Transformatorul Electric Monofazat

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

TRANSFORMATORUL ELECTRIC MONOFAZAT Chestiuni de studiat 1. Datele nominale ale transformatorului: Puterea nominală Sn = ...........VA ; Tensiunile nominale U1n =...........V; U2n = ................V Raportul de transformare kT = U1n / U2n =............. Frecvenţa nominală fn =................Hz; Se calculează pe baza relaţiei: Sn = U2n·I2n ≈ U1n·I1n curenţii nominali: I1n =.............A; I2n =.................A 2. Funcţionarea transformatorului în regim de gol nominal (I2 = 0, U1 = U1n). - determinarea curentului de mers în gol nominal I10n, respectiv ion şi a componentelor sale activă şi reactivă: i0na şi i0nr; - determinarea pierderilor în fier nominale: PFen; - determinarea parametrilor schemei echivalente: RFe şi Xm. 3. Funcţionarea transformatorului în regim de scurtcircuit nominal (U2 = 0, I1 = I1n). - determinarea tensiunii de scurtcircuit nominale U1scn, respectiv uscn şi a componentelor sale activă şi reactivă: uscna şi uscnr; - determinarea pierderilor în înfăşurări (de tip Joule) nominale: PJn; - determinarea parametrilor schemei echivalente: R1sc şi X1sc. 4. Funcţionarea transformatorului în regim de sarcină rezistivă (U1= U1n şi I2 = 0...I2n). - determinarea caracteristicii tensiunii secundare U2 = U2 (I2) pentru cosφ2= 1 şi a căderii de tensiune de la mers în gol la sarcină nominală Δun. - determinarea caracteristicii randamentului η=η (I2) pentru cos φ2 = 1 şi a valorii factorului de încărcare optim β* = I / I pentru care η =η . 2

2n

max

5. Compararea valorilor Δun şi β* determinate experimental la pct. 4. cu valorile similare calculate pe baza datelor de la pct. 2 şi 3. Schema de montaj AT A

~

W

A

TRAFO

a

V

A

V

x X (regim de gol ) AT A, V W Rs

a

A

x X ( regim de s.c.)

A

a

A

V Rs

x X ( regim de sarcin _ )

autotransformator reglabil care permite varierea tensiunii U1 = (0......1,2) U1n; ampermetre şi voltmetre de c.a. (se aleg în funcţie de datele nominale şi de tipul încercării); wattmetru (se alege în acord cu A şi V); rezistenţă de sarcină pentru încărcarea transformatorului la puterea nominală.

1

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Modul de lucru Pentru măsurătorile necesare la pct. 2, 3 şi 4 se utilizează schema de montaj prezentată, cu varianta de circuit secundar adecvată tipului de încercare. Atenţie la alegerea scărilor de măsură ale aparatelor! La gol tensiunea U1 se reglează la U1n, respectiv U2 ≈ U2n iar curentul primar poate atinge cca. 0,1 I1n. La scurtcircuit curentul I1 se reglează la I1n, respectiv I2 ≈ I2n, iar tensiunea primară poate atinge cca. 0,06 U1n. Valorile măsurate la pct. 2 (gol) U1 = Un1 =.............V U2 = U20 =...............V I1 = I10n =...............A P1 = P10n ≈ PFen=..............W

Valorile măsurate la pct. 3 (sc.) I1 = I1n =...............A I2 = I2n = ..............A U1 = U1scn =..............V P1 = P1scn ≈PJn =.............W

Valorile calculate la pct.2 ion = (I10n / I1n) 100 =...........% cos φ10n = P10n / (U1n I10n)=........ iona = ion cosφ10n =.............% ionr = ion sin φ10n =..............%

Valorile calculate la pct.3 uscn = (U1scn / U1n) 100 = ...........% cos φ1scn = P1scn / (U1scn I1n)=........ uscna = uscn cosφ1scn =.............% uscnr = uscn sin φ1scn =..............%

RFe = U 1n / PFen = = U1n / (I10n cosφ10n) =...........Ω Xm = U1n / (I10n sinφ10n) =............Ω

R1sc = P1scn / I1n = = (U1sc cosφ1scn)/I1n =............Ω X1sc= (U1sc sinφ1scn) / I1n =.............Ω

Schema echivalentă la mers în gol:

Schema echivalentă la mers în scc:

2

2

Măsurătorile de la pct. 4 încep cu funcţionarea în gol (Rs= ∞), apoi se scade valoarea rezistenţei Rs până când I2 ≈ 1,2 I2n şi valorile măsurate se trec într-un tabel de forma:

U1 [V]

mărimi măsurate I1 [A] P1 [W] U2 [V]

I2 [A]

mărimi calculate β η P2 [W]

U1n unde se calculează β = I2 / I2n ; P2 = U2 I2 cos φ2 = U2 I2 ; η = P2 / P1 Δun = (U20 - U2n*) / U2n, unde U2n* este valoarea lui U2 corespunzătoare la β= 1, iar U20 reprezintă valoarea tensiunii secundare la mers în gol (β = 0). Din tabel (grafic) se determină β*, adică valoarea lui β pentru care η este maxim. La pct. 5. se calculează Δun = βn (uscna cosφ2 + uscnr sin φ2) = uscna şi ! * = PFen PJn . Se vor compara cu valorile determinate experimental.

2

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

TRANSFORMATORUL ELECTRIC TRIFAZAT Chestiuni de studiat 1. Datele nominale şi determinarea raportului numerelor de spire : Sn = ................... VA U1n = U1nl = .........V conex......... U1nf = .......... V

U2n = U2nl = ...........V

U2nf = ......... V

conex.........

kW = U1nf / U2nf = ...........

2. Verificarea experimentală a relaţiilor dintre tensiunile de linie şi de fază la conexiunea triunghi, respectiv stea, a înfăşurărilor secundare, menţinând înfăşurarea primară cu conexiunea stea. Determinarea, pentru fiecare schemă de conexiuni, a intensităţii curenţilor de linie şi de fază corespunzători funcţionării transformatorului la putere nominală. Determinarea, pentru fiecare schemă de conexiuni, a raportului de transformare kT şi compararea lui cu raportul numerelor de spire kW. 3. Determinarea grupei de conexiuni pentru schemele realizate anterior: Yy şi Yd. 4. Măsurarea rezistenţelor înfăşurărilor de fază prin metoda industrială a ampermetrului şi voltmetrului, într-un circuit de curent continuu şi verificarea relaţiei: 2

R1 ≈ (kW) R2. Modul de lucru şi schemele de montaj 1. In sistemele trifazate mărimile nominale (tensiuni şi curenţi) sînt întotdeauna mărimi de linie. Pentru calculul tensiunilor de fază se ţine seama de relaţiile dintre mărimile de linie şi de fază, în funcţie de conexiunea înfăşurării. Conex. stea Y (y) U f = U l 3 Conex. triunghi D (d) U f = U l 2. şi 3. Alimentarea transformatorului se face de la reţeaua de tensiune trifazată. Legătura electrică dintre bornele omoloage ale înfăşurărilor primară şi secundară (A-a) aduce la potenţialul sursei ambele înfăşurări. Din motive impuse de protejarea ! ! sistemului izolator, valoarea tensiunii aplicate nu trebuie să depăşească nivelul tensiunii nominale pentru nici una dintre înfăşurări. De aceea, se recomandă ca alimentarea să se facă pe înfăşurarea de joasă tensiune, iar reţeaua să aibă tensiunea nominală cel mult egală cu tensiunea nominală a înfăşurării alimentate (JT).

