Laborator Lucrarea 14 Încercare a Echipamentelor Electrice [619844]

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»

Măsurarea tura ției și a alunec ării
motoarelor electrice asincrone trifazate

Considera ții generale

Măsurarea tura ției
Măsurare a turației se realizeaz ă fie cu ajutorul unor dispozitive numite
contoare de tura ție (tahoscoape), fie cu ajutorul unor aparate numite tahometre.
Cu ajutorul contoarelor de tura ție se determin ă practic num ărului N de
rotații înregistrat într-o perioad ă de timp t[ s].

tNn⋅=60 [rot/min ]

Există contoare de tura ție prevăzute cu posibilitatea înregistr ării
numărului de rotații într-o perioad ă de timp prestabilit ă (3s).
Măsurare a turației cu ajutorul contoarelor de tura ție este posibil ă doar în
cazul motoarelor care dep ășesc câteva s ute de wat ti. Eroarea este mai mică de
10%.
Pentru motoare cu puteri de ordinul wa ților, eroarea de m ăsură poat e
atinge 20% fiind provocat ă de frec ări care introduc evident o sarcin ă
suplimentar ă. Ca urmare metoda cont oarelor de tura ție nu poate fi utilizat ă în
cazul micromotoarel or.
Turația poate fi m ăsurată și cu tahometre care pot fi mecanice, de regul ă
centrifugale sau tahometre numerice (el ectronice).
Tahometrele centrifugale reprezint ă un mijloc de m ăsură simplu, care
poate fi utilizat pentru m ăsurarea vitezei de rota ție în oricare condi ții, este un
dispozitiv portabil dar prezint ă dezavantajul di ficultăților de citire cât și a
frecărilor relativ mari care apar la utilizare.
Din motivul ar ătat nu pot fi folosite în cazu l mot oarelor cu puteri foarte
mici.
Tahometrele electronice sunt cele mai utilizate în ultimul timp, principalul
avantaj constând î n faptul că nu introduc o sarcin ă suplimentar ă la arborele
motorului.

Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 1 –

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»

Metode pentru m ăsurarea alunec ării

Metoda tahometrului
Pentru determinarea alunec ării prin metoda tahom etrului se folose ște
schema din figura 1.

Fig.1

– se măsoară frecvența tensiunii de alimentare;
– în funcție de caracteristicile construc tive ale motorului se determin ă
viteza de sincronism
pfn⋅=60
1 [rot/min ]
p – reprezint ă numărul de perechi de poli;
– cu ajutorul tahometrului se m ăsoară viteza motorului, dup ă care s e
calculeaz ă alunecarea.

Metoda stroboscopic ă cu lampă de inerție redusă

Fig.2

MA – motorul asincron testat
DS – disc stroboscopic
LIR – lamp ă cu inerție redusă
Ra – rezisten ță adițională
Ob – observator
RF – reper fictiv

Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 2 –

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»

Observație:
Se alimenteaz ă de la aceea și sursă de la care este alimentat motorul.
DS este marcat pe f ața orient ată către observator cu 2p sectoare negre și
2p sectoare albe.
Pasul polar al motorului asincron este egal cu pasul sectoarelor marcat e
pe suprafa ța laterală a discului stroboscopic.

2p = 2 2p = 4 2p = 6

Dacă motorul asinc ron s-ar roti cu v iteza de sincronism, atunci la o
perioadă a tensiuni i de alimentare, rot orul s-ar deplasa cu un pas polar i ar
discul stroboscopic s-ar roti cu deschiderea unghiular ă corespunz ătoare unui
sector alb sau negru.
În limitele acelee și perioade, lampa cu iner ție redusă (LIR) ar emite 2
impulsuri luminoase. Altfel spus, între dou ă impulsuri luminoase succes ive, DS
s-ar roti cu un pas. Considerând un re per fictiv pl asat în apropierea discului,
după fiecare perioad ă, în dreptul lui s-ar g ăsi sector de aceea și culoare.
În condițiile precizate (când MA se rote ște cu viteza de sincronism),
observatorul percepe o imagine imobil ă a discului st roboscopi c.
În realitate motorul se rote ște cu o vite ă n < n i, acesta în limitele unei
perioade, se deplaseaz ă cu mai pu țin de un pas polar ceea ce face ca i mpulsul
luminos e mis de LIR s ă surprind ă discul strobosc opic într-o pozi ție decalat ă în
urma celei preced ente.
Pe ansamblu, observatorul percepe imaginea unui disc care se rote ște lent
în sens invers sensului de rota ție.
Considerând acel repe r fictiv (RF) se m ăsoară numărul sectoarelor care
trec într-o perioad ă de timp t prin dreptul acestuia.
1002[%] ⋅⋅⋅=tfNs
Pentru m ăsurarea în condi țiile unor alunec ări mari este de preferat
reducerea impulsuri lor luminoase em ise de LIR în un itatea de timp.
În acest scop, în circuitul de al imentare a LIR se introduce o diod ă, caz în
care formula de calcul cap ătă forma:
100 [%] ⋅⋅=tfNs

Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 3 –

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»

Varianta cu lamp ă cu inerție redusă
Pe discul stroboscopic sau pe capătul arborelui de antrenare se monteaz ă
un reper R. Lampa cu iner ție redusă (LIR) este alimentat ă cu impulsuri de
tensiune de frecven ță reglabi lă de la un generator de im pulsuri. Cu ajut orul unui
frecvențmetru mont at în paralel cu lampa sau i nclus în galvanometru se m ăsoară
frecvența impulsurilor.
Se regleaz ă frecvența impulsurilor pân ă când imaginea reperului mont at
pe capătul de arbore devine imobil. În acest moment se m ăsoară frecvența f a
impulsuri lor generate de generatorul de impulsuri.
Pentru calculul alunec ării se a plică relația:
pfn⋅=60
1 pfn` 60⋅=
100`[%] ⋅−=fffs
unde f reprezint ă frecvența industrial ă.

Fig.3

Metoda stroboscopic ă cu micro motor

Fig.4

Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 4 –

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»
Reperul fixat pe un disc sau direct pe arborele motorului studiat este
urmărit de observator prin intermediul unui dispozitiv constituit dintr-un disc
obturator cu fant ă antrenat î n mișcare de rota ție de un motor de curent continuu
figura 4.
În prelungirea axului motorului de cu rent continuu e ste cuplat mecanic un
tahometru centrifugal (TCH).
Motorul e ste alimentat de la o surs ă de curent continuu pri n intermediul
unui reost at de reglaj Re.
Se regleaz ă viteza de rota ție a motorul ui de curent conti nuu până când
imaginea reperului perceput ă de obsevator r ămâne imobil ă.
pfn⋅=60
1 100 [%]
11⋅−=nnns

Varianta cu motor sincron
Observatorul urm ărește deplasarea pri n intermediul fantei. Discul cu
fantă este acționat de un micromotor si ncron ali mentat de la aceea și sursă cu
motorul MA.

Fig.5

Să admitem, spre exemplu, c ă MA are 2p=2 ( p=1) și MS are 2p =2 ( p=1).
Dacă admitem c ă MA se rote ște cu viteza de sincronism, atunci MS și MA
se rotesc cu aceea și viteză și ca urmare fant a discului DS surprinde reperul R
mereu în a ceeași poziție.
Observatorul percepe imaginea unui reper imobil.
În cazul real, viteza motorului MA: n < n 1 și ca urmare, la fiecare rota ție
fanta di scului surprinde reperul R într-o pozi ție decalat ă în urma cel ei
precedente.
Observatorul percepe imaginea unui reper care se rote ște în sens invers
sensului de rota ție.
Sunt num ărate numărul de treceri N ale lui R într-o perioad ă:
100 [%] ⋅⋅=tfNs
Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 5 –

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»
Numărul reperelor R plasate direct pe un disc sau direct pe cap ătul d e
arbore este egal cu num ărul de perechi de poli a motorului testat.
În cazul c ând nu av em un motor sincron cu 3000 de rota ții, poate fi folosit
un micromotor cu alt ă viteză de rotație, caz în care DS va fi prev ăzut cu p fante
echidistante unde p reprezint ă numărul de perechi de poli ai motorului sincron.

Metoda bobinei de induc ție
Se bazeaz ă pe măsurarea vitezei de rota ție a fluxurilor de sc ăpări din
rotor. Presupune uti lizarea unei bobi ne de detec ție cu un num ăr mare de spire
(10000-20000 spi re) care se plaseaz ă în vecin ătatea cap ătului de arbore al
motorului sincron. Cum bobina mobil ă este fix ă, fluxurile de sc ăpări ale
rotorului aflat în m ișcare de rota ție inducă în înfășurările bobi nei o tensiune
electromotoare.
Capetele bobi nei de detec ție sunt conectate la bornele unui inst rument
electromagnetic sensibil ( microampermetru, galvanometru).

