Sesiunea februarie 2017 [308484]

[anonimizat], CALCULATOARE ȘI INGINERIE ELECTRICĂ

PROGRAMUL DE STUDII SISTEME DE CONVERSIE A ENERGIEI

LUCRARE DE DISERTATIE

(TITLUL)

Masterand: [anonimizat]. Petcu Irina

Conducător științific

Conf. univ. dr. ing. Beloiu Robert

Pitești

Sesiunea februarie 2017

CUPRINS

Lista de figuri

Figura 1.1. Sistem de actionare electrica

Figura 1.2. Structura unui Sistem de Actionare Comandă și Reglare

Figura 1.3. Caracteristica de functionare a motorului asincron

Figura 1.4. Pornirea directa

Figura 1.4. Pornirea directa prin contactor

Figura 1.6. Conexiunile Y, respective Δ

Figura 1.7. Diagrama caracteristcilor mecanice

Figura 1.8. [anonimizat] 1.9. [anonimizat] 1.10. Schema de pornire cu o singura treapta intemediara

Figura 1.11. Pornirea cu bobine sau autotransformator

Figura 1.12. Schemă de pornire în două trepte

Figura 1.13. Sistem de reglare care utilizează un convertizor de frecveta

Figura 1.14. Frânarea prin contraconectare

Figura 1.15. Frânarea dinamică

Figura 1.16. Principiul metodei de frânare dinamică

Figura 2.1. Stand pentru determinări experimentale

Figura 2.2. Curentii prin fazele motorului pentru testul 1, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.3. Turatia motorului pentru testul 1, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.4. Curentii prin fazele motorului pentru testul 3, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.5. Turatia motorului pentru testul 3, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.6. Curentii prin fazele motorului pentru testul 5, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.7. Turatia motorului pentru testul 5, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.8. Curentii prin fazele motorului pentru testul 7, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.9. Turatia motorului pentru testul 7, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.10. Curentii prin fazele motorului pentru testul 9, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.11. Turatia motorului pentru testul 9, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.12. Curentii prin fazele motorului pentru testul 10, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.13. Turatia motorului pentru testul 10, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.14. Curentii prin fazele motorului pentru testul 12, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.15. Turatia motorului pentru testul 12, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.16. Curentii prin fazele motorului pentru testul 14, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.17. Turatia motorului pentru testul 14, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.18. Curentii prin fazele motorului pentru testul 16, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.19. Turatia motorului pentru testul 16, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.20. Curentii prin fazele motorului pentru testul 18, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.21. Turatia motorului pentru testul 18, f=50Hz, la cuplu constant

Figura 2.22. Curentii prin fazele motorului pentru testul 1, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.23. Turatia motorului pentru testul 1, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.24. Curentii prin fazele motorului pentru testul 3, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.25. Turatia motorului pentru testul 3, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.26. Curentii prin fazele motorului pentru testul 5, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.27. Turatia motorului pentru testul 5, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.28. Curentii prin fazele motorului pentru testul 7, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.29. Turatia motorului pentru testul 7, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.30. Curentii prin fazele motorului pentru testul 9, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.31. Turatia motorului pentru testul 9, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.32. Curentii prin fazele motorului pentru testul 10, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.33. Turatia motorului pentru testul 10, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.34. Curentii prin fazele motorului pentru testul 12, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.35. Turatia motorului pentru testul 12, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.36. Curentii prin fazele motorului pentru testul 14, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.37. Turatia motorului pentru testul 14, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.38. Curentii prin fazele motorului pentru testul 16, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.39. Turatia motorului pentru testul 16, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.40. Curentii prin fazele motorului pentru testul 18, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.41. Turatia motorului pentru testul 18, f=50Hz, la putere constanta

Figura 2.42. Curentii prin fazele motorului pentru testul 1, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.43. Turatia motorului pentru testul 1, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.44. Curentii prin fazele motorului pentru testul 2, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.45. Turatia motorului pentru testul 2, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.46. Curentii prin fazele motorului pentru testul 3, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.47. Turatia motorului pentru testul 3, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.48. Curentii prin fazele motorului pentru testul 4, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.49. Turatia motorului pentru testul 4, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.50. Curentii prin fazele motorului pentru testul 5, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.51. Turatia motorului pentru testul 5, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.52. Curentii prin fazele motorului pentru testul 6, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.53. Turatia motorului pentru testul 6, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.54. Curentii prin fazele motorului pentru testul 7, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.55. Turatia motorului pentru testul 7, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.56. Curentii prin fazele motorului pentru testul 8, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.57. Turatia motorului pentru testul 8, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.58. Curentii prin fazele motorului pentru testul 9, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.59. Turatia motorului pentru testul 9, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.60. Curentii prin fazele motorului pentru testul 10, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.61. Turatia motorului pentru testul 10, f=60Hz, la cuplu constant

Figura 2.62. Curentii prin fazele motorului pentru testul 1, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.63. Turatia motorului pentru testul 1, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.64. Curentii prin fazele motorului pentru testul 2, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.65. Turatia motorului pentru testul 2, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.66. Curentii prin fazele motorului pentru testul 3, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.67. Turatia motorului pentru testul 3, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.68. Curentii prin fazele motorului pentru testul 4, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.69. Turatia motorului pentru testul 4, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.70. Curentii prin fazele motorului pentru testul 5, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.71. Turatia motorului pentru testul 5, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.72. Curentii prin fazele motorului pentru testul 6, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.73. Turatia motorului pentru testul 6, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.74. Curentii prin fazele motorului pentru testul 7, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.75. Turatia motorului pentru testul 7, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.76. Curentii prin fazele motorului pentru testul 8, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.77. Turatia motorului pentru testul 8, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.78. Curentii prin fazele motorului pentru testul 9, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.79. Turatia motorului pentru testul 9, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.80. Curentii prin fazele motorului pentru testul 10, f=60Hz, la putere constanta

Figura 2.81. Turatia motorului pentru testul 10, f=60Hz, la putere constanta

Figura 3.1. Panoul de comanda al sistemului RMCA 900

Figura 3.2. Caracteristica tensiune-frecventa

Figura 3.3. Caracteristica tensiune frecventa pentru funcționare la f = 50Hz si cuplu constant

Figura 3.4. Caracteristica tensiune frecventa pentru functionare la f = 60Hz si cuplu constant

Figura 3.5. Caracteristica tensiune frecventa pentru functionare la f = 50Hz si putere constanta

Figura 3.6. Caracteristica tensiune frecventa pentru functionare la f = 60Hz si putere constanta

Figura 3.7. Corectii aduse caracteristicii U = f(f) pentru valori mici de frecventa

Figura 4.1. Dependenta puterii si a cuplului de frecventa

Figura 4.2. Caracteristica tensiune – frecventa

Figura 4.3. Schema electrica pentru alimentarea motorului de la convetizorul de frecventa RMCA900

Figura 4.4. Caracteristica tensiune-frecventa

Figura 4.5. Dependenta puterii si a cuplului de frecventa

Figura 4.6. Curbele de variație a puterii si a cuplului de frecventa

Figura 4.7. Schema electrica pentru alimentarea motorului de la convetizorul de frecventa RMCA900

CAPITOLUL 1 PRINCIPII DE FUNCTIONARE ALE SISTEMELOR DE ACTIONARE ELECTRICA

Introducere in Sisteme de Actionare Electrica

Structura subsistemului electromecanic al unui sistemde acționare electrică cuprinde următoarele elemente:

Sistem de actionare electrica

ME- motorul electric de antrenare, de toate elementele aferente, care transformă energia electrică în energie mecanică;

T- transmisie mecanică- având rolul adaptării parametrilor energiei mecanice furnizate de motor la cerințele de acționare ale ML;

ML- mașina de lucru.

În funcție de procesul tehnologic, ML impune anumite cerințe sistemului de acționare ca:

– natura mișcării – rotație – continuă

– alternativă

– pas cu pas

– translație- continuă

– alternativă

– pas cu pas

– reversibilitatea sensului mișcării;

– reglarea modulului (mărimii) mișcării;

– anumite caracteristici de pornire-oprire (inerțială sau cu frânare);

– o numită caracteristică mecanică ().

