KÜLSŐGERJESZTÉSŰ EGYENÁRAMÚ MOTOR MECHANIKAI JELLEGGÖRBÉJÉNEK FELVÉTELE

Átírás

1 KÜLSŐGERJESZTÉSŰ EGYENÁRAÚ OTOR ECHANIKAI JELLEGGÖRBÉJÉNEK FELVÉTELE A mérés célja: az egyik leggyakraa alkalmazott egyeáramú géptípus =f() jelleggöréiek megismerése és méréssel törtéő felvétele: A felkészüléshez ajálott irodalom: Farkas Adrás, Gemeter Jeő, dr Nagy Lórát: Villamos gépek, KKF-1176 drtóth Ferec : Elektrotechika II A méréssel kapcsolatos kérdésekre adadó válaszok: 1, Hogya számítható egyeáramú gépekél a első (idukált) feszültség? 2,Hogya számítható egyeáramú gépek yomatéka? 3,ilye összefüggés alapjá vehető fel az egyeáramú gép fordulatszám armatúra áram jelleggöréje? 4,ilye összefüggés alapjá vehető fel az egyeáramú gép fordulatszám yomaték jelleggöréje? 5,iért kell egyeáramú motorokál idításáál idító elleállást alkalmazi? 6,Hogya változtatható meg az egyeáramú motorok fordulatszáma? 7,ia mérleg gép fukciója és felépítése? 8, Hogya változtatható meg a mérleg-gép yomatéka? A mérés elméleti alapjai: 1 otoros és geerátoros állapot Az egyeáramú gép - a töi forgó villamos géphez hasolóa működhet motorkét és geerátorkét Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 26

2 Geerátoros üzeme az armatúrát (forgórészt) hajtómotorral forgatjuk Az armatúráa feszültség idukálódik, amely áramot hajt át a fogyasztóól, a vezetékől és a geerátor armatúratekercséől álló áramkörö A geerátora az armatúraáram és a első feszültség (idukált) elletétes iráyú Az elektromágeses yomaték ekkor fékezőyomaték, amelyet a hajtómotorak le kell győzie A hajtómotor tehát mechaikai teljesítméyt táplál e a geerátor tegelyé, ezt alakítja át a geerátor villamos teljesítméyé Az elektromágeses yomaték tehát a forgásiráyal elletétes értelmű (Lásd 1/a ára) 1ára A geerátor kapcsai üresjárása a első feszültség mérhető: U = k u φ Terheléskor az armatúrá átfolyó I a áram a főáramkör hatásos elleállásá (ee eleértedő az armatúratekercs, a kompezáló tekercs, segédpólustekercs, a kefekommutátor átmeeti elleállások) I a R agyságú első feszültségesést hoz létre Ez a feszültségesés levoódik a első feszültségől és a gép kapcsai mérhető kapocsfeszültség: U k = U - I a R 12 otoros üzeme az armatúra kapcsait egyefeszültségű tápforráshoz csatlakoztatjuk, amely áramot hajt át az armatúrá otoros üzeme a hajtóyomaték (elektromágeses yomaték) iráya megegyezik a gép forgásiráyával, a gép mechaikai teljesítméyt ad le a tegelyé (Lásd 1/ ára) Forgás köze motoros üzeme is jeletkezi egy első (idukált ) feszültség az armatúratekercselésée, amelyet a tápfeszültségek le kell győzie, és ezáltal villamosteljesítméyt vesz fel a tápforrásól Ezt a teljesítméyt alakítja át a motor mechaikai teljesítméyé otoros üzeme álladósul állapota a kapocsfeszültséggel a gép első feszültsége és feszültségesések összege tart egyesúlyt A motor feszültségegyelete: U k = U + I a R 13 Az 13-as összefüggések megfelelőe az egyeáramú motor álladósult állapotra voatkozó helyettesítő kapcsolása a 2 árá látható Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 27