Fig. 6

Pentru a cre ște sensibilitatea metodei între bobin ă și aparatul indicator se
poate plasa un amplificator. În acela și scop bobi na poate fi prev ăzută cu miez
magnetic.
Cu ajutorul aparat ului indicator sunt măsurate num ărul de maxi me,
înregistrat e într-o perioad ă de timp t.
100 [%] ⋅⋅=tfNs

Metoda ampermetrului
Poate fi aplicat ă numai în cazul motorului as incron cu rot or bobinat cu
inele.
Metoda prezint ă două variante:
– ampermetru magnet oelectric, care sesizeaz ă doar o semialt ernață a
curentului ;
– ampermetru electromagnetic , care sesizeaz ă ambele alternan țe.
Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 6 –

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»

În cazul ampermetrului m agnetoelectric, pentru
calculul al unecării se folose ște formula:

100⋅ [%]⋅=tfNs

N reprezint ă numărul de osci lații complete înregistrate în
perioada de timp t [s].
În cazul ampermetrului electromagnetic se folose ște
formula:
100⋅⋅t 2[%]⋅=fNs
Fig. 7

Se ține sea ma de sarcina motorului. Când sarcina este mai mare, num ărul
oscilațiilor complete ale acului indi cator este foarte mare. Exist ă pericolul ca
operatorul să nu rețină numărul corect. în acest caz se folose ște varianta
ampermetrului magnetoelectri c, care presupune un num ăr de oscila ții,
înregistrate în aceea și perioad ă de timp, de dou ă ori mai mic decâ t în cazul
variantei cu ampermetru electromagnetic.
Metoda se bazeaz ă pe relația de legătură:
f2 = s ·f 1 deunde rezult ă că s=f 2/f1
unde f 2 este frecven ța curentului rotoric, egal ă cu frecven ța fluxurilor de
dispersie rotorice produse de ace ști curenți, rezultă că numărul de b ătăi
(oscilații) ale acului indicator al instrument ului conectat la bornele bobinei de
detecție reprezint ă frecvența f2.
Tensiunea electromotoare indus ă în spirele bobinei de detec ție are
frecvența f2.
Dacă se noteaz ă cu T, perioada de oscila ție a tensiunii electromotoare se
constată că timpul dintre dou ă maxime succesive înregistrate la aparat ul
indicator este egal cu T/2.
f2 = 1/T
N – numărul de maxime înregistrate la ampermetru;
T – perioada în care s-a înregistrat aceste maxime;
T/2 = t/N → T = 2·t/N
f2 = 1/T = 1/2 · N/t
s= f 2 / f1=N/(2 ·f 1 ·t)
La utilizarea ampermetrului electromagne tic sunt sesizate în circuitul de
măsură alternanța pozițiilor, rezultând N redus.
Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 7 –

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»

Metoda rezonan ței (frecvențmetrului )
Este utilizat ă pent ru măsurarea tura ției cât și pentru determinarea
alunecării. Se bazeaz ă pe folosirea unui frecven țmetru cu lamele vibrante.
Acesta se plaseaz ă pe carcasa motorului într-o pozi ție stabilă.
Utilizarea metodei este po sibilă datorită fapt ului că întot deauna,
funcționarea unui motor este afectat ă de vibrații. O parte se datoreaz ă rotorului
care nu este perfect echilibrat și unde pot ap ărea, datorit ă nesimetriei magnetice
și electrice, for țe magnetice unilaterale. Aces te cauze conduc la apari ția unei
vibrații a cărei frecven ță este propor țională cu viteza de rota ție a motorului.
Frecvențmetru va indica o frecven ță f.
Un alt frecven țmetru plasat în circuitul statoric al motorului indic ă
frecvența tensiunii de alimentare.
În forma cea mai simpl ă schema este cea din figura 8.

pfn⋅=60
pfn1
160⋅=
100
11⋅−=nnns
100 [%]
11⋅−=fffs

Fig. 8

Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 8 –

Laborator – Lucrarea 14 «Încercare a Echipamentelor Electrice»

Procedeu experimental

Metoda tehometrului
− metoda tahometrului numeric
n = 1460 [ rpm] n1 = 1500 [ rpm]
027,015001460 1500=−=s

− metoda tahometrului centrifugal
n = 1493 [ rpm] n1 = 1500 [ rpm]
0047,015001493 1500=−=s

Metoda frecven țmetrului ( rezonanței)
f = 49,5 [Hz ] f1 = 50 [Hz]
01,0505,49 50=−=s

Metoda cu micromotor sincron
N = 20 [treceri ] f = 50 [Hz] t = 29,44 [ s]
014,044,295020=⋅=s

Metoda bobinei de induc ție
N = 20 [deviații] f = 50 [Hz] t = 176 [ impulsuri ]
0023,01765020=⋅=s

Metoda stroboscopic ă (lampă cu inerție redusă)
N = 20 [treceri ] f = 50 [Hz] t = 65 [s]
006,0655020=⋅=s

Metoda ampermetrului
N = 20 [treceri ] f = 50 [Hz] t = 31 [s]
013,0315020=⋅=s
Energetic ă Industrial ă – 1451 b Cre țu Nicu Cătălin – 9 –