Alegerea corectă a ME și a T se face ținând cont de aceste cerințe, anumite cerințe fiind realizate de ME, iar altele de către transmisia mecanică T.

Dacă ME poate realiza toate cerințele de acționare, T poate lipsi, dar atunci schema electrică trebuie concepută ca atare.

Prin Sistem de Acționare Electrică (SAE) înțelegem ansamblul de dispozitive care transformă energia electrică primită de la rețea în energie mecanică și asigură controlul pe cale electrică a energiei mecanice astfel obținute.

Părțile principale ale unui SAE sunt:

– subsistemul de forță – alcătuit din unu sau mai multe motoare electrice și aparatajul electric aferent (aparataj de forță);

– subsistemul de comandă – care modelează energia mecanică dezvoltată de motor în concordanță cu cerințele tehnologice ale ML.

Cele mai complexe SAE sunt cele de comandă și reglare.

Structura unui Sistem de Actionare Comandă și Reglare evoluat este următoarea:

Structura unui Sistem de Actionare Comandă și Reglare

SF – subsistem de forță (U,I mari);

SAP – subsistem de alimentare și protecție – care realizează funcțiile de conectare –deconectare și de protecție;

CR (CS) – convertizor rotativ (static) – care convertește parametrii , în , ;

SCR – subsistem de comandă și reglare;

DID – dispozitiv de introducere a datelor (programarea parametrilor de acționare);

CP – calculator de proces – pentru procesarea informației în cadrul sistemului de comandă;

R – regulator – pentru stabilirea caracteristicii de reglare;

DC – dispozitiv de comandă a convertizorului;

CMM – convertorul mărimilor măsurate – prin care se supraveghează sistemul în

vederea reglării parametrilor de acționare.

SEM – subsistemul electromecanic.

Motoare asincrone trifazate

Sunt cele mai răspândite datorită avantajelor:

– simplitate constructivă;

– cost redus;

– fiabilitate ridicată și întreținere ușoară;

– robustețe;

– alimentare direct de rețea RST;

– caracteristică mecanică semirigidă.

Dezavantaje:

– posibilitate redusă de reglare a turației;

– cuplu de pornire redus.

Constructiv se poate compune dintr-un stator și un rotor.

Statorul – pe rol de inductor este prevăzut cu o înfășurare trifazată cu ˝p˝ perechi de poli, alimentată de la cele trei faze RST. Datorită dispunerii geometrice a înfășurărilor statorice la 120° și defazării fazelor RST cu același unghi, se creează un câmp magnetic învârtitor, al cărui maxim se rotește cu turația de sincronism:

[rot/min]

Pentru:

rezultă

rezultă

rezultă

Rotorul – pe rol de indus – poate fi realizat în două variante constructive:

– tip colivie – două inele de capăt și o serie de bare fixate între ele, astfel încât se creează spire în scurtcircuit. Rezistența circuitului rotoric este de valoare foarte mică (scurtcircuit) și constantă, fără a putea fi modificată din exterior (este determinată constructiv);

– bobinat – realizat din tole și prevăzut cu un sistem de înfășurări trifazate cu același număr de perechi de poli ˝p˝, capetele înfășurărilor fiind legate la un colector format din trei inele montate pe axul motorului. Prin intermediul unor perii, înfășurările pot fi legate direct – rezultând caracteristica naturală, sau indirect, prin rezistențe suplimentare – obținându-se caracteristicile artificiale.

1.2.1. Caracteristicile de funcționare ale motoarelor asincrone trifazate

1.Caracteristica turației

Din relația alunecării s, rezulta . Deși , deoarece rezulta că n este apropiată de (variază puțin cu s) , deci caracteristica de turație este rigidă.

2.Caracteristica factorului de putere cosφ

Deoarece curentul absorbit de motor este inductiv și aproape independent de sarcină, rezulta că factorul de putere este întotdeauna inductiv , având valori în intervalul

, pentru. – pentru ambele tipuri de motoare asincrone.

3.(Caracteristica) mecanică

În electrotehnică se demonstrează relația:

M – momentul curent de lucru;

Mcr- momentul critic, corespunzător turației critice

Caracteristica de functionare a motorului asincron

Pornind de la relatia și ținând cont de dependența , se poate trasa curba , sau .

La pornire (punctul A) avem: n=0 și s=1, iar momentul M=MP, Mp fiind momentul de pornire.

Dacă: , motorul pornește, turația crește și totodată și cuplul dezvoltat, până în punctul critic B , după care M va scădea până în punctul care corespunde funcționării motorului în gol ideal.

Din analiza diagramei se constată că pentru:

Curba prezintă două zone distincte:

a) de la s=1, (n=0) până la s = scr, (n = ncr) – corespunzătoare pornirii motorului, zonă pe care funcționarea motorului este instabilă ;

b) de la s = scr la s = 0, (n = n0) – zonă pe care funcționarea motorului este stabilă și caracteristica este rigidă.

Punctul C este punctul nominal de funcționare pentru care se indică caracteristicile motorului (înscrise pe tăbliță):

puterea nominală –

turația nominală –

turația de sincronism –

rapoartele: și

Pornirea motoarelor asincrone

La pornire, deoarece , vom avea un curent de pornire , rezultă un șoc de sarcină, de curent, care provoacă o scădere a tensiunii din rețea cu efecte negative asupra cuplului de pornire și asupra funcționării altor consumatori.

Se admite pornirea directă (prin conectare directă) atunci când , dar, când din aceeași rețea este alimentat și iluminatul secției, se impune , fiind puterea transformatorului de alimentare a secției.

Pornirea directă se poate face numai pentru motoare cu puteri până la , pentru puteri mai mari fiind necesară pornirea indirectă.

Pornirea directă prin întreruptor (manuală)

Pornirea directa

f – siguranțe fuzibile

km – întreruptor

Pornirea – oprirea se realizează manual prin acționarea întreruptorului tripolar km.

Metoda se aplică numai la motoare mici (P < 2KW) și la frecvențe reduse de comandă.

Se folosește de obicei un întreruptor pachet sau cu came tripolar. Dacă se folosește un comutator-inversor, se poate realiza și inversarea sensului de rotație.

Pornirea directă prin contactor (automată)

Se utilizează la motoare de puteri mai mari de 2KW când pornirea – oprirea trebuie realizată frecvent sau din mai multe locuri.

Pornirea directa prin contactor

KM1- siguranțe fuzibile principale

KM1- întreruptor principal

F2- siguranță fuzibilă pentru protecția circuitului de comandă

RT- releu termic

BO- buton de oprire

BP- buton de pornire

C1- bobina contactorului de comandă

C11- contactele principale ale contactorului

C12- contact de automenținere (de memorare) a comenzii de pornire

Pentru pornire se apasă pentru un timp scurt butonul BP, prin aceasta fiind alimentată bobina C1. Ca urmare, prin închiderea contactelor C11 se realizează alimentarea motorului, iar prin închiderea contactului C12 motorul rămâne pornit și după eliberarea lui BP.

Oprirea se realizează prin apăsarea butonului BO, prin aceasta întrerupându-se alimentarea bobinei C1. ca urmare, se deschid contactele C11 oprind alimentarea motorului; prin deschiderea contactului C12 motorul rămâne oprit și după eliberarea butonului BO.

În timpul mersului la apariția unei suprasarcini releul RT întrerupe alimentarea bobinei C1 determinând oprirea motorului.

Pornirea indirectă

Este necesară pentru motoarele cu putere >5KW, la care socul de curent la pornire este mare. Motoarele cu rotorul în scurtcircuit pot fi pornite prin reducerea tensiunii în faza de pornire, aceasta realizându-se pe următoarele căi:

– pornirea

– prin introducerea în circuitul statoric a unor rezistențe sau bobine de pornire

– cu ajutorul autotransformatoarelor coborâtoare de tensiune U

Pornirea

Metoda se poate aplica numai la motoarele electrice proiectate să funcționeze, cu înfășurările statorice legate în Δ (dimensionate pentru acest mod de legare). La pornire înfășurările se leagă în Y , apoi infasurarile motorului se comută pe Δ.

