ΑΚΑΔΗΜΙΑ ΕΜΠΟΡΙΚΟΥ ΝΑΥΤΙΚΟΥ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ

ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ

ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΣΤ΄ ΕΞΑΜΗΝΟΥ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ 2011-12

ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ

ΤΖΙΝΤΖΗΡΑΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΣ 2012

ΘΕΩΡΙΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Οι ηλεκτρικές Μηχανές Εναλλασσομένου Ρεύματος (Ε.Ρ.) είναι αυτές που σήμερα χρησιμοποιούνται στην πράξη σχεδόν σε όλες τις εφαρμογές, και τούτο διότι παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήματα όπως: Η παραγόμενη απ΄ αυτές ηλεκτρική ενέργεια, μεταφέρεται με περισσότερη οικονομία σε

μεγάλες αποστάσεις. Η παραγόμενη τάση απ’ αυτές μπορεί εύκολα να μετασχηματισθεί με σταθερή ισχύ. Η κατασκευή τους είναι απλή και στη λειτουργία τους παρουσιάζουν μικρότερες φθορές και

βλάβες.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΥ Ε.Ρ.

Όταν πλαίσιο περιστρέφεται μέσα σε μαγνητικό πεδίο, δημιουργείται όπως ξέρουμε ΗΕΔ στα άκρα του, που έχει την παρακάτω μορφή.

Σχήμα 1.

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ

Η φορά του ρεύματος Ι είναι ίδια, με την φορά της ΗΕΔ.

1 Εναλλασσόμενο ρεύμα είναι εκείνο που η φορά και η τιμή της έντασής του, μεταβάλλε ται περιοδικά με τον χρόνο ακολουθώντας ημιτονοειδή μεταβολή.

2 Εναλλασσόμενη τάση είναι εκείνη που η φορά και η τιμή της μεταβάλλονται περιοδικάμε τον χρόνο, ακολουθόντας ημιτονοειδή μεταβολή. Η Εναλλασσόμενη τάση είναι το αίτιο Το Εναλλασσόμενο ρεύμα είναι το αποτέλεσμα. Τα μεγέθη αυτά δεν είναι υποχρεωτικό να έχουν τις ίδιες τιμές, και συνήθως στην

πράξη η τιμή της έντασης είναι μικρότερη από της τάσης, συναντώνται δε με την παρακάτω μορφή.

2

Σχήμα 2Στιγμιαία τιμή τάσης και έντασης Ε.Ρ.

Είναι αυτή πού παίρνουμε κάποια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, πάνω στην καμπύλη μεταβολής. Δίνονται δε από τον τύπο: I = I0.ημωt και u = u0.ημωt όπου:

i ,u = στιγμιαίες τιμές ρεύματος και τάσης I0 , u0 = μέγιστες τιμές έντασης και τάσης στην καμπύλη ω = κυκλική συχνότητα t = συγκεκριμένη χρονική στιγμή.

Ενεργή τιμή έντασης και τάσης Ε.Ρ.Ορίζονται οι αντίστοιχες τιμές του Σ.Ρ.πού στό ίδιο χρονικό διάστημα προκαλούν τά ίδια θερμικά αποτελέσματα. Δίνονται δε από τους τύπους:Ιεν = Ι0/1.4 uεν = u0 /1.4

Περίοδος Εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ο χρόνος πού απαιτείται για μια πλήρη περιστροφή του πλαισίου, συμβολίζεται με το γράμμα Τ και μετριέται σε sec.

Συχνότητα Εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ο αριθμός των πλήρων περιστροφών τού πλαισίου σε ένα δευτερόλεπτο, συμβολίζεται με το γράμμα f και μετριέται σε ΗΖ.Ισχύει δε f = 1/ ΤΓωνιακή ταχύτητα ω είναι η ταχύτητα πού εκφράζει την γωνία περιστροφής του πλαισίου στο χρόνο μιάς περιόδου. Ισχύει δε ω = 2π/ Τ = 2πf

3

Παραγωγή διφασικού Ε.Ρ.Όταν δύο πλαίσια περιστρέφονται στόν ίδιο άξονα περιστροφής, μέσα σε μαγνητικό πεδίο,και είναι τοποθετημένα κάθετα μεταξύ τους,δημιουργούνται ΗΕΔ στα άκρα τους, πού έχουν την παρακάτω μορφή.

Σχήμα 3

4

Η καμπύλη (1) δημιουργείται από την περιστροφή του πλαισίου με πλευρικούς αγωγούς ΑΒ και ΓΔ μέσα στο μαγνητικό πεδίο.Ηκαμπύλη (2) δημιουργείται από την περιστροφή του πλαισίου με πλευρικούς ΚΛ καί ΜΝ μέσα στο μαγνητικό πεδίο και καθυστερεί κατά 900 ως προς την καμπύλη (1) πού είναι η διαφορά τοποθέτησης των δύο πλαισίων.

Κάθε πλαίσιο μπορεί να ονομαστεί στοιχειώδης φάση, και όλο το σύστημα στοιχειώδης διφασικό σύστημα δηλ. στοιχειώδης διφασική γεννήτρια.

Οι στιγμιαίες τιμές τών τάσεων τών πλαισίων είναι u1 = ημωt καί u2 = u0ημ(ωt+π/2), και των εντάσεων i1 = i0ημωt και i2 = i0ημ(ωt+π/2).

Παραγωγή τριφασικού Ε.Ρ.Όταν τρία πλαίσια στρέφονται στον ίδιο άξονα περιστροφής, μέσα σε μαγνητικό πεδίο και είναι τοποθετημένα μεταξύ τους κατά 1200 δημιουργούνται ΗΕΔ στα άκρα τους, πού έχουν την παρακάτω μορφή.

Σχήμα 4

Η καμπύλη (1) δημιουργείται από την περιστροφή τού πλαισίου με πλευρικούς αγωγούς ΑΒ και ΓΔ μέσα στο μαγνητικό πεδίο.Η καμπύλη (2) δημιουργείται από την περιστροφή τού πλαισίου με πλευρικούς

5

αγωγούς ΚΛ και ΜΝ μέσα στο μαγνητικό πεδίο και καθυστερεί ως προς την καμπύλη (1) κατά 1200, πού είναι η διαφορά τοποθέτησης των δύο πλαισίων.

Η καμπύλη (3) δημιουργείται από την περιστροφή τού πλαισίου με πλευρικούς ΠΡ και ΣΤ μέσα στο μαγνητικό πεδίο και καθυστερεί ως προς την καμπύλη (2) κατά1200, πού είναι η διαφορά τοποθέτησης των δύο πλαισίων

Όταν τά τρία πλαίσια είναι ίδια και η διαφορά τοποθέτησης τους είναι κατά 1200 μεταξύ τους, τότε αποτελούν συμμετρικό τριφασικό σύστημα.

Όταν η αναπτυσσόμενη ΗΕΔ στο ένα πλαίσιο είναι μέγιστη στα άλλα δύο θα είναι το μισό αυτής με αντίθετο πρόσημο.