Schema generală de alimentare şi măsură

Schemele de realizare a conexiunilor pe placa de borne

Se măsoară şi se trec în tabelul ce urmează valorile tensiunilor de linie primare şi secundare, cât şi tensiunile necesare determinării experimentale a grupei de conexiuni. schema de conexiuni Yy Yd

UAB [V]

UBC [V]

UCA [V]

Uab [V]

3

Ubc [V]

Uca [V]

UBb [V]

UCb [V]

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Pentru determinarea mărimilor cerute la pct. 2. se aplică relaţiile cunoscute între mărimile de linie şi de fază pentru circuite trifazate şi în particular pentru transformatoare trifazate: Conexiunea stea Y (y) Conexiunea triunghi D (d) Ulinie = UAB (ab) = UBC (bc) = UCA (ca)

tensiunea de linie curentul de linie

Ilinie = S / ( 3 Ulinie) Ufaza = Ulinie Ufaza = Ulinie / 3 Ifaza = Ilinie = S / (3 Ufaza ) I = I / 3 = S / (3 U

tensiunea de fază curentul de fază

faza

linie

faza

)

Pentru fiecare schemă se determină raportul de transformare kT = U11 / U2l = UAB / Uab şi raportul numerelor de spire kW = U1f / U2f . Datele calculate se trec în tabelul următor: Conex Y...m U1l U2l I1l I2l U1f U2f I1f I2f kT kW Yy  ... Yd  ... Indicele "m" al grupei de conexiuni reprezintă numărul o natural (1 ≤ m ≤ 12) care înmulţit cu 30 dă valoarea defazajului γ dintre tensiunile de linie omoloage din primar şi secundar. Valoarea unghiului γ se determină din diagrama fazorială a tensiunilor de linie construită ca în figura alăturată, cu ajutorul fazorilor U1l=UAB=UBC=UCA şi U2l=Uab=Ubc =Uca. Punctul A≡a, iar punctul b se află la intersecţia cercurilor de raze Ab, Bb şi Cb. Modulele fazorilor sunt proporţionale cu valorile efective ale tensiunilor măsurate anterior. Unghiul γ = m·30o se măsoară de la fazorul UAB la fazorul Uab în sensul succesiunii fazelor.

4. Pentru măsurarea rezistenţelor de fază se utilizează schema electrică în montaj aval, tipică rezistenţelor de valori mici (mult mai mici decât rezistenţa internă a voltmetrului Rv). Schema utilizează o sursă de tensiune continuă, aparatele de măsură A şi V pentru mărimi în c.c., cât şi un reostat Rr pentru reglajul curentului la o valoare cel mult egală cu 20% din valoarea nominală a curentului de fază al înfăşurării respective (pentru ca rezistenţa să nu se încălzească în timpul probei). Rezistenţa măsurată se evaluează cu relaţia R≈ U / I. Se recomandă măsurarea mai multor perechi de valori (U, I) pentru aceeaşi rezistenţă şi medierea lor. Rezistenţa corespunzătoare regimului termic stabilizat se poate evalua cunoscând o temperaturile mediului şi pe cea de lucru (în cazul de faţă 115 C, corespunzător clasei de 3 1 izolaţie F). Recalcularea se face cu relaţia: R" = R (1 + #!t ). Pentru cupru α = 4·10 C- . Datele se trec în tabelul următor: Înfăşurarea. (1) (2)

I [A]

U [V]

Imed [A]

Umed [V]

R [Ω]

Rθ [Ω]

Intrebări. Comentarii 1. Comparaţi valorile lui kW determinate din datele nominale (pct.1) respectiv din măsurători (pct. 2). 2 2. Cum explicaţi relaţia R1 ≈ (kW) R2 ? Se verifică experimental? 4

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

PORNIREA, SCHIMBAREA SENSULUI DE ROTAŢIE ŞI FRÂNAREA MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT Chestiuni de studiat: 1. Pornirea motorului asincron cu rotor bobinat cu reostat de pornire. 2. Pornirea directă a motorului asincron cu rotor în colivie. 3. Pornirea motorului asincron cu rotor în colivie cu comutator stea - triunghi. 4. Pornirea motorului asincron cu rotor în colivie cu bobină de reactanţă. 5. Schimbarea sensului de rotaţie al motorului asincron. 6. Frânarea dinamică a motorului asincron. Schemele de montaj: 1.

2.

5.a

3.

5.b

4.

6.

Datele nominale ale maşinilor: 1. Motorul asincron cu rotorul bobinat: Datele înscrise pe plăcuţa indicatoare: Puterea nominală Pn = ......………........ [kW] Tensiunea nominală a înfăşurării statorului Un = ......./....... [V]; Conex…….. Curentul nominal al înfăşurării statorului In = ......./....…. [A]; Conex.......... Turaţia nominală nn = ...…..... [rot/min]=…..…….[rot/s] Frecvenţa nominală fn = ...………[Hz] Factorul de putere nominal cos φn = ............... Tensiunea nominală a înfăşurării rotorului Unr = .......….. [V]; Conex.......... Curentul nominal al înfăşurării rotorului Inr = .............. [A]; Conex.......... Date calculate pe baza celor înscrise pe plăcuţa indicatoare: Numărul de perechi de poli ai înfăşurărilor p = INT(60 f / nn ) = ................. Turaţia de sincronism n1 = 60f /p=...........; Alunecarea nominală sn=(n1 -nn)/n1=…...... Cuplul nominal Mn = Pn / (2 π nn) = ............. [Nm], (unde nn [rot/s]) Randamentul nominal

ηn = Pn / ( 3 Un In cos φn) = ........

2. Motorul asincron cu rotorul în colivie Datele înscrise pe plăcuţa indicatoare: Puterea nominală Pn = ................ [kW] Tensiunea nominală Un = ............/............ [V]; Conex.......... Curentul nominal In = ............./.............. [A] Conex.......... 5

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Turaţia nominală nn = .............. [rot/min]=……………..[rot/s] Frecvenţa nominală fn = ..............[Hz] Factorul de putere nominal cosφn = ............... Date calculate pe baza celor înscrise pe plăcuţa indicatoare: Numărul de perechi de poli ai înfăşurărilor p=INT(60f/ nn ) = ..................... Turaţia de sincronism n1=60f / p=............; Alunecarea nominală sn= (n1 - nn)/n1=...... Cuplul nominal Mn = Pn / (2 π nn) = .......... [Nm], (unde nn [rot/s]) Randamentul nominal

ηn = Pn / ( 3 Un In cos φn) = ..........