3 R U g R g U k I a U I g 2 ára A motor álladósult állapotáa midig a terheléshez szükséges armatúraáramot veszi fel a hálózatól A terhelés övekedésekor a motor fordulatszáma csökke és (álladó gerjesztést feltételezve) a motor első feszültsége is csökke ivel a hálózati feszültség álladó, a megövekedett feszültségkülöség a motoro a agyo armatúraáramhoz, agyo villamos yomaték tartozik, mert: = k m I a φ 14 és ez a mechaikai yomatékkal már egyesúlya va 2 Az egyeáramú motor jelleggöréi Az egyeáramú motor üzemeltetése szempotjáól legfotosa, hogy a motor fordulatszáma ill yomatéka hogya függ az armatúraáramtól A fordulatszám kifejezését az 11 és az 13 összefüggés felhaszálásával vezethetjük le, amelyekől kapjuk: = U - I R = - I R k a a 0 15 ku φ ku φ ahol 0 = (U k /k u ) az u ideális üresjárási fordulatszám Az armatúraáram és a főfluxus közötti kapcsolatot, ezáltal a jelleggöre meetét a gerjesztés módja határozza meg Külsőgerjesztésű (és sötgerjesztés) eseté az =f(i a ) és =f(i a ) jelleggörék a 3 árá láthatók 0 I a I 3ára A gép üzemeltetőjét általáa közvetleül az érdekli, hogy a motor fordulatszáma hogya változik a terheléssel, azaz az u mechaikai jelleggöre Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 28

4 - =f() - fotos Az 14 és az 15 felhaszálásával ez is egyszerűe meghapható: R = 0-16 k u k m φ2 A külsőgerjesztésű (és sötgerjesztésű) motorok =f() jelleggöréje a 4 árá látható 0 3 Az egyeáramú motorok idítása 4ára Vizsgáljuk meg a motor áramát az idítás folyamá, ezért az 13-as összefüggésől fejezzük ki az armatúraáramot: I a = U - k k u φ R 17 Az idulás pillaatáa =0, ezért az 17-e K u φ is ulla A motor áramfelvétele tehát az idulás pillaatáa: Iai = U k / R 18 Az I ai idulási áram függetle a gerjesztés módjától, értéke csak a kapocsfeszültségtől és az R armatúraköri elleállástól függ Az armatúrakör elleállását a hatásfok javítása céljáól miél kisere igyekezek megválasztai, ezért az idulási áram a évlegesáram 3050-szeresét is elérheti Ez a agy idítási áram sem a hálózat sem pedig a motor szempotjáól em egedheő meg Az I ai idítási áram csökketése szempotjáól két lehetőség adódik: 1 A kapocsfeszültség csökketése Ez a megoldás yilvávalóa csak akkor jöhet számítása, ha a kapocsfeszültséget csökketei tudjuk (pl vezérelt félvezetős táplálás eseté), és csak külsőgerjesztésű motor eseté (IÉRT!) 2 A motort változtatható idítóelleálláso keresztül kapcsoljuk a hálózatra Az idítási armatúraáramot az idítóelleállás ((R i1 ) és az R összege határozza meg Az 18 alapjá az idítási áram: Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 29

5 I Iai = U k /(R + R i1 ) 19 Az 19-es összefüggésől látható, hogy R i1 meghatározásához ismeri kell az U k kapocsfeszültséget, az R első elleállást, és az idítási áramértékét Az idítási áram megegedhető legagyo értéke 1525 I szokott lei, ami függ a hálózat terhelhetőségétől és az idítás körülméyeitől Jelöljük a megegedhető legagyo idítási áramot I imax -al! Az 19-e I i helyée U 1max -ot helyettesítve, redezés utá az idítóelleállás: R / I imax ) - R 110 i1 = (U k Egy külsőgerjesztésű motor idítási folyamata látható a 5 árá A motor idulási árama I imax, amely fokozatosa csökke I imi értékre Ha a motor idítóyomatéka agyo a terhelőyomatékál, a motor gyorsuli kezd, frodulatszáma és elsőfeszültsége övekszik az armatúraárama és yomatéka csökkei kezd A motor addig gyorsul, míg a yomatéka a terhelőyomatékkal egyesúlya kerül Ekkor az R i1 értékéől egy fokozatot kiiktatuk úgy, hogy ee a pillaata az idítási áram újra I imax legye Az elői folyamat folytatódik amíg az utolsó elleállásfokozatot ki em iktatjuk, amikor is csak az R marad az armatúra körée (lásd 5 ára) 0 R i =0 R i5 (R ) R i4 R i3 R i2 R i1 > R i2 > R i3 R i4 > R i5 R i1 I a I ami I amax im i im ax 5ára 4 Az egyeáramú motor fordulatszám változtatása Az egyeáramú motor fordulatszámáak megváltoztatási lehetőségeire az 14 összefüggésől kiidulva mutathatuk rá, ahol is: Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 30

