţia factorului de putere ( SPk == ϕcos

), îmbunătăţirea factorului de putere înseamnă reducerea puterii reactive din circuit. Cea mai utilizată metodă în acest sens este conectarea în paralel cu consumatorul a unor condensatoare – aceasta având în vedere faptul că majoritatea consumatoarelor au o natură rezistiv – inductivă. Conectând un condensator sau mai multe în paralel cu un consumator de impedanţă Z se observă că nu este influenţată cu nimic funcţionarea acestuia, întrucât la bornele sale rămâne aceeaşi tensiune U . Mai mult, puterea activă totală consumată de respectivul circuit va rămâne şi ea identică, întrucât condensatorul nu consumă putere activă, ea doar generează putere reactivă. Dacă iniţial, fără condensatoare de îmbunătăţire a factorului de putere,

factorul de putere al circuitului de impedanţă Z este SPk == ϕcos

, compensare totală a acestui factor de putere, adică legarea în paralel a unui condensator astfel încât noul circuit să aibă un factor de putere unitar se realizează alegând condensatorul în felul următor: puterea reactivă generată de condensator va trebui să fie egală în modul cu puterea activă consumată de receptor, adică:

2

2

UtgPC

tgPUXtgPQQ CZc ⋅

⋅=⇒

⋅=⇒⋅−=−=

ωϕ

ϕϕ

. (5.1) Pentru a realiza o compensare parţială, până la un factor de putere 'cos' ϕ=k , valoarea capacităţii condensatorului necesar se calculează similar, urmărind şi ilustrarea triunghiului puterilor din figura 5.1.


73

Circuitul initialinductiv

Circuitul imbunatatit

SQQC

P

QS

Figura 5.1.: Îmbunătăţirea factorului de putere

( )2

'U

tgtgPC⋅−⋅

=ω

ϕϕ

(5.2) Dacă valoarea condensatorului depăşeşte valoarea necesară compensării totale, circuitul devine capacitiv. În zilele de azi, compensarea puterii reactive şi îmbunătăţirea factorului de putere se realizează cel mai adesea cu filtre active de putere, capabile să sesizeze la fiecare moment (la intervale de timp reduse, cu câteva ordine de mărime mai mici decât frecvenţa semnalului electric de alimentare) defazajul dintre curent şi tensiune şi să comute în mod automat introducerea în circuit a unei baterii de condensatoare având valoare corespunzătoare unei compensări optime, predefinite. 3. Modul de experimentare Compensarea puterii reactive pentru motorul asincron trifazat în conexiune stea

• Se va realiza circuitul din figura 5.1.; Instrucţiuni privind realizarea montajului

• Se va porni şi sarcina activă, fapt care nu înseamnă încă, punerea sub sarcină a motorului.


74

Figura 5.1.: Schema de montaj pentru compensarea puterii reactive în cazul unui motor asincron trifazat în conexiune stea.

În figura 5.2., se prezintă diagrama de cablare pentru compensarea puterii reactive, cu un condensator de 0.5 μF, în cazul motorului asincron trifazat în conexiune stea.


75

Figura 5.2.: Diagrama de cablare pentru compensarea puterii reactive cu un condensator de 0.5 μF, în cazul motorului asincron trifazat în conexiune stea.

În figura 5.3., se prezintă diagrama de cablare pentru compensarea puterii reactive cu un condensator de 1.0 μF, în cazul motorului asincron trifazat în conexiune stea.


76

Figura 5.3.: Diagrama de cablare pentru compensarea puterii reactive cu un condensator de 1.0 μF, în cazul motorului asincron trifazat în conexiune stea.

Înregistrarea unei caracteristici a motorului în conexiune stea, cu compensarea puterii reactive folosind un condensator de 0.5 /1.0 μF, utilizând softul „ActiveDrive/ActiveServo”

Setări necesare: • Se selectează din comanda regimurilor de funcţionare ale sarcinii

„PC Mode”. Pentru realizarea experimentului se va proceda după cum urmează:

• Se porneşte softul de comandă; • Se selectează regimul de funcţionare „Comandă automată în

turaţie” – „Automatic speed control”; • Se aplică sarcina (frâna) motorului în 20 de trepte discrete, până ce

rotorul motorului se calează (Observaţie: se introduce numărul corespunzător de trepte în meniul „Settings”/„Presets”/„Ramp”);

• Se înregistrează caracteristica de funcţionare în sarcină a motorului asincron trifazat în conexiune stea cu diferite nivele de compensare a puterii reactive;


77

• Se începe cu o compensare dată de un condensator de 0.5 μF; • Pentru fiecare nivel de compensare se trasează un grafic separat; • Se etichetează şi se scalează graficele aşa cum este ilustrat în

figurile de mai jos; • Se înregistrează următorii parametrii

( ) ( ) ( ) ( )nfnQQnPPnSS ==== ϕcos;;; 11 ; • După terminarea măsurărilor, se exportă graficele.

Graficele exportate vor avea alura ilustrată în figurile 5.4.

Figura 5.4.a.: Alura graficelor exportate pentru o compensare de 0.5 μF.

Figura 5.4.b.: Alura graficelor exportate pentru o compensare de 1.0 μF.


78

Compensarea puterii reactive pentru motorul asincron trifazat în conexiune triunghi

• Se va realiza circuitul din figura 5.5; Instrucţiuni privind realizarea montajului

• Se va porni şi frâna, fapt care nu înseamnă încă, punerea sub sarcină a motorului.

Figura 5.5.: Schema de montaj pentru compensarea puterii reactive în cazul unui

motor asincron trifazat în conexiune triunghi.