Modul de lucru. Rezultate experimentale şi de calcul: Pornirea motorului asincron cu rotorul bobinat (schema 1) se realizează fixând reostatul de pornire pe poziţia de rezistenţă maximă şi alimentând statorul. După accelerarea rotorului, curentul absorbit din reţea începe să scadă; se scurtcircuitează pe rând treptele reostatului de pornire până la zero, aşteptând la fiecare treaptă reducerea curentului absorbit din reţea. Se va măsura curentul de pornire pentru câteva valori iniţiale ale rezistenţei reostatului de pornire.

Rp [Ω] Ip [A] ip = Ip / In Pornirea directă a motorului asincron cu rotorul în colivie (schema 2) se realizează prin alimentarea de la reţea, la tensiunea nominală, a înfăşurării statorice a motorului. La pornirea cu comutator stea - triunghi (schema 3) se va reduce şocul de curent la pornire prin asigurarea succesiunii conexiunilor stea şi triunghi selectând corespunzător poziţiile comutatorului de schimbare a conexiunii. La pornirea cu bobină de reactanţă (schema 4) se va observa cum, la accelerarea rotorului şi scăderea curentului absorbit din reţea, tensiunea la bornele motorului creşte lent, până în apropierea tensiunii nominale. Schema de pornire

Pornirea directă

Pornirea stea / triunghi Pornirea cu bobină

Ip [A] ip = Ip / In Schimbarea sensului de rotaţie al motorului asincron (schema 5) presupune schimbarea sensului de rotaţie al câmpului magnetic învârtitor, deci schimbarea succesiunii fazelor, prin intervertirea a două borne la reţeaua de alimentare. Pentru frânarea dinamică (schema 6) se comută alimentarea înfăşurării statorice de la reţeaua trifazată la o sursă de tensiune continuă. Inaintea încercării este necesară reglarea curentului continuu cu ajutorul reostatului. Se va cronometra timpul de frânare la oprirea liberă şi se va compara cu timpii corespunzători pentru diferite valori ale curentului continuu la frânarea dinamică.

If [A] t [s] Intrebări. Comentarii: 1. Când trebuie realizată trecerea din conexiunea stea (Y) în triunghi (D) şi de ce? 2. Cum se modifică cuplul de pornire la pornirea reostatică în comparaţie cu pornirea directă? 3. Ce altă metodă cunoaşteţi pentru pornirea indirectă a motorului asincron cu rotor în colivie? 4. De câte ori se reduc valorile curentului şi cuplului de pornire la pornirea cu comutator Y / D. Dar la pornirea cu bobină de reactanţă? 6

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

FUNCŢIONAREA IN SARCINĂ A MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT Chestiuni de studiat: 1. Pornirea directă a motorului asincron cu rotor în colivie. 2. Determinarea experimentală a caracteristicilor de funcţionare în sarcină: Pabs, I, cosφ, η, s, M = f (Putil) pentru U = const., f = const. 3. Determinarea experimentală a caracteristicii mecanice: n = f (M) sau M = f (s) pentru U = const., f = const. şi pentru M ! [0, Mn] Schema de montaj: TRUSA DE MASURA 3~ 50 Hz

U1 V1 W1

W V

A A A

V

U2 V2

MAs

TG n

W2

AG

A1 G A2

E1

E2 Ae

VG

Re

Rs

SCHEMA GENERATORULUI DE SARCINA (GEN. DE C.C. CU EX. INDEP.)

Datele nominale ale maşinilor: 1. Generatorul de sarcină: UGn = .........V; IGn = ..........A;

nGn = .......... rot/min= ………. rot/s;

2. Motorul asincron: 2.1 Mărimile înscrise pe plăcuţa indicatoare: Puterea nominală Pn = ...........kW; Turaţia nominală nn = ........... rot/min =……..….rot/s Tensiunea nominală Un =...........V; Curentul nominal In =..….........A; Conex........... Factorul de putere nominal cos φn = ........ Frecvenţa nominală fn = ......... Hz Clasa de izolaţie ..................... Tipul de protecţie ....................... 2.2 Mărimi nominale calculate: Puterea absorbită de la reţea în regim nominal de sarcină Pabsn = 3 UnIn cosφn=........W Pn Randamentul în regim nominal "n = = ............ 3U n I n cos ! n Pn [W ] Cuplul nominal util la ax Mn = = ...............[ Nm] 2! nn [rot / s ] Numărul de perechi de poli ai înfăşurării p = Int (60 fn / nn) = ............. Turaţia de sincronism (turaţia cîmpului învîrtitor) n1=fn/p = …..... [rot/s] n ! nn Alunecarea nominală sn = 1 100 = .................[%] n1 Modul de lucru: 1. Pornirea motorului se realizează prin cuplare directă la reţea, la tensiunea nominală. La motorul cu rotor în colivie şocul de curent la pornire Ip/ In= (5,5 .... 8), deci ampermetrele trusei de măsură trebuie protejate prin alegerea unui domeniu de măsură corespunzător. 2. Caracteristicile de funcţionare în sarcină şi caracteristica mecanică se determină pe baza aceluiaşi set de măsurători. Incărcarea în sarcină a motorului asincron se realizează prin mărirea 7

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

puterii cerute de generator, deci reglând, în trepte, rezistenţa de sarcină a acestuia, de la valoarea (IG = 0), la o valoare corespunzătoare cel mult IGn. Generatorul de c.c. va avea un curent de excitaţie corespunzător producerii tensiunii nominale la borne.

Rezultate experimentale şi de calcul. Reprezentări grafice. Mărimi măsurate f Hz

U V

IA A

IB A

IC A

Pabs UTG W V

Mărimi calculate UG V

IG A

I A

n cosφ η G rot/s -

Putil W

M Nm

s %

η -

Mărimi măsurate la platforma de lucru: f - frecveţa tensiunii reţelei; U - tensiunea reţelei de alimentare (mărime de linie); IA,IB,IC - curenţi absorbiţi de la reţea (mărimi de linie); Pabs - puterea el. activă absorbită de la reţea; UTG - tensiunea la tahogenerator; UG, IG - tensiunea şi curentul la bornele circuitului de sarcină al generatorului. Mărimi calculate: I = (IA + IB + IC) / 3 - valoarea medie a curentului de linie absorbit de la reţea; cos φ = Pabs / ( 3 U I) - factorul de putere în circuitul electric statoric; Putil = (UG IG) / ηG - puterea utilă a motorului transmisă integral generatorului, prin cuplaj la arbore; randamentul generatorului ηG se detemină din curba de tarare a acestuia: IG/IGn ηG

0,025 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 0,5 0,79 0,84 0,85 0,86 0,86 0,855 0,85 0,84 0,835 0,825 0,815 0,8

Putil - cuplul la arborele motorului (atenţie la unităţile de măsură); 2" n n "n s= 1 100 - alunecarea motorului; η = Putil / Pabs - randamentul motorului. n1 M=

! !

