مهندسی برق_انتقال توزیع

پروژه برق و دانلود جزوه الکتزو مغناطیس

 

Singing Dancing Doll GraphicsGroup Dance Graphics

 

 

آزمایش شماره ی ۴

 

رسم مشخصه ی بی باری و بارداری، تعیین راندمان وضریب قدرت برای مبدل فرکانس سه فاز الکترومکانیکی

تئوری:

چنانکه در بحث تئوری آزمایش شماره ی ۱ گفتیم یکی از کاربرد های موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده مبدل فرکانس است.

مبدل فرکانس سیستمی الکترومکانیکی است که ورودی ای از نوع سه فاز با دامنه ی و فرکانس ثابت دریافت دریافت کرده و در خروجی ولتاژی از نوع سه فاز با فرکانس متغیر (قابل تنظیم) خواهیم داشت.

در این نوع مبدل ورودی سه فاز به استاتور و خروجی سه فاز با فرکانس دلخواه از روتور دریافت می گردد. اساس کار این نوع مبدل آن است که دامنه ی ولتاژ القایی و فرکانس آن در فازهای روتور با سرعت نسبی روتور و میدان دوار استاتور متناسب است که این سرعت نسبی تا تغییر سرعت روتور تغییر خواهد کرد. لذا با چرخاندن روتور به وسیله ی محرکی با دور قابل تنظیم می توان فرکانس مطلوب را از روتور موتور آسنکرون دریافت کرد.

لذا با کوپل نمودن محرک دو حالت خواهیم داشت:

-          وقتی روتور و استاتور همجهت بچرخند

-          وقتی روتور و استاتور در خلاف جهت هم بچرخند

در حالت اول روتور فرکانس هایی زیر فرکانس نامی موتور آسنکرون و در حالت دوم فرکانس هایی بالای فرکانس نامی تولید خواهد شد. لذا برای دو حالت ذکر شده دو مشخصه ی بی باری رسم می کنیم.

توجه:

جهت تغییر مقادیر فرکانس (فرکانس های بالای فرکانس نامی و برعکس) یا باید جهت چرخش محرک را (به وسیله ی عوض کردن سر و ته سیم پیچ تحریک) عوض کرد یا جهت چرخش موتور آسنکرون را (با تغییر جای دو فاز آن) تغییر داد.

پس از آن در یک فرکانس مشخص (فرکانس نامی موتور) از مبدل فرکانس بار خواهیم کشید و راندمان و ضریب قدرت را طبق آنچه در آزمایش شماره ی ۱ دیدیم محاسبه خواهیم کرد.

برای تعیین راندمان می توان از رابطه ی زیر استفاده نمود:

باید توجه داشت که این رابطه چندان دقیق نیست چراکه تلفات مکانیکی موتور دی سی در آن لحاظ نشده است.

برای محاسبه ی Pout در موتور دی سی، از رابطه ی زیر استفاده می کنیم:

که در آن Pcu مجموع تلفات سیم پیچ های آرمیچر و سری را نشان می دهد.

توجه:

قبل از انجام آزمایش مبدل فرکانس با اعمال ولتاژ سه فاز به استاتور در حالیکه محرک خاموش است (Nr=0) ولتاژ خروجی روتور را اندازه می گیریم تا نسبت تبدیل ترانسی که به وسیله ی ماشین آسنکرون ساخته ایم بدست آید. (چنانکه می دانیم وقتی روتور ماشین آسنکرون ثابت است مشابه یک ترانس عمل خواهد کرد)

شرح آزمایش:

پس از شناسایی موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده، داده های پلاک را یادداشت نموده سپس مدار را مطابق شکل ۱ می بندیم.

شکل 1

توجه:

در مدار موتور آسنکرون در صورت امکان از واتمتر سه فاز استفاده کنید.