Το κάθε πλαίσιο μπορεί να ονομαστεί στοιχειώδης φάση, το σύστημα μπορεί να ονομαστεί στοιχειώδης τριφασικό σύστημα, δηλ. στοιχειώδης τριφασική γεννήτρια.

Το αλγεβρικό άθροισμα των στιγμιαίων τάσεων και εντάσεων είναι ίσο με το μηδέν αντίστοιχα.Πιο συγκεκριμένα:

U1 + U2 + U3 = 0 I1 + I2 + I3 = 0 πού αποδεικνύονται με τριγωνομετρικό τρόπο.

Ο τρόπος πού μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις αναπτυσσόμενες ΗΕΔ σε στοιχειώδη τριφασική γεννήτρια γίνεται με δύο διαφορετικούς τρόπους σύνδεσης πού είναι :

1) Σύνδεση αστέρα Y 2) Σύνδεση τρίγωνο Δ . Σύνδεση αστέρα: είναι αυτή πού είναι συνδεμένα μεταξύ τους το ένα άκρο από κάθε πλαίσιο, δηλ, έχουν την παρακάτω σύνδεση.

Σχήμα 5

Το κοινό άκρο λέγεται ουδέτερος κόμβος, και απ’ αυτόν ξεκινά αγωγός πού λέγεται ουδέτερος αγωγός.

6

Ονομάζουμε πολική τάση την τάση πού υπάρχει μεταξύ των δύο μη κοινών αγωγών του πλαισίου, και την συμβολίζουμε με Uπ.

Ονομάζουμε φασική τάση την τάση πού υπάρχει μεταξύ του αγωγού του πλαισίου και του ουδέτερου κόμβου, όταν αυτός είναι γειωμένος όπως στο δίκτυο της ΔΕΗ και την συμβολίζουμε με Uφ.

Στην περίπτωση μη γειωμένου ουδετέρου η τάση έχει την ίδια τιμή αλλά είναι πολική. Η πολική και η φασική τάση συνδέονται με την σχέση: Uφ = Uπ/.1.73

Τά ρεύματα πού δημιουργούνται στα πλαίσια όταν συνδεθούν στα άκρα τους αντιστάσεις, είναι ίδια με τά ρεύματα πού διέρχονται στους ζυγούς.Ι1 = Ι2 = Ι3 = Ιγρ.

Σύνδεση σε τρίγωνο: είναι αυτή πού συνδέονται ανά δύο μεταξύ τους τά άκρα των πλαισίων, δηλ, έχουν την παρακάτω μορφή.

Σχήμα 6

Στην τριγωνική σύνδεση δεν υπάρχει κοινό άκρο, επομένως δεν υπάρχει ουδέτερος αγωγός

Στην σύνδεση τριγώνου έχουμε μόνο πολική τάση. Uπ = Uφ

Τά ρεύματα πού δημιουργούνται στα πλαίσια όταν συνδεθούν στα άκρα τους αντιστάσεις διαφέρουν από τά ρεύματα πού διέρχονται στους αγωγούς και συνδέονται με την σχέση:

Ι1 = Ι2 = Ι3 = Ιγρ/1.73

7

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ Ε.Ρ.

Οι γεννήτριες Ε.Ρ.χωρίζονται σε δύο κατηγορίες πού είναι:

Σύγχρονες γεννήτριες η εναλλακτήρεςΑσύγχρονες γεννήτριες

Σύγχρονες γεννήτριες Ε.Ρ λέγονται εκείνες πού η συχνότητα του παραγώμενου απ’ αυτές ρεύματος είναι ανάλογη με την ταχύτητα περιστροφής τους, και η διέγερσής τους γίνεται με Συνεχές ρεύμα.Το είδος αυτό χρησιμοποιείται αποκλειστικά στην πράξη για την παραγωγή Ε.Ρ.και για τον λόγο αυτό παρουσιάζουν πολύ μεγάλο ενδιαφέρον.Ασύγχρονες γεννήτριες λέγονται εκείνες πού η συχνότητα του παραγόμενου απ’ αυτές ρεύματος είναι ανεξάρτητη από την ταχύτητα περιστροφής τους και η διέγερσής τους γίνεται με Εναλλασσόμενο ρεύμα, χρησιμοποιούνται δε στην πράξη πολύ σπάνια.

Σύγχρονες γεννήτριες Ε.Ρ. η εναλλακτήρες.

Οι εναλλακτήρες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες πού είναι: Εναλλακτήρες με εξωτερικούς η σταθερούς πόλους Εναλλακτήρες με εσωτερικούς η στρεφόμενους πόλους

Εναλλακτήρες με εσωτερικούς η περιστρεφόμενους πόλους

Οι εναλλακτήρες με περιστρεφόμενους πόλους αποτελούνται από το ακίνητο μέρος πού λέγεται στάτης και το κινητό πού λέγεται δρομέας.

1. Στάτης Ο προορισμός του στάτη είναι να δημιουργεί το φαινόμενο της επαγωγής και να στηρίζει την μηχανή.Τά μέρη του στάτη είναι τά παρακάτω.

Α. Το ζύγωμα: Αποτελεί τον κορμό της μηχανής.

Β. Το επαγωγικό τύμπανο: Κατασκευάζεται από κυκλικά ελάσματα πολύ λεπτά, για την αποφυγή δεινορευμάτων, μαλακού σιδήρομαγνητικού υλικού για την αποφυγή δημιουργίας παραμένοντα μαγνητισμού.Το σύνολο τών ελασμάτων αποτελούν τον πυρήνα του επαγωγικού τυμπάνου. Στο εσωτερικό μέρος της περιφέρειάς του υπάρχουν αυλάκια η εγκοπές και μέσα τους τοποθετούνται οι αγωγοί του τυλίγματος πάνω στους οποίους δημιουργείται το φαινόμενο της επαγωγής.

Γ. Ψηκτροφορέας: Στερεώνεται στο ζύγωμα και σε ειδική υποδοχή (ψηκτροθήκη), τοποθετούνται οι ψήκτρες.

Δ. Ψήκτρες: Είναι δύο κομμάτια σκληρού ηλεκτραγώγιμου άνθρακα, η μίγμα άνθρακα και χαλκού. Τοποθετούνται στίς ψηκτροθήκες και με ελατηριωτό μηχανισμό εφάπτονται στους δακτυλίους και δίνουν σ’αυτούς το συνεχές ρεύμα για την διέγερση.Ε. Κουτί ακροδεκτών: Βρίσκεται στο εσωτερικό μέρος του ζυγώματος και στους ακροδέκτες του καταλήγουν τά άκρα του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου απ’ ‘οπου μπορούμε να πάρουμε το παραγώμενο εναλλασσόμενο ρεύμα.

8

2. Δρομέας.Ο προορισμός του είναι, να περιστρέφει τους μαγνητικούς πόλους. Τά μέρη πού αποτελείται ο δρομέας είναι τά παρακάτω.