Caracteristicile de funcţionare se reprezintă grafic pe aceeaşi diagramă, cu abscisa comună şi ordonate gradate pentru fiecare mărime în parte. Se poate utiliza şi reprezentarea în mărimi raportate, prin impărţirea fiecărei valori la valoarea nominală a mărimii respective. In acest caz, atât abscisa cât şi ordonata vor fi gradate între valorile 0 şi 1. Intrebări. Comentarii: 1. Ce metode se pot folosi pentru reducerea şocului de curent la pornirea motorului cu rotor în colivie? 2. Ce valoare are frecvenţa mărimilor electrice din înfăşurarea rotorică în regim nominal de sarcină? 3. Precizaţi valorile curentului şi tensiunii nominale pe fază ale motorului.

8

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

TRADUCTOR ŞI SISTEM DE POZIŢIONARE CU SELSINE Chestiuni de studiat: 1. Studiul funcţionării selsinelor în regim de traductor între o deplasare unghiulară şi un semnal electric. Se utilizează doua selsine de aceeaşi construcţie, unul emiţător (E) şi celălalt receptor (R). Determinarea caracteristicii intrare - ieşire a grupului de selsine la funcţionarea în gol: UR = f (θE) pentru θR = const., IeE = const. 2. Studiul funcţionării selsinelor în regim de arbore electric. Determinarea caracteristicii erorii sistemului de poziţionare Δθ(θE), şi a erorii maxime (Δθ)max: Δθ = θE - θR = f (θE), pentru IeE = const. şi IeR = const. Construcţia selsinelor: In principiu, selsinele sunt obţinute din două sau mai multe maşini identice, asemănătoare constructiv cu maşina asincronă cu inele (rotorul fiind bobinat cu o înfăşurare monofazată) sau cu maşina sincronă având statorul echipat cu o înfăşurare trifazată, conectată în stea, iar rotorul echipat cu o înfăşurare monofazată alimentată de la o sursă de c.a. de frecvenţă şi tensiune constante, prin contact alunecător perie inele colectoare. Una dintre maşini are rolul de selsin emiţător (transmiţător de semnal), cealaltă (sau celelalte) fiind selsine receptoare. Infăşurările statorice sunt întotdeauna conectate în paralel, adică bornele omoloage sunt conectate împreună; circuitul înfăşurării de excitaţie (înfăşurarea rotorică) diferă, pentru emiţător şi receptor, în funcţie de regimul de funcţionare al selsinelor. Schemele de montaj: In regim de traductor

In regim de arbore electric

Datele nominale ale selsinelor: Curenţii de excitaţie ai celor două selsine: IeE = .............. A; IeR = ............. A 9

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Modul de lucru: 1. Pentru determinarea caracteristicii intrare - ieşire a selsinelor în regim de traductor se alimentează înfăşurarea de excitaţie a selsinului emiţător (SE) la curentul nominal şi cu selsinul receptor (SR) în poziţie fixă se roteşte rotorul SE până la obţinerea valorii minime a tensiunii induse în rotorul SR, corespunzător valorii UR = URmin; în acest caz, poziţia rotorului SE este considerată la valoarea unghiului de referinţă (θE = 0). Din acest punct se execută o rotaţie completă a rotorului SE, citind la fiecare 20 de grade valoarea tensiunii induse UR. SR converteşte semnalul mecanic (deplasarea) în semnal electric (tensiunea indusă), putând să-l transmită la distanţă, unui sistem de acţionare comandat. Datele experimentale se trec în tabel şi caracteristica UR = f (θE) se reprezintă grafic. θE [grade] UR [V]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

θE [grade] UR [V]

180

200

220

240

260

280

300

320

340

2. La determinarea caracteristicii erorii sistemului de poziţionare se alimentează înfăşurările de excitaţie ale SE, respectiv SR astfel încât să fie parcurse de curenţii nominali. Se stabileşte pentru rotorul SE poziţia de referinţă (θE = 0) şi se marchează poziţia corespunzătoare a rotorului SR. Se execută apoi o rotaţie completă a rotorului SE în paşi de câte 20 grade. La fiecare deplasare a rotorului SE se constată o mişcare de acelaşi tip (de imitare) executată de rotorul SR. La stabilizarea poziţiei rotorului SR se măsoară unghiul cu care acesta s-a deplasat din poziţia iniţială. In tabelul de mai jos se înscriu valorile θE, θR şi Δθ = θE - θR şi se reprezintă grafic Δθ = f (θE), ca o linie poligonală, marcând evoluţia erorii de poziţionare. θE [grade] θR [grade] Δθ [grade] θE [grade] θR [grade] Δθ [grade]

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

Eroarea maximă este Δθmax = ............ grade . Intrebări. Comentarii: 1. Care este principiul de funcţionare al selsinelor în regim de traductor? 2. Care este principiul de funcţionare al selsinelor în regim de arbore electric? 3. Care este domeniul de utilizare al selsinelor?

10

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

GENERATORUL SINCRON CARE FUNCŢIONEAZǍ PE REŢEA PROPRIE Chestiuni de studiat: 1. Caracteristica de funcţionare în gol: U0 = f(Iex) pentru I= 0 şi f = ct. (n = ct.) 2. Caracteristicile externe: U = f(I) pentru Iex = ct., f = ct. (n = ct.) şi cos φ = ct. 3. Caracteristicile de reglaj: Iex = f(I) pentru U = ct., f = ct. (n = ct.) şi cos φ = ct. 4. Caracteristica de scurtcircuit trifazat simetric: Isc3 = f(Iex) pentru U = ct. şi f = ct. (n = ct.). Schema de montaj: IMPEDAN _ REGLABIL A

TRUSA DE MASURA F

3" 50 Hz

MAs

GS

U V

R

W

T

F1 MOTORUL DE ANTRENARE

F2

V

A

R

A

S

A

T

Rex A ex

+ MOTORUL DE ANTRENARE (motor asincron)

W

S

A

!