نکته:

با توجه به اینکه در موتور تحریک شانت با قطع شدن سیم پیچ تحریک موتور به شدت دور می گیرد می توان از موتور سری نیز در این آزمایش استفاده کرد. (در موتور سری کافیست سیم پیچ تحریک سری با آرمیچر سری شده باشد و منبع ولتاژ متغیر به دو سر آنها وصل گردد و نیازی به رئوستا نیست در این حالت برای تغییر دور می توان جای دو سر سیم پیچ آرمیچر و یا تحریک را عوض کرد)

داده های پلاک موتور روتور سیم بندی شده[1]:

f = 50Hz

n = 1500 tr/mn

V = 220/380 (=380Y)

Pn = 3KW

IS = 14.7/8.5 A

Ur = 128V

Ir = 41.4A

پس از بستن مدار بالا همانطور که گفته شد ابتدا ولتاژی سه فاز به استاتور اعمال می کنیم و ولتاژ خروجی را نیز اندازه می گیریم. حاصل تقسیم ولتاژ استاتور به روتور نسبت تبدیل ترانس خواهد بود.

با اعمال 154V از طریق ترانس به استاتور ولتاژ 54V در خروجی روتور مشاهده شد. (با توجه به اینکه روتور مدار باز است و نمی چرخد، فرکانس خروجی روتور در این حالت 50Hz اندازه گیری شد)

154 : 54

جهت انجام آزمایش بی باری ولتاژ تغذیه استاتور موتور آسنکرون را با افزایش می دهیم تا به ولتاژ پلاک برسیم. سپس در حالیکه هنوز کلید های سه فاز بار را وصل نکرده ایم ولتاژ محرک را وصل می کنیم تا روتور به چرخش در آید (ولتاژ استاتور ثابت فرض می شود). با اندازه گیری فرکانس روتور حالت چرخش روتور و استاتور را نسبت به هم تشخیص می دهیم. (اگر فرکانس روتور مقداری پایین تر از فرکاس نامی موتور آسنکرون بود روتور و استاتور همجهت می چرخند و اگر بالاتر از فرکانس نامی موتور آسنکرون بود خلاف جهت می چرخند).

(روش دیگر این است که ابتدا جهت چرخش روتور را با راه اندازی موتور القایی در حالت موتوری با اتصال کوتاه کردن سه سر استاتور آن بدست آوریم، روتور در جهت میدان سنکرون می چرخد[2])

سپس در هر حالت، دور روتور را افزایش می دهیم‌ (با تغییر ولتاژ مدار تحریک محرک و رئوستای مدار تحریک) و در هر دور، ولتاژ روتور، فرکانس و سرعت روتور را در جدول ۴-۱ الف و ب یاد‌داشت می نماییم.

جهت بارکشی از مبدل فرکانس ولتاژ بار را روی یک ولتاژ ثابت تنظیم کرده و دریک فرکانس مشخص که با تنظیم دور موتور محرک به آن می رسیم، در ولتاژ ثابت استاتور، تا زمانی که جریان هر فاز روتور به جریان داده های پلاک برسد، پله های بار را افزایش می دهیم و جدول ۴-۲ را کامل می کنیم.

توجه:

چنانچه در هنگام کار با واتمتر سه فاز متوجه شدیم در جهت عکس حرکت می کند، جای دو سر سیم‌پیچ جریان آن را با هم عوض می کنیم.

f (Hz)

67

69

71

73

76

80

83

nr (rpm)

516

568

635

675

763

888

1000

Vr

54

54

54

54

54

54

54

جدول ۴-۱ الف، فرکانس های بالاتر از فرکانس نامی

f (Hz)

40

33

30

26

24

22

nr (rpm)

325

511

553

711

779

905

Vr

54

54

54

54

54

54

جدول ۴-۱ ب، فرکانس های پایین تر از فرکانس نامی

VinDC

IinDC

VinS

IinS

PinS

VoutR

IoutR

fout

163.9

1.46

154

1.27

187

86.5

.12

80.2

163.6

1.52

154

1.28

186

86

.24

80.2

163.4

1.58

154

1.3

186

85.7

.36

80.2

163.2

1.66

154

1.324

185.7

85.3

.64

80.2

163.2

1.73

154

1.34

185.9

85.1

.7

80.2

163.2

1.79

154

1.37

185.9

84.7

.72

80.2

جدول۴-۲-۱،‌ در فرکانس ثابت و بالاتر از فرکانس نامی (80Hz)