Conexiunile Y, respectiv Δ

U1- tensiunea de linie

– tensiunea pe înfășurările motorului

– curentul prin înfășurări

Pentru conexiunea Y putem scrie:

Pentru conexiunea Δ avem:

Din compararea curenților de linie absorbiți pentru cele două tipuri de conexiuni, se obține :

,

în care Z- impedanța înfășurărilor

Se constată că curentul absorbit este de trei ori mai mic la conexiunea Y decât la conexiunea Δ.

Deoarece la motoarele asincrone, rezultă:

.

Deci, momentul de pornire Mpși momentul critic Mcrvor fi de trei ori mai mici la pornirea Y față de funcționarea în regim Δ, deci și puterea la pornire este de trei ori mai mică. De aceea, metoda se aplică la instalațiile care nu necesită un cuplu mare la pornire, iar durata pornirii trebuie limitată la strictul necesar. Prin urmare comutarea Y-Δ se recomandă să se facă automat.

La nivelul diagramelor caracteristcilor mecanice punctul de funcționare pleacă din A, urcă pe curba 1 (funcționare Y) până în punctul B când se comută pe caractersitica Δ (se trece din B în C) de unde urcă mai departe până în punctul nominal de funcționare D.

Diagrama caracteristicilor mecanice

Pornirea Y-Δ se poate realiza manual sau automat.

Pornirea stea-triunghi cu comandă manuală

Se realizează cu ajutorul unui comutator stea-triunghi

Pornirea stea-triunghi cu comandă manual (conform ghidului electricianului autorizat valabil in Romania)

Înfășurările statorice ale motorului sunt: AX, BY, CZ.

La pornire comutatorul C se pune pe pozitia 1 (Y), iar apoi se comută pe pozitia 2 (Δ). Pornirea – oprirea se realizează prin întreruptorul a (cu comandă manuală).

Metoda se utilizeeza la puteri mai reduse si la frecvente mici de porniri-opriri.

Pornirea prin înserierea de rezistoare cu înfășurările statorice

Prin inserierea de rezistoare cu infăsuratorile statorice in faza de pornire se poate reduce curentul rotoric.In functie de numarul de rezistoare inseriate, pornirea se poate realiza cu una sau mai multe trepte de pornire.

In figura 1.8 este prezentata o schema de pornire cu o singura treapta intemediara, in care s-au notat urmatoarele elemente:

-sigurante principale

a-intreruptor principal

-releu termic

-siguranta pentru protectia circuitului de comanda

-buton de pornire

-buton de oprire

R-rezistoare de pornire

C1-contactor pentru alimentarea motorului

C2-contactor pentru șuntarea rezistoarelor

d-releu cu temporizare la alimentare

Schema de pornire cu o singura treapta intemediara (conform ghidului electricianului autorizat valabil in Romania)

Schema functioneaza dupa cum urmeaza :

La apasarea butonului se inchid contactele C11, motorul fiind alimentat cu rezistoarele R inseriate cu infasuratorile statorice. Prin inchiderea contactului C12se asigura automentinerea comenzii de pornire si dupa eliberarea butonului b1, iar prin inchiderea contactului C13 se realizeaza alimentarea bobinei releului d. Dupa scurgerea timpului de temporizare, timp in care motorul isi accelereaza miscarea, se inchide contactul d, fiind alimentata bobina contactorului C2. Prin inchiderea contactelor C21, rezistoarele R sunt scoase din circuit, motorul functionand in continuare pe caracteristica naturala. Prin inchiderea contactului C22se aprinde lampa de semnalizare h care indica sfarsitul fazei de pornire.

Metoda nu este economică datorită pierderilor pe rezistoarele R, iar sistemul de comanda este complicat. De asemenea metoda este putin eficienta datorita aparitiei unor variații bruște de curent.

Pornirea cu bobine sau autotransformator

Pornirea cu bobine sau autotransformator (conform ghidului electricianului autorizat valabil in Romania)

Cu înfășurătorile statorice se inserează niște bobine reglabile manual pe masură ce motorul accelerează. După atingerea turației nominale, bobinele sunt scurtcircuitate de către contactele contactorului C1. Dacă contactele C2 sunt închise, pornirea se realizează prin autotransformator.

Metoda permite reglarea continua a tensiunii motorului si controlul acceleratiei mișcarii. Se folosește la motoare de putere foarte mare și la porniri rare.

Pornirea indirecta a motoarelor cu rotorul bobinat

La motoarele cu rotorul bobinat, limitarea curentului de pornire se poate realiza prin inserierea de rezistoare în circuitul rotoric.

Pornirea se poate realiza intr-o singura treapta sau în mai multe trepte.

În figura 1.10 este prezentată o schemă de pornire în două trepte prin introducerea a două grupuri de rezistoare R1 si R2 care sunt șuntate succesiv prin închiderea contactelor C21si C31 prin utilizarea în schema de comandă a două relee de temporizare la alimentare d1și d2. Schema functionează pe aceleași principii cu schema din figura 1.8.

Pornirea se face în două trepte intermediare. La momentul inițial se pleacă din punctul A, motorul funcționand pe caracteristica artificială 1 obținută prin înserierea în circuitul rotoric a ambelor grupuri de rezistoare R1+R2.În punctul B, după scurgerea timpului de temporizare al releului d1 și alimentarea bobinei C2, se închid contactele C21care scot din circuit rezistoarele , motorul trecand pe caracteristica artificială 2, punctul de funcționare deplasandu-se din C în D. După scurgerea timpului de temporizare al releului d2 este alimentata bobina C3 astfel încat prin închiderea contactelor C31 sunt scoase din circuit si rezistoarele R2, motorul funcționand în continuare pe caracteristica naturală.(punctul de funcționare se deplasează din E în F).

Prin alegerea corespunzătoare a duratelor de temporizare, cuplul de pornire poate fi menținut in intervalul ().

Metoda asigură curent de pornire mic și cuplu mare de pornire, la limită egal cu momentul critic: .

Schemă de pornire în două trepte (conform ghidului electricianului autorizat valabil in Romania)

Inversarea sensului de rotație al motorului asincron trifazat

Sensul de rotație al motorului asincron este dat de sensul de rotatie al câmpului magnetic învârtitor, care la rândul său este determinat de succesiunea fazelor.

Pentru inversarea sensului de rotație este deci suficient să inversăm între ele oricare două faze. Acest lucru se poate realiza în două moduri:

Manual, cu ajutorul reversoarelor de sens;

Automat, cu ajutorul contactoarelor, în care se utilizează două contactoare câte unul pentru fiecare sens de rotație.

Reglarea turației motoarelor asincrone

Prin reglarea turației înțelegem modificarea voită a acesteia, potrivit unei anumite cerințe de acționare. Reglarea se poate face manual sau automat, prin intermediul unui sistem de comandă.

Se cunoaște că , de unde rezultă și posibilitățile de reglare a turației:

I. schimbarea numărului perechilor de poli, p;

II. variația alunecării s;

III. alimentarea cu frecvență variabilă f;

IV. reglarea tensiunii de alimentare.

Reglarea turației prin schimbarea numărului perechilor de poli p

Este o metodă de reglare discretă a turației care se aplică la motoarele asincroane cu rotorulde tip colivie. Nu se aplică motoarelor cu rotor bobinat deoarece simultan cu modificarea numărului de poli la stator trebuie să se modifice corespunzător numărul perechilor de poli la rotor, ceea ce este complicat.

De obicei se realizează două turații ( 3000/1500, 1500/750, 1000/500), mai rar trei saupatru turații.

Se cunosc două modalități:

1. Utilizarea unei înfășurări statorice speciale și:

a) modificarea conexiunilor înfășurării (Dahlander)

b) modulația amplitudinii pe pol.

