LABO. Elektriciteit OPGAVE: De koppel-snelheidskarakteristiek van de driefasige asynchrone motor. Totaal :.../100 ../. Remediëring: Datum van opgave:

Transcriptie

1 LABO Elektriciteit OPGAVE: De koppel-snelheidskarakteristiek van de driefasige asynchrone motor Datum van opgave:../..../. Datum van afgifte:../..../. Verslag nr. : 08 Leerling: Assistent(en): Klas: 3.2 EIT School: KTA Ieper Totaal :.../100 Remediëring:

2 Naam 3.2EIT pagina 2 Doel 8 Koppel snelheidskarakteristiek van de 3 fasige asynchrone motor Een goede keuze van een asynchrone motor kunnen maken De koppel snelheidskarakteristiek van de 3 fasige asynchrone motor kunnen opnemen Kenmerken van de koppel-toerental-karakteristiek kunnen aanduiden op de grafiek De aanloopstroom kunnen opmenen 8.1 Schakeling + Theorie Theorie Keuze Belangrijk De keuze van een asynchrone motor met kooianker gebeurt met in achtneming van nominaal vermogen, toerental en spanning. Daarbij moet het aanloop koppel-toerental-karakteristiek van de motor het tegenkoppel-toerental-karakteristiek van de aan te drijven machine overeen stemmen. De aandrijfmotor moet voor de aan te drijven machine een koppel hebben, wat door de belasting en het toerental van de aan te drijven machine bepaald wordt. Is het lostrekkoppel van de aan te drijven machine groter dan het aanloopkoppel van de motor, dan kan de motor bij het inschakelen niet aanlopen. De door de motor opgenomen stroom bij stilstaande rotor bedraagt het drie- tot zesvoudige van de nominale stroom en veroorzaakt na een zekere tijd beschadiging van de wikkelingen. Is het aanloopkoppel van de motor zeer veel groter dan het tegenkoppel van de aan te drijven machine, dan wordt erg snel het nominaal toerental bereikt. Daardoor ontstaan bij het aanlopen hoge centrifugaalkrachten, die tot beschadiging of een kortere levensduur van de aan te drijven machine kunnen leiden. Bij directe inschakeling van de asynchrone motor met kooianker loopt op het moment van inschakelen het drie- tot zesvoudige van de nominale stroom. Daar het spanningsverlies in de toevoerleidingen in dezelfde verhouding als de stroom is, veroorzaakt de grote inschakelstroom bij een te klein gekozen leiding doorsnede (betrokken op het vermogen) tot een vermindering van de klemspanning van de motor. Omdat het koppel van de motor verhoudingsgewijs kwadratisch met de klemspanning is, veroorzaakt de spanningsdaling een sterke daling van het aanloopkoppel. Moet een in verhouding tot de leidingen te groot gekozen kooiankermotor onder vollast aanlopen, dan verhindert in bepaalde omstandigheden de door de hoge spanningsval veroorzaakte daling van het aanloopkoppel het aanlopen. Samenvatting Wordt een driefasen-inductiemotor met kooianker te klein gekozen, dan garandeert het te kleine aanloopkoppel geen zekere aanloop. Wordt de motor te groot gekozen, dan leidt de hoge inschakelstroom onder bepaalde omstandigheden tot een hoge spanningsval over de voedingsleidingen, wat een zeer grote afname van het aanloopkoppel tot gevolg heeft, zodat een vollast- of belaste aanloop niet mogelijk is. Theorie