VinDC

IinDC

VinS

IinS

PinS

VoutR

IoutR

fout

43.7

1.27

154

1.23

184.5

27

.01

25.8

43.8

1.22

154

1.23

184.6

27.5

.06

25.8

40

1.17

154

1.23

183.6

26.9

.13

25.8

37.6

1.09

154

1.24

183.3

27.2

.19

25.8

36.5

1.03

154

1.24

184.9

27.1

.23

25.8

34.3

.95

154

1.25

185

27.1

.32

25.8

32.1

.86

154

1.26

186.3

27.5

.33

25.8

30.8

.78

154

1.26

186.2

27

.36

25.8

27.8

.7

154

1.27

186.3

27.1

.41

25.8

جدول۴-۲-۲،‌ در فرکانس ثابت و پایین تر از فرکانس نامی

نکته:

اگر پس از پایان این آزمایش محرک را قطع کنیم روتور به چرخش خود ادامه می دهد، علت این است که بار اعمالی به روتور مانند یک مقاومت عمل کرده و سرعت روتور را می توان با افزایش یا کاهش بار، زیاد یا کم کرد.

 

نمودار:

رسم مشخصه ی بی باری در دو حالت (جداول ۴-۱ الف و ب)، رسم مشخصه ی بارداری (جدول ۴-۲)، محاسبه‌ی راندمان و ضریب قدرت (جدول ۴-۲ و آزمایش شماره ی ۱ و روابط ۱۳-۱ و ۱۵)

شکل 2- تغییرات فرکانس نسبت به دور در فرکانس های بالاتر از فرکانس نامی

 

شکل 3- تغییرات فرکانس نسبت به دور در فرکانس های پایین تر از فرکانس نامی

شکل 4- تغییرات بازده بر حسب بار در فرکانس ۸۰ هرتز

شکل 5- تغییرات ضریب توان ورودی مبدل القایی بر حسب جریان بار در فرکانس ۸۰ هرتز

شکل 6- تغییرات بازده نسبت به بار در فرکانس ۲۵ هرتز

شکل 7- تغییرات ضریب قدرت نسبت به بازده در فرکانس ۲۵ هرتز

 



[1] Wound rotor

[2]اما اگر روتور را به شبکه ی سه فاز وصل کنیم و استاتور را اتصال کوتاه نماییم، روتور در جهت عکس میدان شروع به چرخش می کند.

+ نوشته شده در  پنجشنبه سیزدهم مرداد 1390ساعت 20:19  توسط رامین  | 

آزمایش شماره ی ۳

رسم مشخصه ی مکانیکی T=f(N) و تعیین ضریب قدرت (PF) و راندمان ، برای موتور آسنکرون روتور قفسی (روش مستقیم)

تئوری:

در مورد موتور های آسنکرون در آزمایش شماره‌ی ۱ به طور مفصل توضیح داده شد و ذکر گردید که در آن آزمایش از روش غیر مستقیم (فرمولی) راندمان موتور و مشخصه ی مکانیکی را بدست می آوریم لیکن در این آزمایش از روش مستقیم این کار را انجام خواهیم داد و مقایسه ی نتایج را بر عهده ی دانشجویان قرار می دهیم (مهم!)

روش مستقیم عبارت است از استفاده از یک ژنراتور خط کش دار که برای اندازه گیری گشتاور موتور از آن استفاده خواهیم کرد، محور این ژنراتور با محور موتور سنکرون کوپل شده و در بارهای مختلف خط‌کش ژنراتور را قرائت می کنیم. از رابطه ی T=mgd مقدار گشتاور را در آن بار و سرعت بدست خواهیم آورد.

جهت تعیین راندمان هم (با داشتن T) از رابطه ی ۱۵ در آزمایش یک استفاده خواهیم کرد.

شرح آزمایش:

پس از شناسایی موتور آسنکرون روتور قفسی و یادداشت نمودن داده های پلاک آن:

مدار را به صورت شکل زیر می بندیم:

شکل 1- بارداری موتور آسنکرون

توجه:

در صورت امکان از واتمتر سه فاز استفاده کنید.