2. Utilizarea a două înfășurări statorice pe fază:

a) o înfășurare specială Dahlander plus o înfășurare obișnuită, obținandu-se 3 turații (3000/1500+1000).

b) două înfășurări speciale Dahlander, rezultând patru viteze (3000/1500+1000/500).

Comutarea înfășurărilor se poate realiza manual (cu comutatoare) sau automat, utilizănd scheme de comandă corespunzătoare..

Metoda 1.a: Presupune utilizarea unei înfășurări speciale Dahlander cu două componente care se pot lega:

-în serie și în fază, obtinandu-se un numar de poli p=2;

-în paralel și în opoziție, rezultând p=1.

Schimbarea turației se face la putere aproximativ constantă.

Schimbarea turației se face la putere aproximativ constantă

Reglarea turației prin modificarea alunecării s

Metoda se aplică motoarelor cu rotor bobinat și se realizează prin reglarea rezistenței circuitului rotoric, obținându-se reglarea continuă a turației într-un domeniu de 15 – 20 % din turația nominală nn.

Reglarea are loc la cuplu constant.

Dezavantajele reglajului sunt:

– este neeconomic, deoarece cu cresterea rezistenței circuitului rotoric Rr cresc pierderile prin efect Joule – Lenz;

– este instabil la încărcări mici;

-reglarea se poate realiza numai pentru turații n < nnom

– reostatele de reglare sunt voluminoase;

– metoda se aplică motoarelor de putere mica.

Reglarea turației prin alimentarea cu frecvență variabilă (mărită)

Metoda se aplică pentru realizarea unor turații foarte mari, care prin transformare mecanică de multiplicare a turației, nu ar putea fi realizate (apar vibratii, zgomote și uzuri mari).

Exemplu-la rectificarea interioară, pentru diametrul sculei și viteza , este necesară turația:

Pentru turații n < 10000 se pot folosi transmisii cu curele late din materiale speciale.

Pentru: se pot folosi turbine pneumatice sau motoare asincrone de frecvență mărită.

La aceste motoare de turație marita, pentru realizarea unui moment de inerție redus, rotorul are diametru mic și lungime mare, sau se utilizeaza un rotor disc. Partea mecanică trebuie realizată în condiții speciale:

-echilibrare dinamică;

-lagăre de rostogolire cu rulmenți preselecționați și montați cu prestrângere;

-lagăre cu sustentație aerodinamică;

– lagăre cu sustentație hidrostatică.

Pentru realizarea turației de mai sus este necesara alimentarea motorului la frecventa :

Aceste frecvențe mărite pot fi realizate cu generatoare de frecvența care pot fi:

-convertizoare de frecvență – care sunt generatoare rotative formate dintr-un motor asincron de 3000 [rot/min] care antrenează un generator de frecvență mărită.

Generatoarele rotative au următoarele caracteristici:

– randament ridicat;

– siguranta în funcționare;

– gabarite mari;

– frecvență fixă (300 – 2400 Hz).

Se utilizeaza pentru puteri mari.

-generatoare electronice (statice), careau următoarele caracteristici:

– randament redus;

– costuri mari;

– frecvență reglabilă continuu într-un interval larg.

Se utilizează la puteri mici, mijlocii.

Reglarea turației prin reglarea tensiunii de alimentare

Metoda se utlilizeaza mai puțin, deoarece odată cu reducerea tensiunii de alimentare scade și momentul motor M.

Metoda se poate aplica prin:

-utilizarea unui autotransformator;

-cu amplificatoare magnetice;

-folosind convertizoare de curent alternativ cu tiristori.

În figura 3.12 este prezentată schema bloc a unui sistem de reglare care utilizează un convertizor de curent alternativ cu tiristori. Sistemul se compune din următoarele blocuri:

DR-dispozitiv de reglare a tensiunii cu tiristoare comandate

DCT-dispozitiv de comandă a tiristoarelor

DPR-dispozitiv de programare a valorii de referință

TG-tahogenerator

Sistem de reglare care utilizează un convertizor de frecveta

Reglarea tensiunii se realizează de la potențiometrul P, iar stabilizarea turației se obține cu ajutorul tahogeneratorului TG și a dispozitivului de reglare DPR.

Oprirea și frânarea motoarelor electrice asincrone trifazate

Oprirea se poate face în două moduri:

-inerțial, prin consumarea energiei cinetice reziduale, prin frecările proprii din sistem, rezultând un timp de oprire mare;

-cu frânare forțată, obținându-se un timp de oprire redus și o crestere a preciziei de oprire la cotă;

Frânarea forțată poate fi:

-exterioară-cu frână mecanică;

-interioară-electrică prin motor.

Frânarea prin motor se poate face în trei moduri:

-prin contraconectare;

-prin metoda de frânare dinamică;

-prin metoda de frânare recuperativă.

Frânarea prin contraconectare

Se realizează prin inversarea pentru un timp scurt, determinat, a oricăror două faze de alimentare, urmată de deconectarea completă a motorului de la rețea. Prin inversarea sensului de rotație a câmpului magnetic înfășurător se dezvoltă un cuplu foarte mare de frânare care reduce rapid turația. Punctul de funcționare se deplasează din A în B și coboară până în punctul C. Dacă în C motorul nu este deconectat, începe rotirea în sens invers.

La aplicarea acestei metode apar solicitări dinamice mari.

Dacă frânarea se realizează pe caracteristica artificială 3 se obține un efect de frânare și mai pronunțat, dar metoda este mai complicată și se poate aplica numai la motoarele cu rotorul bobinat..

Frânarea prin contraconectare

Frânarea dinamică

Frânarea dinamică sau în regim de generator nerecuperativ, constă în deconectarea statorului de la rețea și conectarea înfășurătorilor statorului (2 înseriate la conexiune stea) la o sursă de curent continuu. Motorul se transformă într-un generator sincron cu câmpul magnetic al statorului (inductor) fix în timp și variabil în spațiu, iar rotorul ca indus. Energia electrică produsa este onsumată (transformată în căldură) pe rezistența circuitului rotoric.

Punctul de funcționare se deplasează din A în B, coborând apoi pe caracteristica 2 până în punctul O, în care turația este zero.

Frânarea dinamică

Cuplul de frânare este dat de relația:

în care : este fluxul de excitație, iar Ir- curentul rotoric.

Frânarea are loc ca urmare a trecerii de pe caracteristica 1 pe caracteristica 2. La turații mari, Mfeste redus și când turația tinde spre zero, Mftinde spre zero, ceea ce nu corespunde cel mai bine cerințelor de frânare. De aceea, pentru motoarele cu rotor bobinat se poate lucra pe caracteristica artificială 3 obținută prin introducerea unor rezistențe suplimentare de frânare în circuitul rotoric.

Se poate proceda și combinat, pe caracteristicile 3 și 2.

Reglarea Mf se poate face și prin reglarea curentului de excitație Ie.

Principiul metodei de frânare dinamică este prezentat în figura 3.15.

Principiul metodei de frânare dinamică (conform ghidului electricianului autorizat valabil in Romania)

În figură s–au notat:

T – transformator;

R – redresor;

C1 – contactor de pornire – oprire;

C2 – contactor de frânare;

d – releu de timp cu temporizare la alimentare;

b1 – buton de pornire;

b2 – buton de oprire naturală (inerțială);

b3 – buton de oprire cu frânare forțată.

Schema funcționează în felul următor.

La apăsarea butonului b1 este alimentată bobina contactorului C1 care își închide contactele principale C11 asigurând pornirea motorului. Se închide de asemenea contactul C12 de automenținere a comenzii de pornire și contactul C13 de pregătire a fazei de frânare.

La apăsarea butonului de frânare b3 este alimentată bobina releului d care își închide imediat contactul d asigurând alimentarea bobinei contactorului C2. Prin deschiderea contactului C22 se întrerupe alimentarea bobinei C1 motorul fiind decuplat de la rețea și se deschide de asemenea contactul C13 întrerupând alimentarea bobinei d. Prin închiderea contactelor C21 tensiunea continuă redresată de redresorul R este aplicată pe două faze ale motorului, începând procesul de frânare. După scurgerea timpului de temporizare, contactul d se deschide întrerupând alimentarea bobinei C2, terminându-se faza de frânare.