3 Naam 3.2EIT pagina Kenmerken van de koppel-toeren-karakteristiek Wordt het koppel van een driefasen-inductiemotor met kooianker als functie van het toerental getekend, dan krijgt men de koppel-toeren-karakteristiek overeenkomstig de afbeelding. T a T i T k T n aanloopkoppel lostrekkoppel kipkoppel nominaal koppel I a I n I 0 aanloopstroom nominale stroom nullaststroom Op het moment van inschakelen ontwikkelt de motor het aanloopkoppel T a. Bij toenemend toerental daalt het koppel eerst tot het lostrekkoppel T i. Aansluitend neemt het koppel toe tot de hoogste waarde, het kipkoppel T K en daalt daarna zeer snel tot nul. Het koppel van de asynchrone motor hangt van de magnetische flux van het draaiveld en van de rotorstroom af. Bij het synchrone toerental worden de toerentallen van het draaiveld en de rotor precies gelijk. Omdat nu in de rotor geen spanning geïnduceerd wordt, kunnen in de rotorstaven ook geen stromen lopen, zodat ook geen koppel opgewekt wordt. Bij belasting van de motor vermindert het toerental van de rotor, zodat in de kooi van de rotor een spanning geïnduceerd wordt, in de rotorstaven stromen lopen en een koppel opgewekt wordt. Het toerental van de rotor daalt zover tot het koppel van de motor en het belastingskoppel van de aan te drijven machine in evenwicht zijn. Het toerental van de motor daalt ook bij toenemende belasting van de motor. Het grootste koppel van een asynchrone motor met kooianker is het kipkoppel T K. Het kipkoppel bij deze machine moet minstens het 1,6-voudige van het nominale koppel bedragen. Overschrijdt het belastingskoppel van de aan te drijven machine het kipkoppel van de motor, dan blijft de motor staan en moet direct uitgeschakeld worden. Omdat de verandering van het toerental bij belastingsveranderingen vanaf nullast tot ver boven het nominale koppel gering is, wordt de koppel-toerental-verhouding als shuntgedrag aangemerkt. Samenvatting Kenmerken van de koppel-toeren-karakteristiek van een driefasen-inductiemotor met kooianker zijn aanloop-, lostrek- en kipkoppel. De verandering van het toerental bij belastingsverandering is gering. Theorie

4 Naam 3.2EIT pagina Het verloop van het koppel bij een ster-driehoek-aanloop Bij directe inschakeling van een driefasen-inductiemotor veroorzaakt de hoge aanloopstroom een spanningsval in het net. Voor het begrenzen van de hoge aanloopstromen wordt voornamelijk de ster-driehoek-aanloopschakeling toegepast. Eerst wordt de motor in ster geschakeld en na het aanlopen in driehoek omgeschakeld. Daarvoor zijn voor de ster-driehoek-aanloop alleen die motoren geschikt, waarvan de toelaatbare fasespanning met die van de voedingsspanning van het net overeenstemt. Bij het aanlopen in sterschakeling loopt in de toevoerleiding slechts 1/3 van de stroom, die bij een directe inschakeling in driehoek stromen zou. Hierbij bedraagt bij het aanlopen in sterschakeling het koppel slechts 1/3 van het koppel bij aanloop in driehoekschakeling, omdat het koppel kwadratisch verhoudingsgewijs met de fasespanning is. De ster-driehoek-aanloop is vanwege de aanzienlijke vermindering van het aanloopkoppel voor aandrijfmachines onder vollast of belasting niet geschikt. Samenvatting Voor een ster-driehoek-aanloop zijn slechts die driefasen-inductiemotoren geschikt, waarvan de toelaatbare fasespanning met de voedingsspanning van het net overeenstemt. De aanloopstroom bedraagt bij het aanlopen in sterschakeling slechts 1/3 van de stroom bij directe inschakeling in driehoek. Het aanloopkoppel in sterschakeling bedraagt slechts 1/3 van het aanloopkoppel in driehoekschakeling (bedrijfsschakeling). Theorie

5 Naam 3.2EIT pagina Benodigdheden + meetopstelling Benaming Type +RSG of SG nummer 1 Voltmeter ELWE 1 Ampèremeter ELWE 1 Stuurapparaat magneetpoederrem ELWE 1 Magneetpoederrem ELWE 1 multifunctionale 3fasige asynchrone/sychrone motor ELWE Motor mask ELWE ,1 Meetopstelling Teken fig 8.1 en fig 8.2 (zie volgende pagina) over met alle benodigdheden Meettoestellen : Merk, type RSG of SG nummer, Motor volgens de normen en onderaan alle gegevens van het kenplaatje Stuurapparaat: Merk, type RSG of SG nummer Meetopstelling

6 Naam 3.2EIT pagina Berekeningen en uitvoering Het opnemen van de koppeltoerenkarakteristiek T= f(n) en de stroom snelheidskarakteristiek I = f (n) van een driefasen-inductiemotor met kooianker bij ster- en driehoekschakeling. Uitvoering: 1. Maak de verbindingen volgens het stroomkringschema voor het opnemen van de koppeltoerenkarakteristiek in sterschakeling. 2. Let op daar de motor universeel is (bewikkelde rotor) moet je ook een kortsluiting plaatsen tussen de klemmen K, L en M. 3. Stel voor de in bedrijf name van de schakeling, de bedieningselementen van het stuurapparaat, als volgt in: Toerentalomschakelaar "n": 1500 Bedrijfsschakelaar "Function": nc Koppelomschakelaar "M": x 1 3 x 240V Fig. 8.1 Motor in ster 3 x 240V Fig. 8.2 Motor in driehoek Uitvoering en meetresultaten