ابتدا منبع سه فاز را روی 380V تنظیم می‌کنیم. سپس آنرا به موتور وصل کرده و چنانچه جهت حرکت کردن خط‌کش صحیح بود (به اصطلاح خط‌حرکت کرد) تحریک ژنراتور را وصل می کنیم. (اگر خط‌کش حرکت نکرد جای دوفاز موتور را عوض کنید)

ولتاژ DC ثابت بوده و در حالی که ولتاژ را با توجه به ولتمتر روی منبع سه فاز ثابت نگاه داشته ایم پله پله بار را اضافه می کنیم تا به جریان نامی هر کلاف استاتور (داده های پلاک) برسیم. اما در این آزمایش واتمتر سه فاز محدودیت جریان دارد لذا بایستی جریان را از جریان مجاز واتمتر بیشتر نکنیم.

جدول ۳-۱:

N (r.p.m)

 

 

 

 

d (cm)

 

 

 

 

P (w)

 

 

 

 

I (A)

 

 

 

 

نمودار:

رسم مشخصه ی مکانیکی T=f(N) بر اساس جدول فوق.

نتایج:

(نمودار مربوطه در آزمایش شماره ی یک به هر دو روش مستقیم و غیر مستقیم رسم شد)

+ نوشته شده در  پنجشنبه سیزدهم مرداد 1390ساعت 20:18  توسط رامین  | 

از ماشین 2

آزمایش شماره ی ۲

انجام آزمایش های بی باری، اتصال کوتاه (روتور قفل شده) موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده و تعیین ثابت های مدار معادل تکفاز IEEE موتور، مشخصه ی مکانیکی T=f(N)، تعیین راندمان (به روش غیر مستقیم) و تعیین ضریب قدرت

تئوری:

تمام مطالبی که در مورد آزمایش شماره ی یک ذکر گردید در این موتور نیز صادق است اما با توجه به مشخصه ی مکانیکی متور آسنکرون که در درس ماشین های الکتریکی II مطالعه نمودیم، در این نوع موتور به دلیل آنکه روتور از نوع سیم پیچی شده است (برخلاف روتور قفسی)، با افزایش مقاومت روتور گشتاور راه اندازی افزایش می یابد و از طرف دیگر جریان راه اندازی کاهش پیدا خواهد کرد. بنابراین چون بهترین حالت برای کار دائم موتور کوچک ساختن مقاومت روتور است از طریق یک مقاومت خارجی این امکان را برای روتور فراهم خواهیم کرد.

ابتدا سه سر روتور را که به حالت ستاره سیم پیچی شده (از داخل) به مقاومت راه انداز که مقاومتی متغیر است وصل می کنیم.

در لحظه ی شروع به کار موتور مقاومت حداکثر مقدار خود را دارد و پس از آنکه موتور راه اندازی شد مقاومت را به مقدار کمینه ی آن تغییر می دهیم تا موتور در حالت کار دائم قرار گیرد.

نکته ی دیگر آن است که جهت به دست آوردن مقاومت اهمی یک فاز روتور همانن آزمایش DC برای تعیین RS عمل خواهیم کرد.

شرح آزمایش:

پس از شناسایی موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده (۶ ترمینال استاتور و ۳ ترمینال روتور) و نوشتن داده های پلاک موتور و مقایسه ی آن با داده های پلاک موتور روتور قفسی مدار مقابل شکل زیر را که بر اساس اتصال 380Y است، می بندیم:

 

f = 50Hz

n = 1500 tr/mn

V = 220/380

Pn = 3KW

IS = 14.7/8.5 A

Ur = 128V

Ir = 41.4A

 

شکل 1

توجه:

واتمتر را به صورت واتمتر سه فاز می بندیم (بر خلاف شکل)

در ضمن اتصال این ماشین از نوع مثلث است بنابراین ترمینال های U1,V1,W1 را به سه فاز و ترمینال های U2,V2,W2 را به هم وصل می کنیم.

پس از بستن مدار طبق آنچه در آزمایش شماره ی یک انجام دادیم رفتار خواهیم کرد با این تفاوت که آزمایش DC را برای محاسبه ی مقاومت یک فاز روتور نیز انجام می دهیم و چون اتصال روتور ستاره است مقدار بدست آمده را بر ۲ تقسیم می کنیم.

نمودار:

برای رسم نمودار به گشتاور بر حسب سرعت به آزمایش ۱ مراجعه کنید.