Dacă timpul de temporizare este mai mare decât timpul de oprire a mișcării se obține frânarea totală a motorului.

Frânarea recuperativă

Se poate aplica numai la motoarele cu două turații și constă în trecerea motorului de pe turația superioară pe turația inferioară. Prin aceasta motorul trece în regim de generator suprasincron (atâta timp cât rotorul are o turație mai mare ca n0), cu recuperarea energiei electrice produse care este livrată la rețea.

Punctul de funcționare se deplasează pe traseul A – B – n0.

Frânarea nu este totală, ea are loc până la

,

după care motorul trebuie deconectat și aplicat în continuare un alt procedeu de frânare până la oprirea totală.

Tipuri de motoare asincrone fabricate în țară

Motoare normale (condiții generale):

– altitudine maximă – 1000 m;

– temperatura maximă ;

– umiditatea relativă la (mediu temperat);

– lipsa vaporilor de apă, acizi etc. și a prafului abraziv sau matalic.

Motoare asincron normale cu rotor în scurtcircuit

Se construiesc pentru în zece gabarite dimensionale, cu tălpi de fixare sau cu flanșă.

CAPITOLUL 2 DETERMINARI EXPERIMENTALE

Condițiile de desfășurare ale experimentelor

Determinările experimentale au fost desfășurate in laboratorul de acționari electrice. Standul de măsurări este cel din figura 2.1.

Stand pentru determinări experimentale

Acest stand utilizat pentru determinările experimentale este compus din:

Motor trifazat de curent alternativ;

Placa de achiziție DATAQ DI-149

Sistemul RMCA 900

Testele au fost facute pentru diferite conditii, cum ar fi:

La frecventa de 50 Hz, respectiv frecvente de 60 Hz;

In diferite conditii de acceleratie sau de deceleratie;

Pentru doua tipuri de comanda, comanda trapezoidala, respectiv comanda sinusoidala;

Pentru cuplu constant, respectiv putere constanta.

Cu ajutorul placii DATAQ DI-149 au fost achizitionate semnalele corespunzatoare curentilor prin fazele motorului si a turatiei motorului.

In urmatoarele figuri va voi prezenta rezultatele obtinute experimental.

Rezultate obținute experimental

Primul set de masuratori au fost efectuate in urmatoarele conditii:

In cadrul masuratorilor au fost modificati parametrii de comanda (comanda trapezoidala sau comanda sinusoidala). Totodata motorul a fost supus la diferite acceleratii si deceleratii.

Modificari semnificative apar la formele de unda ale curentilor prin infasurarile motorului, atunci cand motorul are diferite moduri de comanda si diferiti parametrii de functionare prestabiliti.

Cele mai mari valori pentru curenti apar atat la accelerare cat si la decelerare. Se poate observa si timpul necesar motorului pentru a ajunge la regimul de functionare stabilit (timpii in care curentii prin fazele motorului au valori aproximativ constante).

In cazul masuratorilor la putere constanta variatia valorilor curentilor este mult mai mica.

La frecventa mai mari, 60Hz, variatia valorilor curentilor este mai mica decat in cazul functionarii la frecventa de 50Hz.

Curentii prin fazele motorului pentru testul 1, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 1, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 3, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 3, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 5, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 5, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 7, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 7, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 9, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 9, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 10, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 10, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 12, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 12, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 14, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 14, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 16, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 16, f=50Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 18, f=50Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 18, f=50Hz, la cuplu constant

Al doilea set de masuratori au fost efectuate in urmatoarele conditii:

Curentii prin fazele motorului pentru testul 1, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 1, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 3, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 3, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 5, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 5, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 7, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 7, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 9, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 9, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 10, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 10, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 12, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 12, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 14, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 14, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 16, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 16, f=50Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 18, f=50Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 18, f=50Hz, la putere constanta

Al treilea set de masuratori au fost efectuate in urmatoarele conditii:

Curentii prin fazele motorului pentru testul 1, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 1, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 2, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 2, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 3, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 3, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 4, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 4, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 5, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 5, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 6, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 6, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 7, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 7, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 8, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 8, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 9, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 9, f=60Hz, la cuplu constant

Curentii prin fazele motorului pentru testul 10, f=60Hz, la cuplu constant

Turatia motorului pentru testul 10, f=60Hz, la cuplu constant

Al patrulea set de masuratori au fost efectuate in urmatoarele conditii:

Curentii prin fazele motorului pentru testul 1, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 1, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 2, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 2, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 3, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 3, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 4, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 4, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 5, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 5, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 6, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 6, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 7, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 7, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 8, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 8, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 9, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 9, f=60Hz, la putere constanta

Curentii prin fazele motorului pentru testul 10, f=60Hz, la putere constanta

Turatia motorului pentru testul 10, f=60Hz, la putere constanta

CAPITOLUL 3 ECHIPAMENTE DIDACTICE PENTRU STUDIUL SISTEMELOR DE ACTIONARE ELECTRICA

3.1.Placa de achizitie DATAQ DI-149

Introducere

Acest manual conține informații destinate să vă familiarizati cu caracteristicile și funcțiile de achizitii de date USB DI-149 starter kit. Aceste kituri Starter high-end conțin caracteristici și funcționalități rezervate în mod normal, pentru sisteme de achiziție de date mai scumpe.

Caracteristici

Instrumentul de achiziție a datelor DI-149 este un modul de date portabil, care comunică prin intermediul Portului USB al computerului . Puterea este derivată din portul de interfață astfel încât nu este necesară o sursă de alimentare externă. Caracteristicile includ:

8 intrări analogice diferențiale fixe protejate la ± 150V (tranzitorii).

4 intrări digitale protejate la ± 30V: Două dedicate pentru operațiunile de control de la distanță WINDAQ; Una dedicată măsurători ratei WINDAQ; și una dedicată contra masuratori WINDAQ.

± 10V interval de măsurare scală completă.

Până la 10 kHz (11 kHz pentru 11 canale activate (8 analogic, 3 digital) rată maximă de eșantionare (este necesar un cod de deblocare).

Un buton pentru a eticheta evenimente izolate în software-ul Windaq.

Patru porturi digitale dedicate de ieșire pentru utilizare printr-un limbaj de programare sau cu plug-in-uri 3rd party.

Trei LED-uri de stare pentru notificarea ușoară a stării sistemului.

Intrari analogice

DI-149 are opt intrări de canale diferențiale situate pe două blocuri terminale tip surub cu șaisprezece poziții pentru conectarea și operarea usoara (alte terminale utilizate pentru digital de I / O). Notă: DI-149 nu acceptă câștig(Gain).

Beneficiem de functionalitatea software-ului WINDAQ pentru a experimenta toate caracteristicile capsulate din aceste mici, ieftininstrumente ieftine.

Intrari digitale

DI-149 conține patru linii digitale (biți) pentru operațiunile de control de la distanță WINDAQ (Pornire Start / Stop și evenimente de la distanță), măsurători de frecvență, și numarari. Conectați-comutator sau închideri de nivele discrete, cu o putere maximă de30V și un prag de 1.8V. Intrarile float la 1 nivel, aproximativ 3.3V în raport cu "-" terminal, și necesită micsorarea aproximativ 50uA pentru a le reduce la 0.8V și de a garanta un 0.

Ieșiri digitale

DI-149 conține patru linii de ieșire digitale de uz general (30 Vcc sau 500 mA max vârf de curent alternativ) pentru utilizarea cu terțe aplicații de parte, sau dintr-un limbaj de programare. WINDAQ nu acceptă aceste ieșiri digitale.

Software

Tot software-ul cere pentru a înregistra și reda forme de undă, este inclus cu orice achiziționare de date DI-149 kit de pornire prin descărcare.