GENERATORUL SINCRON

CIRCUITUL DE SARCINA

Rex reostat de reglaj al curentului Iex; Aex ampermetru de c.c. pentru curentul de excita]ie (la val. Iex); V voltmetru pentru tensiuni cuprinse între (0.....1,1) Un F frecvenţmetru A ampermetre pentru intensităţi ale curentului cuprinse între (0 ...... 1,1) In Datele nominale ale maşinilor încercate: Motorul de antrenare Pn = ......................[kW] nn = ......................[rot/min] Un = ......................[V] In = ........................[A] Generatorul sincron Date citite pe plăcuţa indicatoare: Sn = ..........................[kVA] Un = .........................[V] In = .......................... [A] fn = ..........................[Hz] nn = .........................[rot/min] Iex = ..........................[A] Uex = ........................[V] Date calculate prin prelucrarea datelor citite de pe plăcuţa indicatoare: - numărul de perechi de poli: p = 60 fn / nn = ................. - tensiunea nominală pe fază Uf = ...................[V] - curentul nominal pe fază If = ....................[A]

Obs. La calcularea mărimilor pe fază se va ţine seama de conexiunea înfăşurării trifazate. 11

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Modul de lucru. Rezultate şi reprezentări grafice La determinarea experimentală a caracteristicii de funcţionare în gol, reglajul curentului de excitaţie Iex se face continuu descrescător, cu ajutorul reostatului conectat în serie cu înfăşurarea de excitaţie a generatorului sincron, începând cu valoarea Iex max corespunzătoare tensiunii de aprox. 1,3 Un. La valoarea zero a curentului se măsoară tensiunea remanentă Ur.

U0 [V] Iex [A]

Ur = Iex max

0

Reglajul curentului de sarcină I pentru ridicarea caracteristicilor externe şi de reglaj se realizează modificând simetric rezistenţa trifazată de sarcină (pt. cos φ = 1), respectiv inductivitatea (pt. cos φ → 0 ind.). Pentru menţinerea frecvenţei la valoarea constantă fn se reglează turaţia motorului de antrenare, la fiecare curent de sarcină, prin reglajul reostatului de câmp Rc.

Caracteristicile externe cos φ 1 Iex[A] I [A] 0 U [V] Un=

0 ind 0 Un=

Se calculează căderea de tensiune la bornele generatorului Δu [%] =

U 0 " U(I) ! 100 U0

pentru cos φ = 1: Δu [%] = ........ respectiv pentru cos φ = 0 ind.: Δu [%] = ...............

Caracteristicile de reglaj cos φ 1 U [V] I [A] 0 Iex [A]

0 ind 0

Caracteristica de scurtcircuit trifazat simetric Iex [A] 0 Isc3 [A] Cu datele măsurate se realizează reprezentările grafice ale caracteristicilor. Intrebări. Comentarii: 1. Cum se modifică tensiunea la bornele generatorului, la funcţionarea în gol, dacă turaţia motorului de antrenare scade la 0,8 nn? Dar frecvenţa tensiunii? 2. Explicaţi de ce, la acelaşi curent de sarcină, tensiunea la bornele generatorului este mai mică în sarcină inductivă, decât în sarcină pur rezistivă? Cum se modifică tensiunea la bornele generatorului la încărcarea în sarcină capacitivă? 4. De ce caracteristica Isc 3 = f (Iex) nu porneşte din originea sistemului de coordonate?

12

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

MOTORUL SINCRON Chestiuni de studiat 1. Pornirea în asincron a motorului sincron. 2. Determinarea experimentală a caracteristicilor de reglaj (curbele în V): I = f(Iex) pentru U, f, P2 = const. 3. Determinarea experimentală a caracteristicilor electromecanice: P1, I, M, cos φ, η = f (P2) pentru U, f, Iex = const. Schema de montaj TRUSA DE MASURA

3~ 50 Hz

U1 V1 W1

W A A V A

V2 W2

AG

A1

U2

G

MS

E1

A2

F1 F2

E2 Ae

K1

Rex

K2

Rp

VG

Re A ex

Rs

+ !

Observaţie. Rezistenţa Rp se recomandă să fie de (5......10) Rex.

Datele nominale ale maşinilor 1. Motorul sincron Pn = ............ [kW] Iex = ................ [A] Un = ............[V] conex Y Uex = ............... [V] In = .............[A] conex Y Rex = Uex / Iex =................. [Ω] cos φn = ............. nn = .............[rot/min] fn = ..............[Hz] 2. Generatorul de sarcină UGn = .........V IGn = ..........A nGn = ............rot/min

Modul de lucru Motorul trebuie să fie echipat cu colivie de pornire realizată din bare introduse în crestături practicate în talpa polului şi scurtcircuitate de inele la capete. Dacă maşina are poli masivi, curenţii turbionari induşi joacă rolul coliviei de pornire. In perioada pornirii înfăşurarea de excitaţie se închide pe o rezistenţă de valoare mare (întreruptorul K2 din schemă închis) pentru a reduce efectul de rotor monofazat. Pornirea se face alimentând direct înfăşurarea statorului la tensiunea nominală. După ce motorul se accelerează la turaţia de mers în gol ca motor asincron, se comută înfăşurarea de excitaţie pe reţeaua de c.c. (se deschide K2 şi se închide K1), polarizând inductorul. După un scurt proces tranzitoriu rotorul intră în sincronism, fapt semnalat de scăderea curenţilor absorbiţi de la reţea de înfăşurarea statorului, prin anularea componentei transmise de colivia rotorului, deoarece la n = n1 t.e.m. induse şi curenţii din bare sunt nuli. Dacă trecerea la sincronism se face la un curent de excitaţie apropiat de valoarea optimă (vezi curbele în “V”), curentul absorbit din reţea scade şi prin pierderea componentei reactive la trecerea din regim asincron în sincron. Este posibil ca la maşinile cu polii aparenţi rotorul să fie “tras în sincronism” chiar fără alimentarea înfăşurării de excitaţie, datorită cuplului de anizotropie care are expresia: M =

3U 1 1 " sin 2 ! . 2 Xq Xd

Pentru ridicarea caracteristicilor de reglaj se variază curentul de excitaţie al motorului pentru diferite valori constante ale puterii debitate de generatorul de sarcină (UGIG = const.) şi se măsoară curentul I absorbit de motor din reţea. La determinarea caractersiticilor electromecanice se 13

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

menţine constant curentul de excitaţie la valoarea optimă corespunzătoare funcţionării în gol, adică Iex = Iex 0 pentru UGIG = 0 şi I absorbit din reţea minim; se variază puterea utilă P2 prin modificarea valorii rezistenţei de sarcină a generatorului (Rs).

Rezultate experimentale şi de calcul. Reprezentări grafice. Caracteristicile de reglaj: I1 [W] Iex

[A] [A]

P’1= I1 [W] Iex

[A]

P1=

[A]

Se reprezintă pe acelaşi grafic cele două caracteristici de reglaj (curbele în “V”) punându-se în evidenţă punctele de minim (corespunzătoare la Iex = Iex 0 şi puterea reactivă absorbită Q1 = 0).