نتایج:

BRT

V

I

P

83V

5.67A

517W

NLT

S

V

I

P

n

399V

4.14A

1653W

1489rpm

NLT

S=0

V

I

P

n

399V

3.81A

1580W

1500rpm

 

Pin

Iin

VO

IO

N

Cos ϕ

541

3.84

221

.95

1485

.25

750

3.85

218

1.94

1480

.28

916

3.89

214

2.85

1473

.34

1104

4

211

3.75

1468

.4

1290

4.14

207

4.64

1464

.46

1460

4.26

203

5.44

1458

.51

 

مقاومت سیم پیچ ها به وسیله ی اهمتر به صورت زیر اندازه گیری شد:

پارامتر های مدار معادل به صورت زیر محاسبه می شوند:

 

شکل 2- نمودار گشتاور سرعت ماشین روتور سیم پیچی شده (روش غیر مستقیم)

شکل 3- نمودار تغییرات بازده بر حسب سرعت

شکل 4- تغییرات ضریب قدرت بر حسب سرعت

شکل 5- تغییرات ضریب قدرت بر حسب بار

 

شکل 6- ترمینال های موتور القایی روتور سیم بندی شده

شکل 7- موتور DC  کوپل شده با موتور القایی سیم بندی شده

 

+ نوشته شده در  پنجشنبه سیزدهم مرداد 1390ساعت 20:17  توسط رامین  | 

از ماشین

آزمایش شماره ی 1

انجام آزمایش بی باری، اتصال کوتاه (روتور قفل شده) در موتور آسنکرون روتور قفسی و تعیین ثابت های مدار معادل تکفاز IEEE، تعیین مشخصه ی مکانیکی T=f(N)، تعیین راندمان (به روش غیر مستقیم)،  ضریب قدرت از روی مدار معادل

تئوری:

الف) ماشین های القایی (آسنکرون)[1]:

ماشین های القایی از انواع ماشین های AC می باشند که بر اساس القای ولتاژ متناوب کار می کنند. علت نامگذاری این ماشین ها نیز همین موضوع است. چنانچه می دانیم این ماشین ها هم دارای دو حالت کاری موتوری و ژنراتوری هستند. لیکن حالت کاری موتوری که با نام «موتورهای آسنکرون» هم مشهور است از پر مصرفترین ماشین های الکتریکی در صنعت بوده به طوریکه 2/3 ماشین های الکتریکی دنیا از نوع موتور آسنکرون هستند. در این درس سعی داریم طبق آنچه در درس ماشین های الکتریکی 2 فرا گرفته ایم ابتدا آزمایشهای مطرح شده در مورد موتور آسنکرون (در دو نوع روتور قفسی و روتور سیم پیچی) را انجام داده و پس از آن به بررسی یکی از حالت های کاری موتور آسنکرون (مبدل فرکانس) خواهیم پرداخت.

همانطور که می دانیم موتورهای القایی از دو قسمت اصلی استاتور و روتور تشکیل شده اند که روتور روی محوری درون استاتور می چرخد. چرخش روتور در حالتی که استاتور از برق ac تغذیه گردد باعث القای ولتاژ متناوب در مدار روتور و نهایتا جریان متناوب خواهد گردید. در مورد ساختمان موتورهای القایی مطالبی در درس ماشین 2 فرا گرفته ایم از جمله اینکه روتور این نوع ماشین ها معمولا در دو نوع ساخته می شود:

1-      روتور قفسه سنجابی (آزمایش شماره ی 1)

2-      روتور سیمپیچی شده (آزمایش شماره ی 2)

در ساختمان روتور قفسه سنجابی درون هر شیار روتور یک میله ی ضخیم قرار دارد و نهایتا سرهای میله ها در بالا و پایین توسط دو حلقه انتهایی[2] اتصال کوتاه می گردد، از این رو هیچ نوع ترمینالی از آن بیرون نیامده و چیزی تحت عنوان سرهای روتور نخواهیم داشت.

در ساختمان روتور سیم پیچی شده، سیم پیچی روتور ازنوع سه فاز می باشد لذا انتظار داریم در تخته کلمپ موتور 6 ترمینال وجود داشته باشد. اما به دلیل آنکه روتور دوار است معمولا کارخانه ی سازنده یکی از اتصالات ستاره یا مثلث را برای روتور بسته و سه سر اتصال را از طریق حلقه های لغزان[3] که روی محور روتور نصب شده اندبه بیرون آورده است.