WINDAQ® software de înregistrare și redare

Windaq Acquisition și Windaq Waveform Browser vă permit pentru a înregistra și derula datele dobândite prin intermediul instrumentului dvs. Software-ul Windaq este o resursă de neprețuit pentru a înregistra și a analiza datele și este disponibil gratuit de pe site-ul nostru (www.dataq.com).

Software Windaq de achiziție de date (gratuit) poate fi utilizat pentru a înregistra formă de undă în mod direct și în mod continuu pe disc în timpul monitorizarii unui afișaj în timp real a formelor de undă de pe ecran. Acesta opereaza, display-uri, și semnale de înregistrări ale formei de undă în timp real la un flux maxim 240Hz. Un cod de deblocare opțional este disponibil care oferă achiziție de date de mare viteză Capacitatea (10kHz pentru DI-149).

Software-ul de redare Waveform Browser Windaq (de asemenea, cunoscut sub numele de "WWB") oferă o modalitate ușoară de a examina și analiza forme de undă dobândite. Un fișier de date traducător încorporat permite utilizatorului să afișeze mai multe forme de undă achiziționate deSoftware-ul Acquisition Windaq sau oricare dintr-o gamă largă de pachete de achiziție a datelor. Design-ul disk-ului de streaming al software-ului permite redarea fișierelor de date de orice lungime care urmează să fie afișate grafic în mod rapid, în direcții de timp normale sau invers. Șaptemasuratori standard, bazate pe cursor, domeniu de frecvență, precum și funcțiile de analiză statistică contribuie la simplificarea formei de undă analiză și interpretare. Windaq Waveform Browser este gratuit și instalat în momentul instalării Windaq Software.+

Managerul de instrumente hardware DATAQ

Acest software poate fi găsit în meniul Start în cadrul grupului programului Windaq numit DATAQ Instruments Hard-ware Manager. Accesam software-ul Windaq Acquisition și gestionam mai multe instrumente dispozitive DATAQ în acest ușor de utilizat punct și faceți clic pe mediu. Vizualizați fișierele de ajutor făcând clic pe Vizualizare Ajutor în meniul Ajutor sau prin apăsarea F1.

Tot software-ul Windaq utilizeaza ajutor sensibile la context. Ajutor pot fi accesate prin meniul Ajutor sau prin apăsarea Tasta F1 cu orice element de meniu vertical selectat. Acest lucru vă va duce direct la subiect de ajutor cel mai relevant pentru aceafuncție sau o caracteristică. Subiecte de ajutor discuta în detaliu fiecare funcție disponibilă în software-ul.

Specificații tehnice

Intrări analogice

Număr de canale: 8

Configurarea canalului: Diferențial

Interval de masurare tensiune: ± 10V Full Scale

Impedanta de intrare: 2 M, diferențial

Izolarea: niciuna

Inexactitate per total: ± 64mV (la 25 ° C)

Respingere minimă comună Mod: 40dB @ 50-60 Hz și @ 25 ° C

Intrare maximă fără daune: ± 75 V vârf continuă; ± 150 V vârf, un minut sau mai puțin

Max tensiune de mod comun: ± 10V

Răspuns de frecvență Analog: 3dB @ 1000Hz

Intrări digitale

Număr de canale: 4 (2 partajat cu intrări contor / rată)

Valoarea pull-up: 47K de la + intrare la 3,3V

Izolarea: niciuna

Intrare prag de înaltă tensiune: 1.8 V minim

Intrare prag de joasa tensiune: 1.4V maxim

Valorile maxime absolute: ± 30 VDC

Reserved Inputs (Digital Inputs)

Digital in 0: Windaq evenimente la distanță Digital In 1: Windaq Start/Stop de la distanță

Contor / Rata (DI2 și DI3)

Număr de canale: 2 (partajat cu intrări digitale)

Portul Atribuire: Tarif = DI2; Counter = DI3

Valoarea pull-up: 47 K

Izolarea: niciuna

Intrare prag de înaltă tensiune: 1.8 V minim

Intrare prag de joasa tensiune: 1.4V maxim

Valorile maxime absolute: ± 30 VDC

Numar terminale: 16.384 (14-bit)

Rata maximă de frecvență: Rata mai mică de 10 kHz sau 2 × rate de spargere pe canal

Rata de frecvență minimă: 0,75 Hz

Frecvența maximă Count: cea mai scăzută de 5 kHz sau 0,50 x rată de spargere pe canal(Presupune 50% val ciclu pătrat taxă)

Rata de calculare a mediei: niciuna

Caracteristici ADC

Rezoluție: În general: aprox. 1 parte la 1.024 (10-bit)
Peste zero: aprox. 1 parte în 511
Sub zero: aprox. 1 parte în 512

Max. Rata de transfer de probă: 10.000 Hz – 11.000 Hz pentru 11 canale activate (8 analogic, 3 digital)

Min. Rata de transfer de probă: 11.44 Hz (0.000350 Hz, cu software-ul Windaq)

Precizia eșantionului

Rata de temporizare: 50 ppm

Ieșiri digitale

Număr de canale: 4

Izolarea: niciuna

evaluări max absolute: Tensiune: 30 Vcc sau vârf de curent alternativ
scaderi curent: 0,5 A
Sursa de curent: 3 mA
Cu privire la rezistența <2

Indicatorii și conexiuni

Interfata: USB 2.0 (conector stil mini-B)

Indicatori (LED-uri): Putere, activă, Digital
Conexiuni de intrare: Două terminale de bandă de 16 poziții

Putere

Consum de energie: <1,0 Watt, prin interfața USB

De mediu

Temperatura de operare: 0 ° C până la 35 ° C (32 ° F la 95 ° F)

Umiditate de operare: 0 până la 90% fără condensare

Temperatura de depozitare: -20 ° C până la 45 ° C (-4 ° F la 113 ° F)

Umiditate de stocare: 0 până la 90% fără condensare

Caracteristici fizice

Carcasă: plastic intarit

Montare: desktop; perete despărțitor

Dimensiuni: 2.625D × 5.5W × 1.53H in. (6.67D × 13.97W × 3.89H cm.)

Greutate: < 4 oz. (< 140 grame)

Instalarea SDK DATAQ

Următoarele articole sunt incluse cu fiecare Windaq Starter Kit. Verificați dacă aveți următoarele:

– DI-149 instrument de achiziție de date USB.

– Cablu USB

– O șurubelniță Instrumente DATAQ pentru conexiuni de semnal conducere

În cazul în care un element lipsește sau este deteriorat, apelați la instrumente DATAQ 330-668-1444. Noi vă vom ghida prin pași corespunzători pentru înlocuirea elementelor lipsă sau deteriorate. Salvați materialul de ambalare original, în cazul puțin probabil că dvs. trebuie, din orice motiv, să fie trimis înapoi la Instrumente DATAQ.

Instalarea de Windaq Software și Managerul de Instrumente Hardware DATAQ

Tot software-ul pentru DI-149 poate fi instalat prin intermediul unui executabil descărcabil direct din instrumentele DATAQsite-ul web. CD-ul nu este livrat împreună cu dispozitivul. Aveți dreptul să copiati executabilul pe un CD pentru a transporta software-ul într-un calculator fără conexiune la internet.

1.Deconectați toate instrumentele DATAQ si dispozitivele USB de pe computer.

2.Te duci la http://run.dataq.com și faceți clic pe link-ul Windaq Software.

3.Trebuie să vă abonați la newsletter-ul nostru pentru a obține link-ul pentru descărcare a software-ului (puteți renunța după descărcare).

4. Salveaza fișierul pe hard disk-ul local.

5. Dublu-clic pe fișierul descărcat pentru a extrage programul și pentru a începe instalarea software-ului.

6. Urmați instrucțiunile de pe ecran și introduceți informațiile solicitate.

7. Instalarea software-ului este completă – veți vedea acum o casuta de "instalare de succes" – faceți clic pe OK pentru a ieși din instalare Windaq.