79

În figura 5.6., se prezintă diagrama de cablare, pentru compensarea puterii reactive cu un condensator de 0.5 μF, în cazul motorului asincron trifazat în conexiune triunghi.

Figura 5.6.: Diagrama de cablare pentru compensarea puterii reactive cu un

condensator de 0.5 μF, în cazul motorului asincron trifazat în conexiune triunghi. În figura 5.7., se prezintă diagrama de cablare, pentru compensarea puterii reactive cu un condensator de 1.0 μF, în cazul motorului asincron trifazat în conexiune triunghi.

Înregistrarea unei caracteristici a motorului în conexiune triunghi, cu compensarea puterii reactive folosind un condensator de 0.5 /1.0 μF, utilizând softul „ActiveDrive/ActiveServo”

Setări necesare: • Se selectează din comanda regimurilor de funcţionare ale sarcinii

„PC Mode”. Pentru realizarea experimentului se va proceda după cum urmează:

• Se porneşte softul de comandă;


80

• Se selectează regimul de funcţionare „Comandă automată în turaţie” – „Automatic speed control”;

• Se aplică sarcina (frâna) motorului în 20 de trepte discrete, până ce rotorul motorului se calează (Observaţie: se introduce numărul corespunzător de trepte în meniul „Settings”/„Presets”/ „Ramp”);

Figura 5.7.: Diagrama de cablare pentru compensarea puterii reactive cu un

condensator de 1.0 μF, în cazul motorului asincron trifazat în conexiune triunghi.

• Se înregistrează caracteristica de funcţionare în sarcină a motorului asincron trifazat în conexiune triunghi cu diferite nivele de compensare a puterii reactive;

• Se începe cu o compensare dată de un condensator de 0.5 μF; • Pentru fiecare nivel de compensare se trasează un grafic separat; • Se etichetează şi se scalează graficele aşa cum este ilustrat în

figurile de mai jos; • Se înregistrează următorii parametrii

( ) ( ) ( ) ( )nfnQQnPPnSS ==== ϕcos;;; 11 ; • După terminarea măsurărilor, se exportă graficele.

Graficele exportate vor avea alura ilustrată în figurile 5.8.


81

Figura 5.8.a.: Alura graficelor exportate pentru o compensare de 0.5 μF.

Figura 5.8.b.: Alura graficelor exportate pentru o compensare de 1.0 μF.

4. Prelucrarea datelor experimentale Din măsurările efectuate, se trag concluzii referitoare la conformitatea rezultatelor experimentale cu aspectele teoretice prezentate. Se va completa următorul tabel (5.1) pe baza observaţiilor studentului: Pentru care conexiune se atinge un nivel mai ridicat de compensare ?

Adevărat Fals

Conexiunea stea DA Conexiunea triunghi DA

Tabelul 5.1.: Observaţii individuale cu privire compensarea puterii reactive în cazul unui motor asincron trifazat. Se va completa următorul tabel (5.2) pe baza observaţiilor studentului:


82

Ce efect are capacitatea condensatoarelor de compensare asupra randamentului?

Adevărat Fals

Niciuna. DA Atunci când capacitatea condensatoarelor de compensare este prea mare, puterea reactivă este absorbită din reţea.

DA

Un condensator supradimensionat reduce sarcina capacitivă a reţelei şi din această cauză este de dorit.

DA

În general, cu cât este mai mică capacitatea condensatorului de compensare, cu atât este mai slabă compensarea puterii reactive.

DA

Tabelul 5.2.: Observaţii individuale cu privire compensarea puterii reactive în cazul unui motor asincron trifazat.


83

Bibliografie

[1] M.Germeroth: Course „EEM 41 Three-phase Asynchronous Machines” SH5007-1E Version 2.0, LUCAS-NÜLLE Lehr und Meßgeräte GmbH, Germany, 2006. www.lucas-nuelle.de

[2] M. GERMEROTH: Course „EEM 41 Three-phase Asynchronous Machines” SH5007-1E Version 2.1, LUCAS-NÜLLE Lehr und Meßgeräte GmbH, Germany, 2006. www.lucas-nuelle.de

[3] M. GERMEROTH: Course „EEM 3 Industrial AC Motors” SH5007-1P Version 2.1, LUCAS-NÜLLE Lehr und Meßgeräte GmbH, Germany, 2008. www.lucas-nuelle.de

[4] Exercise Descriptions „EEM 41 Three-phase Asynchronous Motors 300 W” SO5156-9M 3 rd. Edition, LUCAS-NÜLLE Lehr und Meßgeräte GmbH2, Germany.

[5] C. Bâlă: Proiectarea maşinilor electrice, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1967.

[6] A. CÂMPEANU: MAŞINI ELECTRICE, Craiova, Scrisul Românesc, 1977.

[7] Ovidiu CENTEA ş.a.:LUCRĂRI DE LABORATOR DE MAŞINI ŞI ACŢIONĂRI ELECTRICE, Univ. Tehnică de Construcţii Bucureşti, 1997.

[8] Toma DORDEA: MAŞINI ELECTRICE, Bucureşti, Editura ASAB, 2003, ISBN 973-86010-0-2; ISBN 973-86010-2-9.

[9] I. GHEORGHI, Al. FRANSUA: Tratat de Maşini Electrice, Bucureşti, Editura Academiei, 1968-1972.

[10] R. RICHTER: MAŞINI ELECTRICE, Bucureşti, Editura Tehnică, 1958-1961.

[11] Software: ActiveServo Version 1.25, LUCAS-NÜLLE, GmbH 2006-2007, Germany.

http://www.lucas-nuelle.de/



Indrumar Indrumar MAMA

Documents

Transcript of Indrumar Indrumar MAMA