در مورد ساختمان استاتور هم می دانیم که سیم پیچی از نوع سه فاز است و لذا 6 ترمینال خروجی دارد که بوسیله ی اتصال ستاره یا مثلث به شبکه ی سه فاز وصل می شود.

موتور های آسنکرون کاربردهای فراوانی در صنعت دارند از جمله به عنوان:

1-      ترانس سه فاز

2-      جابجا کننده ی فاز

3-      تنظیم ولتاژ سه فاز (روتور باید ساکن باشد)

4-      مبدل فرکانس (روتور در حال چرخش است)

که در آزمایش های بعدی در مورد مبدل فرکانس بیشتر صحبت خواهیم کرد.

ب) مدار معادل IEEE موتور آسنکرون:

این مدل را می توان در شکل 1 مشاهده کرد. برای تعیین پارامترهای مختلف این مدار باید آزمایش های بی باری، روتور قفل شده و DC (برای تعیین Rs) را روی موتور انجام داد.

 

شکل 1- مدار معادل ماشین آسنکرون

 

راکتانس نشتی روتور از دید استاتور

راکتانس مغناطیس کنندگی یک فاز استاتور

مقاومت اهمی یک فاز استاتور

مقاومت اهمی روتور از دید استاتور

راکتانس نشتی یک فاز استاتور

جریان روتور از دید استاتور

 

توجه:

در مدار معادل بالا مقاومت نمایشگر تلفات آهنی (Rfe) وجود ندارد چراکه این تلفات با توجه به ثابت بودن آنها با تلفات اصطکاک جمع شده و به عنوان تلفات چرخشی از آنها یاد می شود.

ج) آزمایش های موتور آسنکرون جهت تعیین پارامترهای مدار معادل:

1) آزمایش بی باری[4]:

در این آزمایش موتور به ولتاژ نامی وصل شده (از طریق پایانه های استاتور) و در تقریبا بدون بار در سرعتی نزدیک به سرعت سنکرون می چرخد. در این حالت اگر دور را سنکرون فرض کنیم داریم:

(رابطه ی کلی)

 

    دور سنکرون

لذا با گذاشتن وسایل اندازه گیری لازم در دور سنکرون (s=0) تلفات آهنی محاسبه می گردد. اما چنانچه همین آزمایش را در دوری نزدیک دور سنکرون (s≠0) اما در لغزش بسیار کوچک انجام شود داریم:

بنابراین تلفات ناشی از اصطکاک نیز قابل محاسبه خواهد بود.

پارامتر Xss=Xs+Xms در مدار معادل این آزمایش (شکل ۲) بصورت زیر قابل محاسبه است: (در حالت Ns=Nr)

شکل 2- مدار معادل موتور آسنکرون در حالت بی باری (برای یک فاز)

توجه: RNL یک مقاومت فرضی است.

۲) آزمایش روتور قفل شده[5]:

در این آزمایش به پایانه های استاتور یک ولتاژ سه فاز با دامنه ی متغیر اعمال می شود و در حالی که مانع حرکت روتور شده ایم و Nr=0 است ولتاژ استاتور را آنقدر افزایش می دهیم که جریان نامی از سیم پیچ های استاتور عبور نماید. مدار معادل در این حالت به صورت شکل ۳ می باشد. با توجه به محاسباتی که انجام خواهیم داد داریم[6]:

شکل 3- مدار معادل تکفاز آزمایش روتور قفل شده

 

اکنون با قرار دادن وسایل اندازه گیری در مدار و بدست آوردن توان (WLR)، جریان (ILR) و ولتاژ (VLR) مدار داریم:

از رابطه ی فوق برای تعیین R استفاده می کنیم.

از این رابطه برای تعیین X و X' و XS استفاده می شود.

نکته:

اگر آزمایش روتور قفل شده در فرکانس کاری استاتور (f1) انجام نگیرد، بایستی Xs و X'r را با توجه به روابط زیر به مقادیرشان در فرکانس نامی استاتور تبدیل کرد:

پس از تعیین پارامترهای مورد نظر مدار معادل جهت محاسبه ی تلفات مسی روتور داریم:

چنانچه می دانیم تلفات مسی استاتور ترمی از تلفات است که ثابت نمی ماند و در لغزش های مختلف متفاوت خواهد بود و در Nr=0 و S=1 بیشترین تلفات را خواهیم داشت.