Caracteristicile electromecanice: f1 Hz

U1 V

IA A

IB A

Mărimi măsurate IC P1 Iex A W A

UG V

IG A

Mărimi calculate cosφ P2 M η W Nm -

I1 A

Mărimi măsurate la platforma de lucru: f1 - frecveţa tensiunii reţelei; U1 - tensiunea reţelei de alimentare (mărime de linie); IA,B,C -componentele sistemului trifazat de curenţi absorbiţi de la reţea (mărimi de linie); P1 - puterea electrică activă absorbită de la reţea; Iex - intensitatea curentului de excitaţie; UG,IG -tensiunea şi intensitatea curentului la bornele circuitului de sarcină al generatorului.

Mărimi calculate: I1 = (IA + IB + IC) / 3 - valoarea medie a curentului de linie absorbit de la reţea;

cos ! = P1

3U 1 I 1 - factorul de putere în circuitul electric statoric;

P2 = (UG IG) / ηG - puterea utilă a motorului transmisă integral generatorului, prin cuplaj Randamentul generatorului ηG se detemină din curba de tarare a acestuia:

M=

!

IG/IGn ηG

0,1 0,79

0,15 0,84

0,2 0,85

0,3 0,86

0,4 0,86

0,5 0,6 0,855 0,85

0,7 0,84

0,8 0,9 1,0 1,1 0,835 0,825 0,815 0,8

P2 2" n

- cuplul la arborele motorului (atenţie la unităţile de măsură);

η = P2 / P1 - randamentul motorului. Caracteristicile electromecanice de funcţionare se reprezintă grafic pe aceeaşi diagramă, cu abscisa comună şi ordonate gradate pentru fiecare mărime în parte.

Intrebări. Comentarii: 1. Cum se modifică cuplul motorului sincron dacă tensiunea reţelei de alimentare scade la 0,1 Un? 2. Care va fi turaţia motorului dacă frecvenţa reţelei scade la 48 Hz? 3. Pentru ce curent de excitaţie (comparat cu Iex0) motorul debitează energie reactivă în reţeaua de alimentare la P = const.? Ce valoare are cosφ la Iex0 pentru o anumită putere debitată de motor?

14

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

GENERATORUL SINCRON DE MEDIE FRECVENŢǍ (CU POLI IN GHIARE) Chestiuni de studiat 1. Construcţia generatorului; 2. Caracteristica de funcţionare în gol: U0 = f(Iex), pt. I= 0 şi f = const. (n = const.) 3. Caracteristica externă: U = f(I), pentru Iex = const. şi f = const. (n = const.) Schema de montaj TRUSA DE M ASUR A F

3" 50 Hz

MAs

GS

U V

R

W

T

W

S

V

F1 MOTORUL DE ANTRENARE

F2

A

R

A

S

A

IMPEDAN __ REGLABILA

T

Rex A ex

+

!

Rex reostat de reglaj al curentului Iex; Aex ampermetru de c.c. pentru curentul de excitaţie (la val. Iex); V voltmetru pentru tensiuni cuprinse între (0.....1,1) Un Datele nominale ale maşinilor încercate Motorul de antrenare

Generatorul sincron

Pn = ......................[kW] 2p = ............. poli (din construc]ie) Un = ......................[V] U = 30 [V] In = ........................[A] I = 25 [A] cos φn = .................. nn = ..............[rot/min] = ................ = [rot/s] Se calculează frecvenţa tensiunii produse de generator f = p·nn = ...... [Hz] Modul de lucru Constructiv, generatorul are inductorul pe rotor şi indusul pe stator. Inductorul este de tip unipolar, cu înfăşurarea de excitaţie alimentată în c.c. şi are 2p poli aparenţi realizaţi sub forma unor dinţi întrepătrunşi (ghiare), care se polarizează prin traseul liniilor de câmp dirijat prin mărimea întrefierului (a se studia paragraful 4.3.1 pentru descrierea elementelor constructive). Intrefierul dintre stator şi rotor fiind mult mai mic decât cel dintre doi poli succesivi, linia de câmp se va închide în jurul înfăşurării de excitaţie prin jugul rotor, polul ghiară N, dinţii din jugul statorului, polul ghiară S. Statorul este echipat cu o înfăşurare trifazată simetrică cu p perechi de poli, conectată în stea. Când inductorul se roteşte cu turaţia constantă n [rot/sec] în înfăşurarea statorului se induc t.e.m. de frecvenţa f = p·n [Hz] care formează un sistem trifazat simetric.

15

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Caracteristica de funcţionare în gol se determină reglând curentul de excitaţie continuu crescător, de la valoarea zero, pentru care se măsoară tensiunea remanentă Ur, până la o valoare Iex max corespunzătoare unei tensiuni la borne de 1,1 Un şi apoi continuu descrescător, până la valoarea zero, pentru care se citeşte din nou tensiunea remanentă (similar modului de lucru de la generatorul de c.c.). U0 [V] Iex [A]

Ur1= 0

Ur2= Iex max

0

Se reprezintă grafic cele două ramuri ale caracteristicii de funcţionare în gol. Pentru determinarea caracteristicii externe se reglează tensiunea nominală la borne în regim de funcţionare gol (I = 0) şi apoi se variază în trepte rezistenţa de sarcină până ce curentul atinge valoarea nominală. U [V] U0= I [A] 0 Intrebări. Comentarii 1. Unde se foloseşte generatorul sincron cu polii în ghiare? 2. Ce mărimi nominale se modifică dacă se foloseşte un motor de antrenare cu turaţia de sincronism egală cu jumătate din turaţia de sincronism a motorului folosit? La ce valori aproximative?

16

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

GENERATOARE DE CURENT CONTINUU Chestiuni de studiat: 1. Datele nominale ale generatorului: Puterea nominalǎ Pn = ...................kW Curentul nominal In =.....................A Rezistenţa înfǎşurǎrii indusului R = .................... Ω Datele excitaţiei: Uex = .................V; Rex = Uex / Iex = ........... Ω

Tensiunea nominalǎ Un =...................V Turaţia nominalǎ nn = ................. rot/min =...................rot/s Iex =.................. A ;

2. Caracteristica de funcţionare în gol a generatorului cu excitaţie independentǎ: U0 = f(Iex) pentru I = 0 şi n = const. 3. Caracteristica externǎ a generatorului cu excitaţie independentǎ: U = f(I) pentru Iex = const. şi n = const. se ridicǎ pentru ambele sensuri de rotaţie ale axului generatorului pentru a evidenţia eventuala influenţǎ a reacţiei longitudinale a indusului (dacǎ periile sunt decalate din axa neutrǎ). 4. Verificarea condiţiilor de autoexcitare pentru generatorul cu excitaţie derivaţie. 5. Caracteristica externǎ a generatorului cu excitaţie derivaţie: U = f(I) pentru Rex = const. şi n = const. Schema de montaj:

Rs reostat de sarcinǎ; Rex reostat de reglaj al curentului Iex; A , V ampermetru şi voltmetru de c.c. (la valorile nominale); Aex ampermetru de c.c. pentru curentul de excitaţie (la val. Iex); Modul de lucru: La determinarea caracteristicii de funcţionare în gol, curentul de excitaţie se regleazǎ de la Iex = 0 (corespunzǎtor tensiunii remanente U0 = Ur1), fiind crescut monoton pânǎ la atingerea unei tensiuni la borne de (1,1 - 1,2)Un, apoi scǎzut pânǎ la valoarea zero, corespunzǎtoare tensiunii remanente Ur2. Ramura ascendentǎ şi cea descendentǎ a caracteristicii sunt diferite, datoritǎ histerezisului caracteristicilor de magnetizare ale materialelor feromagnetice. U0 Ur1= Ur2= [V] 0 0 Iex [A]

17

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Cele douǎ ramuri ale caracteristicii se reprezintǎ grafic, se traseazǎ curba medie şi se translateazǎ în origine, determinând factorul de saturaţie la tensiunea nominalǎ (vezi figura): ks = AC / AB.