Aveți posibilitatea să conectați acum dispozitivul (e) în PC. Faceți clic pe grupul de program adecvat (specificat mai sus – implicit este Start> Programs> Windaq) și apăsați pe "Instrumente Hardware DATAQ Manager" pentru a accesa software-ul Windaq.

Conectarea instrumentului la computer

Instrumentele DI-149 pot fi conectate la portul USB al computerului folosind cablul USB furnizat. Nici o putere externă este necesară. Conectați un capăt al cablului de comunicații la portul instrumentului, iar celălalt la portul PC-ului.

Atentie: Utilizați un hub USB alimentat sau un port USB de pe PC-ul dumneavoastra. Hub-urile USB fără putere posibil să nu aibă suficientă putere pentru a executa instrumentul.

DATAQ Instrumente Hardware manager

Instruments DATAQ Hardware Manager este instalat la instalarea oricărui instrument de DI-149. Acest softwarevă permite să gestioneze în mod eficient mai multe dispozitive instalate pe același PC. Instruments Hardware DATAQManagerul poate fi accesat prin intermediul programului Manager de Windows Group așa cum este specificat în timpul instalării (implicit esteStart> Programs> Windaq> Instrumente DATAQ Hardware Manager). Toate dispozitivele disponibile apar automat în caseta listă când executați software-ul.

Hardware Manager vă permite să începeți software-ul Windaq Acqisition (selectați dispozitivul și faceți clic pe Start Butonul Windaq) și trebuie să fie utilizat atunci când sunt instalate mai multe dispozitive DATAQ Instruments. Acesta prevede, de asemenea, informații cruciale despre dispozitivul necesar pentru programarea personalizată (Serial # și Port COM).

Vă rugăm să rețineți: Descrierea modelelor DI-149 nu pot fi modificate.

Faceți clic pe butonul Ajutor pentru ajutor cu DATAQ Instruments Hardware Manager.

4.Controale, indicatori și conexiuni analogice

Vă rugăm să rețineți: Slotul de card SD nu este utilizat în DI-149. Permițând materiale străine să intre in dispozitiv prin intermediul slotului de card SD poate duce la deteriorarea instrumentului.

Utilizați cablul USB furnizat pentru a conecta și alimenta instrumentul prin portul USB al computerului

Conectarea Semnaleleor de intrare

Toate conexiunile de semnal de intrare sunt făcute la cele 16 porturi terminale cu șurub. Fiecare terminal este etichetat în mod direct pe casuta instrumentului.

DI-149 Semnal Conexiuni

Consultați următoarele pentru identificarea portului terminal cu șurub.

Intrări analogice Ch #: canale analogice 1-8 (± 10VFS, ± 150V tranzitorie max.)

Intrări digitale: scop general intrări digitale (biți 0-3). Poate fi de asemenea utilizat pentru funcțiile specifice Windaq (± 30 Vmax).

Digital Input bit 0 (Evnt/DI0)—WINDAQ Remote Event Marker

Digital Input bit 1(Rcrd/DI1)—WINDAQ Remote Start/Stop

Digital Input bit 2 (Rate/DI2)—WINDAQ Rate Input

Digital Input bit 3 (Cnt/DI3)—WINDAQ Counter Input

Ieșiri digitale DO #: scop general ieșiri digitale (biți 0-3) pentru utilizare în programele 3rd party (30 Vcc max).

Intrare analogică conectați Canal 1

Utilizați diagrama de mai jos pentru a conecta Intrare analogică Canal 1.

Pentru conectarea semnalelor conduce la DI-149

1.Introduceți capătul curățat de un semnal de conducere in terminalul dorit direct sub șurub.

2.Strânge clapeta de presiune prin rotirea în sens orar a șurubului cu o șurubelniță mică. Asigurați-vă clapeta de presiune se strange numai împotriva firului de semnal și nu izolația firului. Nu strângeți prea tare.

3. Trageți încet de cablul de semnal pentru a va asigura că acesta este fixat ferm.

Atunci când un semnal de intrare este conectat și software-ul Windaq Acquisition este rulat, afișarea în timp real Windaq imediat arată forma de undă de intrare de pe monitorul computerului.

Intrări digitale

DI-149 conține 4 intrări digitale de uz general, care pot fi utilizate pentru funcțiile Windaq specifice:

Evnt/DI0 este pentru WINDAQ Evenimente la Distanta. Acest bit introduce un marcator de eveniment în datele dumneavoastră.

Rcrd/DI1 este pentru WINDAQ Stocare la Distanta. Acest bit poate fi programat pentru a începe înregistrarea datelor.

Rate/DI2 este pentru WINDAQ masuratorile Ratei.

Cnt/DI3 este pentru WINDAQ masuratori contor / temporizator.

Semnalele valabile de înregistrare la distanță și evenimente sunt închideri de comutare sau nivele discrete, cu o putere maximă de 30 V și o
Pragul de 1,8 V.

Windaq Evenimente la distanță (Evnt/DI0)

Pentru a utiliza un semnal de închidere comutator sau TTL pentru a înregistra Windaq Event Markers, conectați semnalul ce conduce la Terminalul adecvat evenimentului de control la distanta pe DI-149 așa cum se arată mai jos.

Odată ce semnalul de închidere comutator sau TTL este conectat, activați Evenimente la distanță prin intermediul Windaq de achizitie Software.

Evenimentele pot fi plasate automat pe frontul crescător sau descrescător al semnalului de declanșare. Utilizați comanda de meniu Opțiuni de> Evenimente la distanță + pentru a seta Windaq pentru a plasa markeri de evenimente pe tranziții scăzute la valori ridicate ale intrării evenimentului.
Utilizați meniul de comandă Opțiuni> Evenimente la distanță – pentru a seta Windaq pentru a plasa markeri de evenimente de pe tranziții de înaltă la joasă de intrare evenimentului.

Markerii de evenimente pot fi, de asemenea, plasate în fișierul de date manual, prin apăsarea butonului de pe instrumentul DI-149.

Trebuie să activați Evenimente la distanță în Windaq de a utiliza butonul (utilizați meniul de comenzi pentru Opțiuni> Evenimente la distanță + sau Opțiuni> Evenimente la distanță -).

Un exemplu de eveniment marker într-un fișier de date Windaq este prezentată mai jos.

Vă rugăm să notati: Eveniment Marcatorii nu se afișează în software-ul de achiziție Windaq în timp real – ele apar numai in software-ul de redare Windaq (WWB).

Windaq de stocare la distanță (Rcrd / DI1)

Pentru a utiliza un sistem de închidere comutator sau un semnal TTL pentru a începe înregistrarea datelor de la distanță, conectați semnalul ce conduce la terminalele corespunzătoare de la distanță din registrul de control asupra DI-149 așa cum se arată mai jos.

Odată ce semnalul de închidere comutator sau TTL este conectat, activați stocare la distanță (Înregistrare) prin Windaq AcquisitionSoftware.Stocarea pe disc poate fi plasat automat pe frontul crescător sau descrescător al semnalului de declanșare.Utilizați comnda menu Opțiuni de comandă> Stocare la distanță 1 pentru a seta Windaq pentru a începe înregistrarea pe tranziții-joasa la înaltă a intrarii de inregistrare.

Utilizați meniul Opțiuni de comanda> Remote Storage 0 pentru a seta Windaq pentru a începe înregistrarea de inalte la joase tranziții de intrare Record.

Windaq Rate (Rate / DI2)

Activează canalul 10 pentru a înregistra Rate, sau numărul de tranziții care cad de margine pe unitatea de timp, care se aplică în acesta intrare. Faceți clic pe Editare> Canale în meniul Windaq Achiziție pentru a deschide grila de selecție a canalelor. Canalul 10 estecanalul Rata desemnat. Faceți clic pe caseta de canal 10 Canal pentru a activa / Rata de dezactivare. Canalul 10 de canale cutie va afișa un "R", atunci când este activat.

Conectați orice flux de impulsuri TTL (30 VDC max) la rata / canalul DI2 pe DI-149.