جمله ی PFeLR را نیز می توان از تناسب زیر بدست آورد: (PFeN در آزمایش بی باری بدست آمد)

لذا به راحتی تلفات مس روتور قابل محاسبه خواهد بود.

آزمایش [7]DC جهت تعیین مقاومت اهمی یک فاز استاتور (Rs):

برای این کار یکی از کلاف ها استاتور را انتخاب کرده و در یک ولتاژ DC جریان آن را بدست می آوریم، RS حاصل تقسیم این ولتاژ و جریان خواهد بود.

د) ضریب قدرت، مشخصه ی مکانیکی و ضریب بهره:

در هر آزمایش چنانچه ولتاژ یک فاز استاتور را مرجع در نظر بگیریم داریم:

و یا با استفاده از رابطه:

(با داشتن مقادیر P، V و I می توان ضریب قدرت را پیدا کرد)

برای رسم مشخصه ی مکانیکی باید بین صفر و NS مقادیر مختلفی در آزمایش بی باری (به صورت فرضی) برای سرعت روتور به دست آوریم و به ازای هر کدام ضریب بهره و گشتاور را از روابط زیر بدست آوریم:

(با توجه به مدار معادل داریم:)

رابطه ی فوق برای بدست آوردن مشخصه ی مکانیکی استفاده می شود.

از این رابطه برای بدست آوردن راندمان استفاده می کنیم.

از آنجایی که در این آزمایش گشتاور خروجی را از روابط بالا و به صورت غیر مستقیم بدست آوردیم این آزمایش را با نام تعیین راندمان به روش غیر مستقیم می نامند. در آزمایش ۳ گشتاور را از روش مستقیم بدست خواهیم آورد.

شرح آزمایش:

پس از شناسایی موتور آسنکرون روتور قفسی (موتور آسنکرونی که پایانه های روتور ندارد) داده های پلاک آنرا یادداشت می نماییم.

IP=54

V=380Δ

Pn=3KW

Nrn=1440 rpm

cosϕ=.88

A=6.3

P=4

f=50

اتصال مجاز موتور مورد نظر مثلث است.

اکنون جهت آزمایش بی باری در لغزش صفر بایستی روتور هم دور با استاتور بچرخد لذا وقتی استاتور را از طریق برق سه فاز تغذیه می نماییم بایستی روتور را نیز توسط یک محرک هم دور با مولد به چرخش در آوریم. بنابراین مدار را به صورت شکل ۴ متصل می کنیم.

شکل 4- آزمایش بی باری

یادآوری:

همانطور که می دانیم در اتصال مثلث سرهای U1، V1 و W1 را به سه فاز (U1-R,V1-S,W1-T) وصل می کنیم و سرهای U2، V2، W2 را به فازهای مجاور (U2-T,V2-S,W2-R) وصل خواهیم کرد تا روی هر سیم پیج ولتاژ خط با توالی مورد نظر اعمال شود.

ابتدا قبل از راه اندازی موتور محرک، موتور آسنکرون را راه اندازی می کنیم تا جهت چرخش آن مشخص شود سپس موتور شنت را راه اندازی می کنیم تا هم دور با موتور آسنکرون باشد. چنانچه جهت دورها برعکس بود با تغییر دو فاز موتور آسنکرون و یا عوض کردن جهت سیم پیچ تحریک موتور شنت جهت دور را یکی می کنیم. لذا در مرحله ی اول آزمایش ابتدا موتور شنت را راه اندازی می کنیم و ولتاژ را تا ولتاژ نامی موتور بالا برده و سپس دور آنرا به وسیله  ی رئوستای مدار تحریک به دور سنکرون موتور آسنکرون روتور قفسی می رسانیم (1500rpm). در این حالت لغزش صفر است چراکه روتور و میدان استاتور هم دور با هم در حال چرخش در یک جهت هستند.

در هر لحظه باید ولتاژ موتور سه فاز را ثابت نگاه داریم در غیر این صورت واتمتر چیزی نشان نخواهد داد. در این حالت واتمتر سه فاز را قرائت می کنیم. جریان های سه فاز (هر فاز) استاتور را نیز توسط آمپرمتر چنگکی خوانده و میانگین آنرا بدست می آوریم. در مورد ولتاژ های خط به خط استاتور نیز همین کار را انجام خواهیم داد.