Caracteristica externǎ se determinǎ pornind de la o tensiune de mers în gol U0 (corespunzǎtoare la I=0) şi se încarcǎ în sarcinǎ pânǎ la I = In. Reostatul Rex rǎmâne pe o poziţie fixǎ. Atât la generatorul cu excitaţie separatǎ, cât şi la cel cu excitaţie derivaţie se fixeazǎ aceeaşi valoare a tensiunii de mers în gol U0, iar caracteristicile se reprezintǎ pe acelaşi grafic şi se comparǎ între ele. Se calculeazǎ cǎderea de tensiune de la gol la sarcinǎ nominalǎ pentru fiecare caracteristicǎ: Δu = (U0-U)/U0 unde tensiunea U corespunde curentului nominal. excit. indep. U [V] U0= sens direct I [A] 0 excit. indep. U [V] U0= sens invers I [A] 0 U [V] U0= excit. deriv. I [A] 0 Sensul de rotaţie influenţeazǎ forma caracteristicii externe în cazul în care periile nu sunt poziţionate în axa neutrǎ, determinând producerea reacţiei longitudinale. In cazul generatorului, reacţia longitudinalǎ are efect magnetizant dacǎ periile sunt decalate în sens invers sensului de rotaţie şi efect demagnetizant la decalarea periilor în sensul de rotaţie. Caracteristica externǎ în al doilea caz este mai cǎzǎtoare decât în primul. Se vor analiza formele obţinute experimental şi se vor face comentarii. Condiţiile producerii autoexcitaţiei la generatorul derivaţie sunt: * existenţa magnetizaţiei remanente - maşina a funcţionat anterior şi atunci când arborele este rotit şi Iex = 0, la bornele înfǎşurǎrii indusului se mǎsoarǎ tensiunea remanentǎ; * magnetizarea miezului în sensul magnetizaţiei remanente - la închiderea circuitului de excitaţie conectat în paralel pe bornele indusului (A1 A2), tensiunea la borne tinde sǎ creascǎ pe mǎsurǎ ce se scade valoarea rezistenţei Rex; în caz contrar, se inverseazǎ legǎturile la bornele E1 E2, echivalent cu schimbarea polaritǎţii curentului prin înfǎşurarea de excitaţie; * scǎderea rezistenţei echivalente a circuitului de excitaţie pânǎ la stabilizarea punctului de funcţionare.

Intrebǎri. Comentarii: 1. Comentaţi alura caracteristicilor externe pentru generatorul cu excitaţie independentǎ şi derivaţie, explicând deosebirile dintre ele. 2. Apreciaţi prin calcul sau din grafice valorile curenţilor de scurtcircuit pentru cele douǎ tipuri de generatoare şi faceţi o comparaţie între ele.

18

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

MOTORUL DE CURENT CONTINUU CU EXCITAŢIE DERIVAŢIE Chestiuni de studiat: 1. Datele nominale ale motorului: Puterea nominalǎ Pn = ..............kW Tensiunea nominalǎ Un =.................V Curentul nominal In =..................A Turaţia nominalǎ nn = ............ rot/min Rezistenţa înfǎşurǎrii indusului R= .......... Ω =...............rot/s Dacǎ nu este înscrisǎ pe plǎcuţǎ, rezistenţa înfǎşurǎrii indusului poate fi aproximatǎ din pierderile Joule în circuitul indusului, în regim nominal de sarcinǎ: PJn≈ 2/3 (ΣP), unde ΣP = UnIn 2

- Pn reprezintǎ suma pierderilor la funcţionarea în regim nominal, iar R = PJn / In . Datele excitaţiei: Uex = Un = ............V; Iex =............ A ; Rex = ............ Ω Dacǎ nu este precizat pe plǎcuţa indicatoare, curentul de excitaţie al motorului se considerǎ Iex < 0,05 In, pentru ca pierderile în circuitul de excitaţie (Pex = Un Iex) sǎ nu afecteze cu mai mult de 5% valoarea randamentului motorului. Se determinǎ randamentul nominal şi cuplul nominal la arbore.

Pn Pn [W ] = ............... Mn = = ............ [Nm] UnIn 2! nn [rot / s ] 2. Dimensionarea reostatului de pornire Rp pentru un curent de pornire : Ip = 1,5 In = ............ A U " !U p La pornire E=kenΦ=0 , rezultǎ I = I p = , ΔUp≈ 2 V. Rezultǎ Rp= ............Ω. R + Rp 3. Ridicarea experimentalǎ a caracteristicii mecanice naturale n(M) şi a caracteristicilor mecanice artificiale: caracteristica reostaticǎ şi respectiv caracteristica ridicată la slǎbirea fluxului (curentului) de excitaţie.

!n =

Schema de montaj: +

Rp (Rr)

A

I

AG A1

Un

V

E1 Aex Re

VTG

E2 M A2

A1

TG n

G A2

! SCHEMA MOTORULUI

E1 Re

IG K

E2 Ie Ae

VG UG

Rs

Uex

SCHEMA GENERATORULUI DE SARCINA (GEN. DE C.C. CU EXCIT. INDEP.)

Rp (Rr) reostat de pornire (de reglaj reostatic al turaţiei); Re reostat de reglaj al curentului Iex; pentru a fi eficient, Re≈ (2...3)Rex; A , V ampermetru şi voltmetru de c.c. (la valorile nominale); Aex ampermetru de c.c. pentru curentul de excitaţie (la val. Iex); TG tahogenerator (pentru mǎsurarea turaţiei) n = UTG·KTG; constanta KTG=........ Modul de lucru: Atenţie! La realizarea montajului şi la manevrarea reostatului Rex evitaţi întreruperea circuitului de excitaţie. Iex →0 conduce la creşterea periculoasǎ a turaţiei motorului.