Α. Άξονας:είναι κατασκευασμένος από ατσάλι και τά άκρα τρου στηρίζονται στα έδρανα για να υπάρχει η δυνατότητα της εύκολης περιστροφής.

Β. Μαγνητικοί πόλοι: Είναι στερεωμένοι στον άξονα του δρομέα και είναι κατασκευασμένοι από ελάσματα για την αποφυγή δινορευμάτων, σκληρού σιδήρομαγνητικού υλικού για την δημιουργία σημαντικής ποσότητας παραμένοντα μαγνητισμού.Περιβάλλονται από το τύλιγμα της διέγερσης πού έχει σαν σκοπό την δημιουργία ηλετρομαγνήτη για την επίτευξη ισχυρού μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό της μηχανής.Αναφερόμαστε πάντα σε αριθμό μαγνητικών πόλων και συμβολίζονται με το γράμμα ρ.

Γ. Τύλιγμα διέγερσης: Περιβάλλει τούς πόλους και μαζί με αυτούς δημιουργούν μαγνητικό πεδίο πού περιστρέφεται στο εσωτερικό της μηχανής. Είναι κατασκευασμένο από αγωγούς χαλκού μονωμένους μεταξύ τους με βαμβακερή ταινία βουτηγμένη σε βερνίκι.Τροφοδοτείται με Σ.Ρ.πού είναι γεννήτρια Σ.Ρ. τοποθετημένη στον άξονα του εναλλακτήρα και παίρνει κίνηση απ’ αυτόν.

Δ. Δακτυλίδια υποδοχής: Είναι δύο και βρίσκονται τοποθετημένα πάνω στον άξονα και χρησιμεύουν στην διοχεύτευση του ρεύματος διέγερσης πού είναι συνεχές στο τύλιγμα της διέγερσης. Πάνω στα δακτυλίδια εφάπτονται οι ψήκτρες πού δημιουργούν με αυτά την αγώγιμη σύνδεση.

ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΜΕΡΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΡΑ

Σχήμα 7

9

ΠΥΡΗΝΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥ ΤΥΜΠΑΝΟΥ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΡΑ

Σχήμα 8

Σύγχρονη ταχύτητα περιστροφής και συχνότηταΟι εναλλακτήρες περιστρέφονται με ταχύτητα απ’ την οποία εξαρτάται η συχνότητα του παραγόμενου ρεύματος, και η οποία λέγεται σύγχρονη ταχύτητα και συμβολίζεται με ης,δίνεται δε από την σχέση ης = 120.f/ρ στρ/min.όπου f = συχνότητα παραγόμενου ρεύματος σέ HZ ρ= αριθμός μαγνητικων πόλων

Χρήσιμες επεξηγήσεις

Στους εναλλακτήρες, ανεξάρτητα από τον τρόπο τροφοδοσίας του τυλίγματος διέγερσης έχουμε: Ζυγοί τροφοδοσίας των φορτίων R-S-T:είναι εκείνοι πού ο εναλλακτήρας συνδέεται με

τις καταναλώσεις. Διακόπτης Δ: πού ρυθμίζει την λειτουργία με, η χωρίς φορτίο. Αμπερόμετρα Α: είναι 3, ένα για κάθε φάση και δείχνουν την ένταση του ρεύματος

τροφοδοσίας των φορτίων από τον εναλλακτήρα όταν ο διακόπτης Δ είναι κλειστός σε κάθε φάση.

Βολτόμετρα V: είναι 3, ένα για κάθε σχηματιζόμενο ζεύγος φάσεων και δείχνουν την τάση στα άκρα του κάθε τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου,και πρέπει να έχουν πολύ μεγάλη εσωτερική αντίσταση.

Συχνόμετρα f: είναι 3, ένα για κάθε σχηματιζόμενο ζεύγος φάσεων και δείχνουν τη συχνότητα τού παραγώμενου ρεύματος,στο κάθε τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου.

Αμπερόμετρο Αδ: είναι εκείνο πού δείχνει την ένταση του ρεύματος τροφοδοσίας του τυλίγματος διέγερσης του εναλλακτήρα.

Βολτόμετρο V1: είναι εκείνο πού δείχνει την τάση στα άκρα του επαγωγικού τυμπάνου της διεγέρτριας.

Ρυθμιστική αντίσταση Rδ: είναι εκείνη πού με την τιμή ρυθμίζει την ένταση διέγερσης τής διεγέρτριας του εναλλακτήρα

10

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ

Σχήμα 9

11

Στο Ε.Ρ.τά φορτία πού συναντάμε μπορεί να είναι: Ωμικά Επαγωγικά Χωριτικά

Ανάλογα με το είδος του φορτίου, έχουμε και διαφορετικά αποτελέσματα γιατί υπάρχει διαφορά φάσης μεταξύ των μεγεθών της τάσης και της έντασης. Έτσι έχουμε

Σχήμα 10 Λειτουργία εναλλακτήρων

Εναλλακτήρας η σύγχρονη γεννήτρια λέγεται η ηλεκτρική μηχανή πού παίρνει κινητική ενέργεια και την μετατρέπει σε ηλεκτρική, με την μορφή του Ε.Ρ.

12

Συνδεσμολογίες τριφασικών τυλιγμάτων εναλλακτήρα

Στα τριφασικά τυλίγματα έχουμε 6 ελεύθερα άκρα, 2 για κάθε φάση, και καταλείγουν στο κουτί των ακροδεκτών της μηχανής.Το κουτί των ακροδεκτών είναι τυποποιημένο για ευκολία στην χρήση και έχει την παρακάτω μορφή

Σχήμα 11 Σχήμα 12 Σχήμα 13

ΑΚΡΑ ΑΣΥΝΔΕΤΑ ΣΥΝΔΕΣΗ ΑΣΤΕΡΑ Υ ΣΥΝΔΕΣΗ ΤΡΙΓΩΝΟ Δ όπουU-V-W αρχές των φάσεων Γίνεται με την βραχυκύκλωση Γίνεται με βραχυκύκλωσηZ-X-Y τέλη των φάσεων των ακροδεκτών ΖΧ, ΧΥ με των ακροδεκτών UZ, VX,U-X πρώτη φάση λαμάκια. Ισχύει δε Ιφ = Ι γρ καί WΥμέ λαμάκια.ΙσχύουνV-Y δεύτερη φάση Uφ= Uπ/1.73 Uφ= Uπ καίW-Z τρίτη φάση Ιφ=Ιγρ/1.73

Οι αγωγοί τροφοδοσίας πάντα Οι αγωγοί τροφοδοσίας συνδέονται στα ελεύθερα άκρα συνδέονται σε οποιαδήποτε Δηλ, στα U-V-W τριάδα θέλουμε, δηλ, στα U,V,W η στά Z,X,Y Λειτουργία χωρίς φορτίοΕίναι αυτή πού η παραγώμενη ΗΕΔ από τον εναλλακτήρα δεν δίνεται σε κατανάλωση, άρα το εξωτερικό κύκλωμα παραμένει ανοικτό και δεν κυκλοφορεί ρεύμα μέσα από την κατανάλωση.Η ΗΕΔ πού αναπτύσσεται στο επαγωγικό τύμπανο τού εναλλακτήρα δίνεται από την σχέση.Ε = κ.f.wο.Φ όπου:E = ηλεκτρεγερτική δύναμη f= συχνότητα (f= ρ.ης)wο= αριθμός των εν σειρά συνδεμένων αγωγών Φ = χρήσιμη μαγνητική ροήΆρα παραγώμενη ΗΕΔ από τον εναλλακτήρα είναι ανάλογη με την χρήσιμη μαγνητική ροήκαι την σύγχρονη ταχύτητα περιστροφής.