پس از قرائت واتمتر و محاسبه ی جریان میانگین رابطه ی (۱) را برای این آزمایش بازنویسی کرده و تلفات آهن استاتور را بدست می آوریم و سپس پارامتر های مورد نیاز مدار معادل را.

در مرحله ی بعد وقت آن رسیده تا آزمایش بی باری را در لغزش نزدیک به صفر انجام دهیم لذا محرک را قطع می کنیم تا موتور به خودی خود کار کند، مشاهده خواهیم کرد که واتمتر عدد بیشتری را نمایش خواهد داد. علت آن است که تلفات اصطکلک که قبلا توسط محرک تامین می شد اکنون توسط موتور سه فاز جبران می شود. در اینجا نیز واتمتر، جریان های سه فاز (میانگین) و ولتاژ ها را قرائت می کنیم.

جهت انجام آزمایش روتور قفل شده بایستی ولتاژ را آنقدر افزایش دهیم تا در حالیکه روتور را با دست محکم گرفته ایم جریان استاتور به مقدار نامی آن (6.3A) برسد. در این حالت مقادیر واتمتر و ولت متر را قرائت می کنیم.

جهت انجام آزمایش DC یکی از کلاف های استاتور را انتخاب کرده و در یک ولتاژ DC جریان عبوری از آن را به وسیله ی آمپرمتر اندازه می گیریم و مقاومت آن فاز استاتور را از تقسیم ولتاژ بر جریان بدست می آوریم.

نمودار:

بر اساس رابطه ی ۱۴ در سرعت های مختلف استاتور (بین صفر و NS) مقادیری برای سرعت روتور محاسبه کرده و گشتاور مورد نظر را بدست می آوریم و نمودار T=f(N) را رسم می کنیم. (ماشین دی سی کوپل شده با موتور را به صورت ژنراتور تحریک مستقل می بندیم)

نتایج:

BRT

V

I

P

81V

6.33A

429.8W

 

NLT

S=0

V

I

P

n

396V

2.19A

857W

1500rpm

 

NLT

S

V

I

P

n

396.3V

2.27A

837W

1492rpm

 

Pin ac /ph

140

208

277

334

395

453

514

565

617

Iin ac

1.97

2.04

2.15

2.27

2.45

2.62

2.83

3.03

3.21

Vout (load)

218

215

213

211

208

206

203

201

198

Iout (load)

.92

1.89

2.79

3.67

4.58

5.42

6.34

7.11

7.92

Distance

-

-

-

21.7

27.5

35

39

45.9

50.5

N

1495

1490

1485

1480

1473

1470

1467

1463

1460

 

DC Test                         RS=0.61Ω

 

با توجه به آزمایش های انجام شده داریم:

پارامترهای مدار معادل به صورت زیر بدست می آید:

 

شکل 5- منحنی گشتاور سرعت به روش غیر مستقیم

شکل 6- منحنی گشتاور سرعت از روش مستقیم

شکل 7- منحنی تغییرات بازده بر حسب دور

شکل 8- منحنی تغییرات ضریب قدرت بر حسب دور

علت اینکه با افزایش بار ضریب قدرت بهبود میابد با توجه به مدار معادل چنین است که چون با افزایش بار لغزش مدار زیاد می شود، در نتیجه R'2/S کاهش خواهد یافت و جریان بیشتری از این شاخه (که یک شاخه ی مقاومتی است) عبور خواهد کرد. بنابراین چون جریان شاخه ی مقاومتی افزایش یافته ضریب قدرت کل مدار به حالت مقاومت نزدیک تر می شود. در واقع نمی توانیم کاهش مقاومت در یک مدار را در حالت کلی باعث کاهش ضریب قدرت آن مدار بدانیم.

شکل 9- موتور القایی روتور قفسی با اتصال مثلث



[1] Induction (asynchronous) machines

[2] End rings

[3] Slip ring

[4] No-load test

[5] Locked Rotor Test (LRT)

[6] به مدار معادل شکل ۱ توجه کنید.

[7] DC test

+ نوشته شده در  پنجشنبه سیزدهم مرداد 1390ساعت 20:16  توسط رامین  |