19

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Determinarea cuplului se face cu metoda generatorului tarat. Se cunoaşte curba randamentului pentru generatorul de sarcinǎ şi se mǎsoarǎ puterea electricǎ produsǎ de acesta în circuitul sǎu de sarcinǎ. Randamentul transmisiei este unitar, maşinile fiind cuplate rigid la arbore. PutilG = UG IG; PutilM = PabsG = PutilG / ηG P [W ] M [ Nm] = utilM 2! n[rot / s ] Randamentul generatorului ηG se deteminǎ din curba de tarare a acestuia: IG/IGn ηG

0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 0,79 0,84 0,85 0,86 0,86 0,855 0,85 0,84 0,835 0,825 0,815 0,8

Caracteristica naturalǎ se ridicǎ cu Rr = 0 şi Rex = 0. Pentru reglajul de turaţie reostatic se alege o valoare Rr ≠ 0, menţinând Rex = 0. Pentru reglajul de turaţie prin slǎbirea fluxului de excitaţie se alege o valoare Rex ≠ 0, menţinând Rr = 0. n

n=

U " #U p R + Rr " M ke$ ke km$2

n0

slabire flux (Rr=0; Rex°0) naturala (Rr=0; Rex=0) reostatica (Rr°0; Rex=0)

! M

Datele se trec pentru fiecare caracteristicǎ într-un tabel de tipul urmǎtor:

U [V]

mǎrimi mǎsurate I UG IG [A] [V] [A]

UTG [V]

mǎrimi calculate n PutilG PutilM [rot/s] [W] [W]

M [Nm]

Intrebǎri. Comentarii: 1. Explicaţi rolul reostatului de pornire. Ce alte metode de pornire se pot aplica? 2. Comentaţi eficienţa celor douǎ metode de reglaj al turaţiei d.p.d.v. al lǎrgimii gamei de turaţii, al costului instalaţiei şi în funcţionare, etc.. Ce alte metode de reglare a turaţiei cunoaşteţi? 3. Explicaţi fenomenul de ambalare a motorului la întreruperea curentului de excitaţie. 4. Pentru motorul încercat sǎ se calculeze turaţia de mers în gol (ideal) n0 şi pierderile în înfǎşurarea indusului la sarcinǎ nominalǎ PJn. 5. Dacǎ reostatul de pornire nu ar varia în trepte ci ar fi construit cu o singurǎ treaptǎ de valoarea calculatǎ, sǎ se determine la ce valoare a curentului şi turaţiei trebuie scurtcircuitat Rp astfel încât trecerea pe caracteristica naturalǎ (Rp = 0) sǎ se facǎ la curentul Imax= Ip=1,5In. Desenaţi caracteristica de pornire n(I) pe care evolueazǎ punctul de funcţionare.

20

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

MOTORUL DE CURENT CONTINUU CU EXCITAŢIE SERIE Chestiuni de studiat: 1. Datele nominale ale motorului: Puterea nominală Pn = ...........kW Curentul nominal In =...............A

Tensiunea nominală Un =...........V Turaţia nominală nn = ......... rot/min =.............rot/s R = ............... Ω Rex = ............ Ω

Rezistenţa înfăşurării indusului Rezistenţa înfăşurării de excitaţie

Dacă R şi Rex nu sunt înscrise pe plăcuţă, suma lor poate fi aproximată din pierderile Joule în circuitul serie al indusului, în regim nominal de sarcină: PJn ≈ 2/3 (∑P), unde ∑P = UnIn - Pn 2

reprezintă suma pierderilor la funcţionarea în regim nominal, iar (R+Rex )= PJn / In .

Se vor determina randamentul nominal şi cuplul nominal la arbore. P Pn [W ] ! n = n = .......... Mn = = ...........[ Nm] UnIn 2! nn [rot / s ]

2. Dimensionarea reostatului de pornire Rp pentru un curent de pornire Ip = 1,2 In = ............ A în cazul alimentării la tensiune nominală U = Un. U " !U p La pornire E = ke·n·Φ= 0 , rezultă I = I p = , ΔUp ≈2 V . R + Rex + R p Rezultă Rp = ............Ω. Calculul curentului de pornire în cazul alimentării la tensiune redusă U = 0,3 Un şi fără reostat de pornire Rp = 0. 0.3U n " !U p Ip = = ....................... A , respectiv Ip / In = ........... R + Rex 3. Pornirea reostatica a motorului. Ridicarea experimentală a caracteristicii mecanice naturale n(M), cât şi a caracteristicilor mecanice artificiale la reglajul reostatic. Schema de montaj:

A , V ampermetru şi voltmetru de c.c. (la valorile nominale); TG tahogenerator (pentru măsurarea turaţiei), n = UTG·KTG; unde KTG=...................

21

Masini si actionari electrice – lucrari de laborator

Modul de lucru: Atenţie! La realizarea montajului şi la manevrarea reostatului Rs evitaţi întreruperea circuitului de sarcină. I→0 (respectiv M→ 0) conduce la creşterea periculoasă a turaţiei motorului. Determinarea cuplului se face cu metoda generatorului tarat. Se cunoaşte curba randamentului pentru generatorul de sarcină şi se măsoară puterea electrică produsă de acesta în circuitul său de sarcină. Randamentul transmisiei este unitar, maşinile fiind cuplate rigid la arbore. P [W ] PutilG = UG IG; PutilM = PabsG = PutilG / ηG; M [ Nm] = utilM 2! n [rot / s ] Randamentul generatorului ηG se detemină din curba de tarare a acestuia: IG/IGn ηG

0,1

0,15 0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

0,79 0,84 0,85 0,86 0,86 0,855 0,85 0,84 0,835 0,825 0,815 0,8

Pornirea motorului se face cu reostatul de pornire Rp fixat pe rezistenţă maximă, apoi se scade treptat Rp până la zero. Caracteristica naturală se ridică la U = Un şi Rp = 0. Caracteristicile artificiale se ridică pentru diferite valori ale rezistentei reostatului de reglaj.

Datele se trec pentru fiecare caracteristică într-un tabel de tipul următor:

U [V]

mărimi măsurate I UG IG [A] [V] [A]

UTG [V]

mărimi calculate n Putil G Putil M [rot/s] [W] [W]

M [Nm]

Intrebări. Comentarii: 1. Explicaţi rolul reostatului utilizat la pornire. Ce alte metode cu efecte similare se pot aplica la pornirea motorului serie? 2. Comentaţi eficienţa metodei de reglaj reostatic al turaţiei d.p.d.v. al lărgimii gamei de turaţii, al economicităţii în funcţionare, al costului instalaţiei, etc. Ce alte metode de reglare a turaţiei motorului de c.c. cu excitaţie serie cunoaşteţi? 3. Explicaţi fenomenul de ambalare a motorului la întreruperea curentului de sarcină din circuitul generatorului. 4. Pentru motorul încercat să se calculeze pierderile în înfăşurarea indusului şi în cea de excitaţie la sarcină nominală PJn, respectiv PJex.

22