Λειτουργία με φορτίοΕίναι εκείνη πού η παραγώμενη ΗΕΔ στο επαγωγικό τύμπανο τού εναλλακτήρα δίνεται σε κατανάλωση, επομένως υπάρχει κλειστό εξωτερικό κύκλωμα και κυκλοφορεί ρεύμα μέσα από την κατανάλωση. Η τάση λειτουργίας με φορτίο είναι πάντα μικρότερη από την ΗΕΔ κατά την πτώση τάσης στο κάθε ανεξάρτητο τύλιγμα του εναλλακτήρα. Άρα U = Ε – Ι.Ζ όπου Ζ η παρουσιαζόμενη σύνθετη αντίσταση των τυλιγμάτων.

Χαρακτηριστική φόρτισηςΌταν το κύκλωμα τροφοδοσίας είναι κλειστό, τότε υπάρχει ρεύμα φόρτισης, από το μέγεθος του οποίου εξαρτάται η τάση τροφοδοσίας. Αυτή η συναρτησιακή σχέση πού δείχνει την μεταβολή της τάσης U όταν μεταβάλλετιαι η ένταση φόρτισης ονομάζεται χαρακτηριστική φόρτισης και έχει την παρακάτω μορφή.

13

Σχήμα 14

Η χαρακτηριστική φόρτισης έχει 3 μορφές, όσα και τά είδη των φορτίων. Αυτό γίνεται γιατί κάθε φορά η γωνία μεταξύ τάσης και έντασης είναι διαφορετική.ΑναλυτικώτεραΗ καμπύλη (1) αναφέρεται στα χωριτικά φορτία, και έχει αυτή την μορφή γιατί η ένταση Ι προηγείται της τάσης U και η σχηματιζόμενη μεταξύ τους γωνία είναι θετική (φ>ο) με αποτέλεσμα η δημιουργούμενη πτώση τάσης Ι.Ζ να προστίθεται στην ΗΕΔ. Έτσι η καμπύλη πού προκύπτει έχει αύξουσα μορφή.Η καμπύλη (2) αναφέρεται στα ωμικά φορτία, και έχει αυτή την μορφή γιατί αν καί η ένταση Ι με την τάση U αν καί βρίσκονται σε φάση και η σχηματιζόμενη μεταξύ τους γωνία είναι μηδενική (φ=ο) υπάρχει μια μικρή υπαρκτή πτώση τάσης Ι.R πού αφαιρείται από την ΗΕΔ. Έτσι η καμπύλη πού προκύπτει έχει φθίνουσα μορφή.Η καμπύλη (3) αναφέρεται στα επαγωγικά φορτία, και έχει αυτή την μορφή γιατί η ένταση Ιακολουθεί την τάση U και η σχηματιζόμενη μεταξύ τους γωνία είναι αρνητική(φ<ο) με αποτέλεσμα η δημιουργούμενη πτώση τάσης Ι.Ζ να αφαιρείται από την ΗΕΔ. Έτσι η καμπύλη πού προκύπτει έχει φθίνουσα μορφή.Διακύμανση τάσης Δίνεται από την σχέση ε% = UO –U / U . 100Οπότε η χωριτική φόρτιση UO <U θα είναι αρνητική, στην ωμική και επαγωγική φόρτιση UO>U

θά είναι θετική. Οι τιμές πού παίρνει συνήθως είναι 5-15 % και γενικά χαρακτηρίζει την ποιότητα του εναλλακτήρα.Ρύθμιση τάσης εναλλακτήραΑναφέραμε πώς η παραγώμενη τάση εναλλακτήρα μεταβάλλεται ανάλογα του είδους των φορτίων πού εξυπηρετεί.Αυτό είναι μια ανεπιθύμητη κατάσταση γιατί θέλουμε να έχουμε τάση πάντα σταθερή ανεξαρτήτου φορτίου. Για να γίνει αυτό πρέπει κάθε φορά να ρυθμίζουμε ανάλογα με το φορτίο, την ένταση διέγερσης, ώστε να μεταβάλλεται η παραγώμενηγη τάση, με βάση τον τύπο U = Ε - Ι.Ζ. Πιο αναλυτικά για το είδος των φορτίων έχουμε:

14

Επαγωγικό φορτίο - Υπερδιέγερση Χωρητικό φορτίο – Υποδιέγερση

Σχήμα 15 Εδώ για τις ίδιες συνθήκες πρέπει η Εδώ για να έχουμε σταθερότητα τάσης ένταση διέγερσης πάντα να μικραίνει Τότε λέμε ότι υποδιεγείρεταιμε τήν αύξηση του φορτίου πρέπει η διέγερση να ρυθμίζεται έτσι ώστε η έντασηδιέγερσης του εναλλακτήρα παντα να μεγαλώνειΤότε ο εναλλακτήρας υπερδιεγείρεται

Ισχύς – απώλειες – βαθμός απόδοσηςΗ ισχυς πού δίνει ο εναλλακτήρας στο δίκτυο διακρίνεται σε: Πραγματική:(Ν):Αυτή πού χρειάζονται τά φορτία για λειτουργία.

Ν = 1.73. U.Ι.συνφ ( w) Άεργη (Νb): Αυτή πού χάνεται σε επαγωγικά και χωρητικά φορτία, δεν την

εκμεταλλευόμαστε και την θεωρούμε σαν υποτιθέμενη.Nb = 1.73. U.Ι.ημφ (var)

Φαινομένη (Νς): Αυτή πού παράγει ο εναλλακτήρας δηλ. το διανυσματικό άθροισμα πραγματικής και άεργης. Νς = 1.73. U.Ι. (VA)

Νς Nb

Ν

Σαν βαθμό απόδοσης καλούμε τον λόγο της ισχύος Ν πού μας δίνει ο εναλλακτήρας προς την ισχύ Ν1 πού του δίνουμε να εργαστεί και είναι πάντα μικρότερος από την μονάδα, κατά τις απώλειες πού διακρίνονται σε

Μηχανικές (απώλειες λόγω τριβών των μηχανικών μερών ) Υστέρησης (οφείλονται στις διαδοχικές μεταβολές μαγνήτισης του πυρήνα του επαγωγικού τυμπάνου) Δινορευμάτων (οφείλονται στα ρεύματα πού κυκλοφορούν στον πυρήνα τού επαγωγικού τυμπάνου) Ηλεκτρικές (πού οφείλονται στην θερμότητα πού παράγεται στα διάφορα κυκλώματα του εναλλακτήρα όταν διαρρέονται άπό το παραγόμενο ρεύμα του)

Δηλ. η = Ν/Ν1

15

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Νο 1

Θέμα: Κατασκευαστικά μέρη, και διαδικασία εκκίνησης και λειτουργίας σύγχρονου

Εναλλακτήρα περιστρεφόμενων πόλων.