7 N in min N in min Naam 3.2EIT pagina 7 4. Neem de motor in bedrijf. Meet bij nullast (T= 0Nm) het toerental en de stroom. Vermeld de gemeten waarden in de tabel. Stel het toerental met het stuurapparaat volgens de tabel in. Lees de bijbehorende waarden af. Zet de bedrijfsschakelaar op "off", zodat de motor in nullast verder loopt. Vermeld de gemeten waarden in de tabel. Schakel de bedrijfsschakelaar weer op "nc" en voer de volgende metingen uit. Sterschakeling T in Nm 0 I in A 5. Schakel de motor uit. 6. Schakel de motor in driehoek. (De klemmen U1 met W2, V1 met U2 en W1 met V2 verbinden.) 7. Herhaal de proef zoals onder punt 3 (Koppelomschakelaar "M": x 2) Driehoekschakeling T in Nm 0 I in A Teken volgende grafieken: 1 ste Koppel snelheidskarakteristiek T = f(n) voor ster en driehoekschakeling op 1 grafiek 2 de Stroom snelheidskarakteristiek I = f(n) voor ster en driehoekschakeling op 1 grafiek Uitvoering en meetresultaten

8 Naam 3.2EIT pagina 8 Teken op de grafieken onderstaande zaken en noteer de waarden. Ster T a = T i = T k = T n = I a = I n = I 0 = Driehoek T a = T i = T k = T n = I a = I n = I 0 = Uitvoering en meetresultaten

9 Naam 3.2EIT pagina Opgaven Koppelkarakteristieken in sterschakeling In vergelijking met de driehoekschakeling bedragen de stroom- en koppelwaarden in sterschakeling ongeveer. Hierbij reduceert de inschakelstroom tot waarbij ook een vermindering van het koppel eveneens tot te voorzien is. Daarom is de sterdriehoek-aanloop bij volast- en onder belasting Het omschakelen van de motor van ster-naar driehoekschakeling volgt eerst nadat het overschreden is en daardoor de opgenomen stroom voldoende is teruggelopen Koppeltoerenkarakteristiek in driehoekschakeling De motor ontwikkelt bij het inschakelen. Bij toenemend toerental vermindert het koppel tot Het lostrekkoppel ligt het nominale koppel. Daarom kan de machine kortstondig met grotere koppels als het nominale koppel belast worden. Wordt het kipkoppel overschreden, dan blijft de motor stilstaan. Na het kipkoppel vermindert het koppel en bereikt bij het toerental zijn nominale koppel. Bij het nullasttoerental ontwikkelt de motor aan de as geen koppel meer, echter slechts nog het noodzakelijke koppel voor de overwinning van de en voor de (tip bestudeer de fysische motor). Omdat een spanning in de rotor geïnduceerd kan worden, ligt het toertal van de rotor beneden het toerental van het draaiveld. Dit fenomeen noemt men de van de motor I=f(n) Bij het inschakelen neemt de motor op. Deze stroom bedraagt het voudige van de nominale motorstroom. Bij toenemend toertal van de motor neemt de deze stroom eerst. Opdrachten

10 Naam 3.2EIT pagina Vergelijk de opgenomen stroom en het aanloopkoppel van de sterschakeling met de driehoekschakeling bij gelijk toertal aan de hand van de karakteristieken T = f(n) en I = f(n) Waarom mag het omschakelen van ster- naar driehoekstand pas na het overschrijden van het kipkoppel volgen? Het kipkoppel moet bij deze machines minstens 1.6 keer het nominale koppel bedragen. Het hoeveelvoud is het kipkoppel t.o.v. het nominale koppel van deze motor? Waarom moet het aanloopkoppel van de aangedreven machine kleiner zijn dan het lostrekkoppel van de motor? Welke koppel ontwikkelt de motor bij nullasttoerental? Deze vragen helpen om je besluit te vormen. Opdrachten

11 Naam 3.2EIT pagina Besluit Besluit