6 = Uk k φ u - R k φ u I a 111 Az 111-es összefüggésől elátható, hogy a fordulatszámot a kapocsfeszültséggel, a fluxussal és a főáramköri soros elleállással tudjuk megváltoztati: 1 Ha a motor armatúrakörée iktatuk e egy külső elleállást, akkor a fordulatszámot - a természetes jelleggöréhez képest - csak csökketei lehet (lásd 6 ára 2-es göre) 2 A kapocsfeszültség változtatásával (redszerit csak csökketésével) a fordulatszám veszteségmetese változtatható (lásd 3-as göre) 3 A fluxus változtatásával (csökketésével) az 111-ől következőe az 0 üresjárási fordulatszám ő, de az (R / k u φ) övekedése miatt az =f (I a ) jelleggöre meredeksége ő a természetes jelleggöréhez viszoyítva (lásd 4-es göre) 01 φ 1 (R ) 0 /2 U k/2 φ R 1 +R 2 2 (R ) (R ) 5 A mérleggeerátor 6 ára A mérleggeerátor az erőgépek terhelésére és tegelyteljesítméyük potos mérésére szolgáló eredezések A terhelő teljesítméy, mit a villamosa terhelt geerátor hajtásához szükséges tegelyteljesítméy jö létre A tegelyteljesítméyt a szögseesség és a yomaték mérésével határozzuk meg A mérleggép állórésze és forgórésze is súlyokkal, vagy villamos erőmérő eredezéssel potos mérleggép kialakítása látható a 7 árá Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 31

7 7 ára A legegyszerű mérleggeerátor a hatásos elleállás tehelésű külsőgerjesztésű egyáramú geerátor, amelyek yomatéka az = + k k m φ veszt + R u R t összefüggés alapjá a gerjesztés (I g gerjesztő árammal) és az R t terhelőelleállással változtatható Adott eállításál a yomaték közel aráyos a fordultszámmal (lásd 8 ára) a I g G = 0 R t = I g G csökk I g2 I g1 0 R t1 R t2 I g max,r t =0 R t csökk veszt 8 ára A 8 áráa a erajzoltuk szaggatott voallal a mérleggeerátorral tegelykapcsolata lévő vizsgált motor =f() jelleggöréjét is Ismerve a mérleggeerátor karjáak hoszúságát, az egyesúlyi állapothoz tartouó súlyerőt a motor yomatáka számítható (=mg1) A mérése alkalmazott mérleggép karjáak hossza l=0,62 m 6 A tachogeerátor Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 32

8 A mérés folyamá a fordulatszámot tachogeerátorral fogjuk megméri A tachogeerátor egy permaesmáges gerjesztésű egyeáramú geerátor, amelyél a veszteségek elhayagolásával igaz, hogy: U k k u φ, 113 így mérve a geerátor kapocsfeszültségét, ez aráyos lesz a midekori fordulatszámmal A felkészülést elleőrző kérdések: 1 Rajzolja fel egy külsőgerjesztésű egyáramú motor =f() jelleggöréjét az alái eseteke: a) a természetes jelleggörét, ) armatúraköre elleállás eiktatsával, c) a pólusfluxus csökketésével, d) a kapocsfeszültség felére csökketésével 2 Rajzolja fel a külsőgerjesztésű egyeáramú motor idítási =f() jelleggöreseregét, ha az idítóelleállás égyfokozatú Hogya lehet meghatározi az első fokozat idítóelleállásáak értékét? 3 Egy külsőgerjesztésű egyáramú motor adattálájá a következő jellemzők láthatók: P = 12,5 kw; U =220 V; ξ = 84 %; = /mi Határozza meg: a) a motor évleges áramát és yomatékát (I ; ) ) a főáramköri veszteséget (P v ), ha R =0,52 ohm c) az idítóelleállás fokozat első értékét, ha I imax = 2,5 I 4 ekkora a mérleggép karjáak hossza? érési feladatok: 1 Elleőrizze le a kapcsolást a méréshelye található kapcsolási rajz szerit (Tájékoztató jelleggel lásd 9 ára) 2 Vegye fel a motor =f() jelleggöréit az alái potok szerit: a) természetes, (itt legalá egy mérési pota olvassa le az armatúraáramot is) ) félévleges feszültséggel, c) mezőgyögítéssel, d) armatúrával sorakötött elleállással Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 33

9 3 A mérés alapjá felvett jelleggöréket árázolja mm-papíro a) határozza meg a százalékos fordulatszámesést mid a égy esete egy kiválasztott yomaték-értékél (pl 20 Nm-él); voja le a következtetéseket ) Határozza meg a k m φ-jét (a leolvasott armatúraáramértékél) c) Szaggatott voallal rajzolja e a természetes jelleggöréhez tartozó geerátor jelleggörét is A A A A R sz R 1 R sz G 9 ára Tóth Ferec: Villaoseergetika mérések 34