Όργανα και υλικά: Oνομαστικά μεγέθη γεννήτριας

Σύγχρονη γεννήτρια U = 24/42 V Κινητήρας ασύγχρονος τριφασικός I = 2,6/1,5 AΒολτόμετρα rpm = 3000Αμπερόμετρα cosf = 0,8Στροφόμετρο HZ = 50Βαττόμετρο P = 110 VAΣυχνόμετρο U2 = 38 V Ι2 = 1,3Α

Μεταβλητό φορτίο Αγωγοί σύνδεσης

Ηλεκτρολογικό κύκλωμα

16

Σχέδιο έργου

F1 - F2 : Τύλιγμα διέγερσης

17

Πορεία εργασίας:

Τοποθετείστε τον κινητήρα στην βάση του, και συνδέστε κατάλληλα τά τυλίγματά του. Συνδέστε στον άξονα του κινητήρα, την σύγχρονη γεννήτρια.

Τροφοδοτείστε τον κινητήρα από πηγή 0-42V. Ρυθμείστε την ταχύτητά του μέχρι τον ονομαστικό αριθμό στροφών της γεννήτριας.

Με βολτόμετρο μετρείστε τις τάσεις των τριών ασύνδετων τυλιγμάτων της γεννήτριαςΕπαναλάβετε τις μετρήσεις με σύνδεση τυλιγμάτων της γεννήτριας σε Δ, και κατόπιν σε Υ. Να γίνει σύγκριση των παραπάνω καταστάσεων.

Μέσω του ροοστάτη διέγερσης αρχίστε να δίνετε τιμές Ιδ ανά 0,15 Α, και ταυτόχρονα μετρείστε την παραγόμενη ΗΕΔ της γεννήτριας. Καταγράψτε τις τιμές στον πίνακα.

Στην συνέχεια προσθέστε φορτίο στην γεννήτρια,επαναλάβατε την διαδικασία,και καταγράψτε τις τιμές της Uπ στον πίνακα.

Ιδ 0 O,15 0,30 O,45 0,60 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30

Ε Uπ

Στην συνέχεια προσθέστε φορτίο στην γεννήτρια . Κατόπιν με σταθερό Ιδ και στροφές, αυξείστε σταδιακά το φορτίο της γεννήτριας και

καταγράψτε τις τιμές στον πίνακα, για τις τρείς καταστάσεις φόρτισης, δηλ, ωμική φόρτιση, σύνθετη επαγωγική, σύνθετη χωρητική, και συμπληρώστε τον πίνακα[ Το συνφ του φορτίου θα είναι σε όλη την διαδικασία 0.8.]

Uπ Ιφ(Ωμική) Uπ Ιφ(Επαγωγι) Uπ Ιφ(Χωρητική)

Στην συνέχεια λειτουργείστε την γεννήτρια χωρίς φορτίο, συνδέστε στους ακροδέκτες της συχνόμετρο και με σταθερό Ιδ, μειώστε σταδιακά κατά 100 στροφές την ταχύτητα του κινητήρα μετρείστε και καταγράψτε τις τιμές στον πίνακα.

ΕRpm 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200

ΗΖ

Ελλατώστε την διέγερση, και σταματείστε τον κινητήρα.

18

Aνάθεση εργασίας

1) Από τις μετρήσεις να γινουν οι χαρακτηριστικές α) χωρίς φορτίο β) με φορτίο γ) φόρτισης, και να αναφερθούν τά συμπεράσματά σας.2) Με βάση τις μετρήσεις να υπολογισθούν, η πραγματική ισχύς, η φαινομένη, και η

άεργος

3) Μια σύγχρονη γεννήτρια σε συνθήκες λειτουργίας δεν παρέχει τάση. Αναφέρετε και δικαιολογήστε τα πιθανά αίτια

4) Από τον τελευταίο πίνακα των μετρήσεων να καταγραφούν πιθανά συμπεράσματα.

5 ) Να βρεθεί το ονομαστικό ρεύμα φορτίου της γεννήτριας της άσκησης αν λειτουργήσει σε σύνδεση τυλιγμάτων Δ

6) Εξειγείστε τι και γιατί θα συμβεί, αν κατά την λειτουργία εναλλακτήρα,διακοπεί το τύλιγμα μιάς φάσης του.

7) Τριφασικός εναλλακτήρας ……ΚVA τροφοδοτεί με το πλήρες φορτίο του, καταναλωτή, με συνφ=…….Αν ο βαθμός απόδοσης του εναλλαλακτήρα είναι ……να υπολογείσετε την ισχύ της κινητήριας μηχανής.

Ημερομηνία διεξαγωγής -----------------------------------------------

Ημερομηνία παράδοσης ------------------------------------------------

Βιβλιογραφία πού χρησιμοποιήθηκε και προτείνεται στον σπουδαστή.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Σπυρ. Ν. Βασιλακόπουλου, ίδρυμα Ευγενίδου ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Ε.Ρ. Τούλογλου –Στεργίου, εκδόσεις Ίων. Ηλεκτρικές Μηχανές Stephen Chapman AC-DC έκδοση Τζιόλα

19

ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Ασύγχρονος κινητήρας είναι η μηχανή πού παίρνει ηλεκτρική ενέργεια μορφής Ε.Ρ. και την μετατρέπει σε κινητική ενέργεια με την μορφή ταχύτητας περιστροφής διαφορετικής από την σύγχρονη ης . Ο κινητήρας αυτός λέγεται και επαγωγικός γιατί η λειτουργία του βασίζεται στο φαινόμενο της επαγωγής. Η τροφοδοσία του γίνεται με παροχή στα τρία τυλίγματά τους τριών φάσεων R-S-T.Οι ασύγχρονοι τριφασικοί κινητήρες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες πού είναι:

Κινητήρες βραχυκυκλωμένου δρομέα Δακτυλιοφόρους κινητήρες

Κινητήρες με βραχυκυκλωμένο δρομέα

Σχήμα 16

Η μηχανή αυτή αποτελείται από δύο βασικά μέρη, τον στάτη και τον ρότορα Ο στάτης αποτελείται από τά παρακάτω τμήματα:

α) Το ζύγωμα πού είναι το ακίνητο μεταλλικό περίβλημα της μηχανής. Στο εσωτερικό του στάτη τοποθετούνται κυκλικά ελάσματα σιδηρομαγνητικού υλικού πού το σύνολό τους

αποτελεί β) τον πυρήνα του στάτη. Στο εσωτερικό του πυρήνα τοποθετούνται τρία τυλίγματα πού το σύνολό τους λέγεται γ) τριφασικό τύλιγμα. Σκοπός του στάτη γενικά είναι η δημιουργία διέγερσης δηλ, μαγνητικού πεδίου. Οι αρχές και τά πέρατα του τριφασικού τυλίγματος των έξη συνολικά ακροδεκτών εμφανίζονται στο δ) κουτί ακροδεκτών Ο δρομέας η ρότορας δεν έχει σύνδεση με πηγή ηλεκτρικής ενέργειας και αποτελείται από; Α) Άξονας β) Πυρήνας. Αποτελείται από ελάσματα για την αποφυγή δινορευμάτων, μαλακού σιδηρομαγνητικού υλικού για την αποφυγή παραμένοντα μαγνητισμού, μονωμένα μεταξύ τους και ως προς τον άξονα.Τά ελάσματα έχουν στην περιφέρειά τους οδοντώσεις και εκεί τοποθετούνται ράβδοι χαλκού η ορείχαλκου πού συγκολλούνται στα άκρα με δυό στεφάνια βραχυκύκλωσης χάλκινα.Για μικρούς κινητήρες οι ράβδοι μπορεί να είναι από αλουμίνιο.Οι ράβδοι χρησιμεύουν για την δημιουργία πάνω τους του φαινομένου της επαγωγής , και τά στεφάνια βραχυκύκλωσης για να κλείνουν το ηλεκτρολογικό κύκλωμα.Οι

20

ράβδοι τοποθετούνται περαστοί μέσα στις οδοντωσεις του πυρήνα, με κάποια κλίση μεταξύ τους για την αποφυγή μαγνητικού θορύβου.

Σχηματική παράσταση δρομέα

Σχήμα 17

Στάτης ΑΤΚ βραχυκυκλωμένου δρομέα

Σχήμα 18

21

Ηλετρολογικό διάγραμμα Α.Τ.Κ. βραχυκυκλωμένου δρομέα

Σχήμα 19

Αρχή λειτουργίας Α.Τ.Κ. βραχυκυκλωμένου δρομέα Γιά την εξήγηση της λειτουργίας έχουμε τά παρακάτω στάδια: Α)Τροφοδοτούμε το τριφασικό τύλιγμα του στάτη με τριφασικό ρεύμα οπότε δημιουργείται

στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο Β) έτσι στις ράβδους αναπτύσσεται ΗΕΔ και υπάρχει δημιουργία επαγωγικού ρεύματος

μέσα σ’αυτούς γιατί το κύκλωμα κλείνει με τά δακτυλύδια βραχυκύκλωσης. Γ) Άρα υπάρχουν ρευματοφόροι αγωγοί στο στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο με αποτέλεσμα

δημιουργίας ζεύγους δυνάμεων, πού δημιουργούν ροπή στρέψης.

Σχήμα 20

22

Τάση λειτουργίας τριφασικού κινητήραΤά τυλίγματα των τριών φάσεων κάθε Α.Τ.Κ είναι υπολογισμένα να εργάζονται με ορισμένη τάση π.χ. 220 V Ανάλογα με την συνδεσμολογία των τυλιγμάτων των τριών φάσεων έχουμε τις παρακάτω περιπτώσεις. Σύνδεση σε αστέρα Σύνδεση σε τρίγωνο

Σχήμα 21 Σχήμα 22

Για να έχουμε τάση 220 V στο τύλιγμα κάθε Για να έχουμε τάση 220 V στο τύλιγμα κάθεΦάσης θα πρέπει η πολική τάση του δικτύου Φάσης θα πρέπει η πολική τάση του δικτύου πού τροφοδοτεί τον κινητήρα νά είναι 380 V να είναι 220 V δηλ,1,73 μεγαλύτερη. Σε ένα κινητήρα η πινακίδα του μπορεί να γράφει τά ακόλουθα. 220 /380 V η Δ / Υ η 220 V ΔΤά παραπάνω σημαίνουν ότι ο κινητήρας μπορεί να λειτουργεί κανονικά με τάση δικτύου 220 V σε σύνδεση τριγώνου, και μέ τάση δικτύου 380 V σε σύνδεση αστέρα Ρεύμα εκκίνησηςΚατά την εκκίνηση του Α.Τ.Κ η ΑΗΕΔ είναι Εα=0 γιατί δεν υπάρχει ακόμα στρεφόμενο μαγν. πεδίο άρα δεν κόβονται απ’ αυτό οι αγωγοί του δρομέα.Άρα Ι= U-Εα/RT = U/ RT.Eπειδή αυτό γίνεται μόνο στην εκκίνηση λέγεται ρεύμα εκκίνησης και συμβολίζεται ΙεκΆρα Ιεκ = U/ RT, παίρνει μεγάλες τιμές και υπάρχει κίνδυνος καταστροφής των τυλιγμάτων του στάτη.Η ΑΗΕΔ αρχίζει να δημιουργείται όταν αρχίσει να υπάρχει στρεφόμενο μαγν. πεδίο και ο δρομέας αρχίσει την περιστροφή του,παίρνει δε την τελική της τιμή όταν ο δρομέας αποκτήσει την σύγχρονη ταχύτητα.Ισχύει Ιεκ=(5~8).ΙΡοπή στρέψηςΣαν ροπή στρέψης θεωρούμε την ικανότητα περιστροφής του δρομέα,αποτέλεσμα των δυνάμεων Laplace.Η ροπή δίνεται από την σχέση Τ= Ν/2πη όπου:Ν = μηχανική ισχύς στον άξονα π =3.14 η =ταχύτητα περιστροφήςΗ ροπή στρέψης εξαρτάται από την ένταση του ρεύματος πού απορροφά ο κινητήρας και είναι η αιτία δημιουργίας της ταχύτητας περιστροφής του δρομέα.

23

Εκκίνηση Α.Τ.Κ. βραχυκυκλωμένου δρομέα

ΑΠ’ΕΥΘΕΙΑΣ ΕΚΚΙΝΗΣΗ

Για να γίνει απ’ευθείας εκκίνηση πρέπει ο κινητήρας να συνδεθεί άμεσα με το δίκτυο και η ισχύς του να είναι μικρότερη των 2 ΚW. Εδώ υπάρχει γρήγορο ξεκίνημα γιατί όλη η τάση του δικτύου εφαρμόζεται στα άκρα των τυλιγμάτων με αποτέλεσμα να υπάρχει μεγάλο Ιεκ πού δημιουργεί μεγάλη ροπή εκκίνησης. Στην πράξη η απ’ευθείας σύνδεση μπορεί να γίνει με απλό ασφαλειοδιακόπτη η μπορεί να συνοδεύεται και από σύστημα προστασίας πού περιλαμβάνει ρελέ –θερμικό – κουμπιά χειρισμού ( start-stop) όπως στο παρακάτω σχήμα.

Σχήμα 23

Εκίνηση με διακόπτη αστέρα τρίγωνο (Υ-Δ)

Για να γίνει η εκκίνηση ΑΤΚ βραχυκυκλωμένου δρομέα ισχύος πάνω από 3 Κw, είναι απαραίτητη η χρησιμοποίηση διακόπτη Υ-Δ όταν το τριφασικό τύλιγμα του στάτη στην κανονική λειτουργία είναι συνδεμένο σε τρίγωνο. Αυτό γίνεται για την αποφυγή του μειονεκτήματος της βύθισης τάσης. Μέ τον διακόπτη Υ-Δ έχουμε στην εκκίνηση, λειτουργία του κινητήρα με σύνδεση τυλιγμάτων του στάτη σε αστέρα και όταν ο κινητήρας αποκτήσει το

24

80~85% των κανονικών του στροφών τότε η λειτουργία του μεταβιβάζεται σε τρίγωνο πού είναι και η σύνδεση της κανονικής λειτουργίας. ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΣΥΝΔΕΣΗ ΔΙΑΚΟΠΤΗ Υ-Δ

Σχήμα 24

25

Στο κουτί ακροδεκτών δεν τοποθετούνται λαμάκια γιατί οι συνδέσεις γίνονται στο εσωτερικό του διακόπτη. ΠροσοχήΔεν πρέπει να γίνεται σύγχιση μεταξύ τάσης τροφοδοσίας και αναγραφόμενων τάσεων στην πινακίδα του κινητήρα, γιατί στην τάση τροφοδοσίας ο πρώτος αριθμός αναφέρεται στην φασική τάση και ο δεύτερος στην πολική, ενώ στην πινακίδα του κινητήρα και οι δύο αναγραφόμενες τάσεις είναι πολικές.

Αλλαγή φοράς περιστροφής

Η φορά περιστροφής ενός ΑΤΚ είναι ίδια με την φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου.Για να αλλάξει η φορά περιστροφής του κινητήρα, αρκεί να αλλάξει η φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου.Αυτό γίνεται με αντιμετάθεση των συνδέσεων με τους ακροδέκτες σε δύο από τους τρείς αγωγούς τροφοδοτήσεως του κινητήρα.

ηλεκτρολογικό σχέδιο αλλαγής φοράς περιστροφής ΑΤΚ

Σχήμα 25

26

Ισχύς, απώλειες, βαθμός απόδοσης ΑΤΚ

Η ισχύς πού απορροφά ένας ΑΤΚ με την μορφή ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο πού τον τροφοδοτεί είναι: Ν1 = 1.73 U .I .συνφ όπου . U = πολική τάση δικτύου Ι = ένταση τροφοδοσίας συνφ = συντελεστής ισχύοςΗ ισχύς πού δίνει ένας ΑΤΚ στον άξονά του με την μορφή κινητικής ενέργειας δίνεται σε w η HP. Είναι δε 1ΗΡ=736 w. Στην πράξη στην πινακίδα ενός κινητήρα συναντάμαι την ονομαστική ισχύ και είναι εκείνη πού μπορεί να δίνει στον άξονά του, αν εργάζεται συνέχεια με την ονομαστική του τάση, χωρίς να υπάρχει κίνδυνος βλάβης από υπερθέρμανση.Η ισχύς πού δίνει στον άξονά του ένας ΑΤΚ δίνεται από την σχέση Ν = 2πηΤ όπου:

Τ =ροπή στρέψης (Nt.m) η = ασύγχρονη ταχύτητα περιστροφής (στρ/sec) π = 3,14

Απώλειες Για να γίνει η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε κινητική, γίνεται με χάσιμο ενέργειας πού ονομάζεται απώλειες. Η ισχύς Ν1 επομένως πού παίρνει για να λειτουργήσει ο κινητήρας είναι ίση με την ισχύ Ν πού αποδίδει στον άξονά του σύν την ισχυ Ναπ των απωλειών, δηλΝ1=Ν+Ναπ. Αυτές οι απώλειες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες πού είναι:

Σταθερές απώλειες πού είναι ανεξάρτητες της λειτουργίας με φορτίο, και γενικά εξαρτώνται από τά τεχνικά χαρακτηριστικά του κινητήρα. Χωρίζονται δε σε

α) μηχανικές απώλειες β) απώλειες υστέρησης γ) μαγνητικές απώλειες δ) απώλειες δεινορευμάτων. Mεταβλητές απώλειες η ηλεκτρικές πού εξαρτώνται της λειτουργίας με φορτίο τού

κινητήρα.Αυτές οφείλονται στην θερμότητα πού παράγεται στα τυλίγματα του στάτη και του δρομέα, γιατί με την αύξηση του φορτίου αυξάνεται το ρεύμα πού απορροφά ο κινητήρας.

Είναι δε ανεξάρτητες από τον τρόπο συνδεσμολογίας των τυλιγμάτων του και διακρίνονται α) ηλεκτρικές του στάτη Νης= 3/2 . R1.Ι2

Όπου R1= ωμική αντίσταση τυλίγματος μεταξύ δύο ακροδεκτών Ι= ρεύμα γραμμής

β) ηλεκτρικές του δρομέα και είναι Νηδ = S(N1-Nης) όπου S= Διολίσθηση = ης- η/ης (ο λόγος της διαφοράς της σύγχρονης ταχύτητας με την ταχύτητα περιστροφής,προς την σύγχρονη ταχύτητα) N1 = απορροφούμενη ισχύς από το δίκτυο Nης = απώλειες στο στάτη.

Βαθμός απόδοσης είναι ο λόγος της ισχύος Ν πού δίνει στόν άξονά του, προς την ισχύ Ν1

πού παίρνει από το δίκτυο η = Ν/Ν1 και είναι καθαρός αριθμός πάντα μικρότερος από την

μονάδα.

27

Πίνακας χαρακτηριστικών στοιχείων ασύγχρονων τριφασικών κινητήρων

28

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Νο 2

Θέμα: Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά και συνθήκες λειτουργίας ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα.

Σκοπός: Να μπορεί ο σπουδαστής να διακρίνει τά κατασκευαστικά μέρη, να εκκινεί και να λειτουργεί ασύγχρονο τριφασικό κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα

Όργανα και υλικά: Ονομαστικά μεγέθη κινητήρα

Κινητήρας τριφασικός βραχυκυκλωμένου δρομέα U = 24/42Πηγή τριφασικής τάσης 42V I = 6,9/4 AΑμπερόμετρα P = 240/160Βολτόμετρα rpm = 2800Βαττόμετρα HZ =50Στροφόμετρο cosf = Ηλεκτρομαγνητική πέδη Αγωγοί σύνδεσης

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ

Στο σχέδιο έργου πού ακολουθεί είναι L1, L2, L3 τριφασική παροχή DL10110 κινητήρας DL10300 ηλεκτρομαγνητική πέδη

29

30

Πορεία εργασίας Τοποθετείστε τον ΑΤΚ στην βάση του. και πραγματοποιείστε σύνδεση τυλιγμάτων Δ.

Τροφοδοτείστε τον κινητήρα με την ανάλογη τάση, και μετρείστε τις πολικές και φασικές τάσεις, καθώς και τά αντίστοιχα ρεύματα. Αφού κάνετε και τά ανάλογα με σύνδεση τυλιγμάτων Υ, να καταγράψετε τά δεδομένα στον πίνακα.

Δ Υ

UΠ UΦ ΙΠ ΙΦ UΠ UΦ ΙΠ ΙΦ

Συνδέστε την ηλεκτρομαγνητική πέδη στον κινητήρα. Επιλέξτε την κατάλληλη σύνδεση τυλιγμάτων για λειτουργία με φορτίο, και αυξείστε σταδιακά το φορτίο του, μέσω πέδης.

Καταχωρείστε τά δεδομένα στον παρακάτω πίνακα.

Ι Rpm

Aφού σταματείστε τον κινητήρα επιλέξτε την κατάλληλη σύνδεση τυλιγμάτων για αλλαγή της φοράς περιστροφής του, εκκινείστε και κατόπιν σταματείστε τον κινητήρα.

Ανάθεση εργασίας

1) Από τις μετρήσεις πού πραγματοποιήσατε, να χαραχθεί η χαρακτηριστική φόρτισης και να καταγραφούν τά συμπεράσματά σας.

2) Να βρεθεί από τις μετρήσεις, ο συντελεστής ισχύος του κινητήρα αν ο βαθμός απόδοσής του είναι η = 0,73.

3) Από τον πρώτο πίνακα, αναφέρετε τά συμπεράσματά σας. 4) Έξηγείστε πώς και γιατί μπορείτε να αλλάξετε φορά περιστροφής σε έναν ΑΤΚ;5) Τι θα συμβεί και γιατί σε έναν ΑΤΚ αν κατά την λειτουργία του διακοπούν οι δύο φάσεις του6) Δώστε εφαρμογές κινητήρων βραχυκυκλωμένου δρομέα και αιτιολογείστε .7) Τι είναι και τι προσδιορίζει σε έναν ΑΤΚ η διολίσθηση;8) Ή πινακίδα ενός ΑΤΚ αναγράφει 380/660V.Τι σύνδεση και γιατί πρέπει να γίνει και γιατί ,

για να λειτουργήσει από δίκτυο 220/380 V; 9) Να αναφερθούν πιθανά αίτια, για την καταστροφή του τυλίγματος του στάτη ενός ΑΤΚ.

Hμερομηνία διεξαγωγής --------------------------------------------

Hμερομηνία παράδοσης -------------------------------------------

Βιβλιογραφία πού χρησιμοποιήθηκε και προτείνεται στον σπουδαστή.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Σπυρ. Ν. Βασιλακόπουλου, ίδρυμα Ευγενίδου ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Ε.Ρ. Τούλογλου –Στεργίου, εκδόσεις Ίων. Ηλεκτρικές Μηχανές Stephen Chapman AC-DC έκδοση Τζιόλ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Νο 3

31

Θέμα: Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά και συνθήκες λειτουργίας ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα.

Σκοπός: Να μπορεί ο σπουδαστής να διακρίνει τά κατασκευαστικά μέρη, να εκκινεί και να λειτουργεί ασύγχρονο τριφασικό κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα και να χαράσει τις χαρακτηριστικές που προκύπτουν.

Όργανα και υλικά: Ονομαστικά μεγέθη κινητήρα

Κινητήρας τριφασικός βραχυκυκλωμένου δρομέα U = 692/400 VΠηγή τριφασικής τάσης 380V I = 0,58/1AΑμπερόμετρα P = 0,27 K WΒολτόμετρα 1350 U/minΡοπόμετρο HZ =50Στροφόμετρο cosf =0,7Ηλεκτρομαγνητική πέδη Αγωγοί σύνδεσης

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ

Στο σχέδιο έργου πού ακολουθεί είναι

L1, L2, L3 τριφασική παροχή κινητήρας ηλεκτρομαγνητική πέδη

ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ ΕΡΓΟΥ

32

Πορεία εργασίας Τοποθετείστε τον ΑΤΚ στην βάση του, και πραγματοποιείστε σύνδεση τυλιγμάτων Δ.

Τροφοδοτείστε τον κινητήρα με την ανάλογη τριφασική τάση, και μετρείστε τις πολικές και φασικές τάσεις, καθώς και τά αντίστοιχα ρεύματα. Αφού κάνετε και τά ανάλογα με σύνδεση τυλιγμάτων Υ, να καταγράψετε τά δεδομένα στον πίνακα.

Δ Υ

UΠ UΦ ΙΠ ΙΦ UΠ UΦ ΙΠ ΙΦ

Συνδέστε την ηλεκτρομαγνητική πέδη στον κινητήρα. Επιλέξτε την κατάλληλη σύνδεση τυλιγμάτων για λειτουργία με φορτίο, και αυξήστε σταδιακά το φορτίο του, μέσω πέδης. Καταχωρείστε τά δεδομένα στον παρακάτω πίνακα.

Rpm

I (A)

T (Nm)

Aφού σταματείστε τον κινητήρα, επιλέξτε την κατάλληλη σύνδεση τυλιγμάτων για αλλαγή της φοράς περιστροφής του, εκκινείστε, και κατόπιν σταματείστε τον κινητήρα.

Ανάθεση εργασίας

33

1) Από τις μετρήσεις πού πραγματοποιήσατε, να χαραχθεί η χαρακτηριστική φόρτισης , η χαρακτηριστική ροπής σρέψης , και να καταγραφούν τά συμπεράσματά σας.

2) Να βρεθεί από τις μετρήσεις, ο συντελεστής ισχύος του κινητήρα αν ο βαθμός απόδοσής του είναι η = 0,73.

3) Από τον πρώτο πίνακα, αναφέρετε τά συμπεράσματά σας.

4) Έξηγείστε πώς και γιατί μπορείτε να αλλάξετε φορά περιστροφής σε έναν ΑΤΚ;

5) Τι θα συμβεί και γιατί σε έναν ΑΤΚ αν κατά την λειτουργία του διακοπούν οι δύο φάσεις του

6) Δώστε εφαρμογές κινητήρων βραχυκυκλωμένου δρομέα και αιτιολογείστε .

7) Τι είναι και τι προσδιορίζει σε έναν ΑΤΚ η διολίσθηση;

8) Ή πινακίδα ενός ΑΤΚ αναγράφει 380/660V.Τι σύνδεση και γιατί πρέπει να γίνει και γιατί , για να λειτουργήσει από δίκτυο 220/380 V;

9) Να αναφερθούν πιθανά αίτια, για την καταστροφή του τυλίγματος του στάτη ενός ΑΤΚ.

Hμερομηνία διεξαγωγής --------------------------------------------

Hμερομηνία παράδοσης ---------------------------------

Βιβλιογραφία πού χρησιμοποιήθηκε και προτείνεται στον σπουδαστή.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Σπυρ. Ν. Βασιλακόπουλου, ίδρυμα Ευγενίδου ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Ε.Ρ. Τούλογλου –Στεργίου, εκδόσεις Ίων. Ηλεκτρικές Μηχανές Stephen Chapman AC-DC έκδοση Τζιόλα

34