Selectați Canalul 10 pe ecranul canalului, apoi selectați Setări Editare> Canal din meniu pentru a specifica o scală completă gama pentru canalul ratei. Gamele de 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000 și 10000 Hz sunt disponibile. Alegeți un interval care se apropie cel mai mult de rata la scară completă sau frecvență. De exemplu, în cazul în care aveți nevoie pentru a măsura ieșirea unui contor de debit, care se poate măsura un debit maxim de 100 de galoane pe minut, iar frecvența de ieșire la această rată este de 100 Hz, v-ar alege setarea intervalului de 100 Hz. O setare la interval de 200 Hz la scară completă sacrifica jumătate din rezoluția instrumentului la 200 de litri pe minut, și o gamă de 50 Hz permite măsurători la doar 50 de litri pe minut lascară întrega.

Se verifică "Cicluri / min" caseta pentru a afișa și selecta frecvențele raportate în cicluri pe minut în loc de cicluri pe secundă(Intervalul de măsurare rămâne același). Măsurătorile cu tahometrul în unități de RPM (rotații pe minut)este doar un exemplu care beneficiază de selectarea acestei opțiuni. De exemplu, în cazul în care este selectata setarea intervalului de 100 Hzși "Cicluri / min" se verifică, intervalul de scală completă că este de fapt 6000 de cicluri pe minut.

Vă rugăm să Notati: Pentru a măsura rata maximă, care este definită ca fiind de 2 ori rata maximă de eșantionare / canal, Valorile curentului din Proba Rata maximă / Canal împărțit la rata de eșantionare pentru fiecare canal trebuie să fie un număr întreg.

Windaq Contor (Cnt / DI3)

Activează canalul 11 pentru a înregistra Counts, sau numărul de tranziții care cad de margine, care sunt aplicate la această intrare. Numaratoarea poate fi resetata prin intermediul software-ului Windaq sau sub controlul programului în funcție de necesități. Faceți clic pe Editare> Canale în WindaqMeniul de achiziție pentru a deschide grila de selecție a canalelor. Canalul 11 este canalul Count desemnat. Dati click pe Canal caseta 11 canale pentru a activa / Counts dezactiveze. Cutia de canal Canalul 11 se va afișa un "C", atunci când este activat.

Canalul de contor acumulează numărul de-a lungul timpului, dacă înregistrarea sau în modul de așteptare imediat ce canalul Counter este activat. Valorile acumulate vor fi înregistrate în fișierul de date cu excepția cazului în care ați resetat contorul la zero.Valoarea maximă este numărul de 16383 înainte de contorul se resetează la zero în mod automat.

Utilizați Editare> comanda de resetare Count în software-ul Windaq Achiziția pentru a reseta imediat numărul de la zero. Acesta caracteristică este disponibilă în ambele moduri de așteptare și de înregistrare.

Utilizați Editare> Preferințe> Reset Count pe Înregistrare nouă Fișier în software-ul Windaq Achiziția pentru a reseta numărul de la începutul unui nou fișier sau atunci când utilizați Editare> Preferințe> Înregistrare. Următorul fișier pe Full sau Open File viitoare pe caracteristica completa pentru a reseta numărul de la zero, de fiecare dată când este pornit un nou fișier.

Utilizați Editare> Preferințe> Reset Count pe inregistrare Manuala în software-ul Windaq Achiziția pentru a reseta numărul de la zero, de fiecare dată când începeți sau reluați înregistrarea unui fișier de date utilizând comanda Fișier> Record (F4).

Conectați orice flux de impulsuri TTL (30 VDC max) la Cnt / canalul DI3 pe DI-149.

Activează canalul 9 pentru uz general funcții de intrare digitală. Faceți clic pe Editare> Canale în Windaq Achiziția meniu pentru a deschide grila de selectare a canalelor. Canalul 9 este canalul de intrare digital desemnat. Click pe canalul 9 caseta de canal pentru a activa / dezactiva intrările digitale. Cutia de canal Canalul 9 se va afișa un "I", atunci când este activat.

Canal 9 înregistrează și afișează toate intrările digitale, chiar si starea de rata și în cazul în care intrările ratei si contorului de canale sunt activate. Cu Canalul 9 selectat în clic Scaling fereastra de afișare> Plot digitală pentru a afișa un ecran digital și să facă mai multe date semnificative pe ecran

Măsurători de curent in buclă

Utilizați următoarea diagramă pentru conexiuni de măsurare buclă de curent 4-20mA.

Rezistorul de șunt trebuie să fie plasat pe partea joasă a circuitului după cum se arată mai jos:

Setați unitățile de inginerie așa cum se dorește și se defineasc nivelele superioare / inferioare în Windaq ca 1V = 4mA pentru valoarea scăzută și 5V= 20mA pentru valoarea ridicată. De exemplu, atunci când se utilizează software-ul Windaq Achiziționarea, în caseta de dialog Setări UE:

Introduceți următoarele valori:

Puteți asocia, de asemenea, aceste valori la o măsurare fizică, cum ar fi presiunea, sarcină, debit, cuplu, etc. Citiți fișierele Help pentru mai multe informații referitoare la Setările unități ingineresti.

3.2.Sistemul RMCA 900

Sistemul RMCA 900 este un echipament specializat pentru studiul comportamentul motoarelor asincrone comandate cu convertoare de frecventa. Echipamentul poate sa comande motoare asincrone trifazate in toate cele patru cadrane de funcționare, atât la putere constanta, cat si la cuplu constant. Elementele de comutație sunt tranzistoare IGBT care au o frecventa de comutație de 5,15 kHz având o modulație PWM. Astfel se poate asigura o funcționare lina a motorului asincron pentru orice valoare a frecventei tensiunii de alimentare in domeniul 0 -120 Hz.

Frânarea motorului nu este recuperativa.

3.3.Motorul comandat

Motorul care se conectează trebuie sa fie de tip asincron trifazat cu rotorul in scurtcircuit sau asincron cu rotor bobinat având circuitul rotoric conectat in scurtcircuit.

Motorul asincron care poate fi comandat cu echipamentul RMCC 900 trebuie sa aibă caracteristicile:

Puterea P < 1 kW

Tensiunea de alimentare 220/380 V

Frecventa de lucru 50 Hz sau 60 Hz

Cu acest sistem se pot comanda motoare având tensiunea de alimentare 127/220 V (deși acestea nu sunt foarte răspândite), dar nu se pot comanda motoare având tensiunea de alimentare 380/660 V.

Daca se folosește un motor cu tensiunea 220/380 V acesta se va lega in conexiune triunghi, iar un motor cu 127/220 V se va lega in conexiune stea. Totuși pentru testări, un motor cu 220/380 V poate fi legat si in conexiune stea, deoarece in acest fel curentul absorbit va fi mai mic, dar in același timp se reduce puterea utila produsa de motor.

3.4.Alimentarea sistemului

Echipamentul RMCA 900 este proiectat sa fie alimentat de la tensiunea de 220 V c.a. având frecventa de 50 Hz.

Obținerea unei tensiuni cu amplitudine si frecventa variabile atunci când se face cu tensiune de amplitudine si frecventa fixa, implica existenta unei conversii intermediare de curent continuu.

Convertoarele de frecventa pot fi alimentate de la surse de tensiune monofazate sau trifazate. Convertoarele alimentate de la surse de tensiune alternativa monofazate sunt mai puțin voluminoase, dar au dezavantajul ca necesita condensatoare mai mari de filtrare decât in cazul alimentarii de la surse de tensiune alternativa trifazata. Acest fapt limitează domeniul lor de aplicabilitate pentru puteri mici.

Indicatoare

Sistemul RMCA 900 este prevăzut cu doua indicatoare digitale pentru tensiune si frecventa.

Pe panoul de control este indicat prin LED-uri sensul de rotație al motorului si regimul de lucru al circuitului CROWBAR atunci când motorul este frânat.

Panoul de comanda al sistemului RMCA 900

3.6.Setări pentru control

Sistemul RMCA 900 permite următoarele setări pentru funcționare:

Funcționare cu semnal de referința intern sau extern

Reglarea timpilor de accelerare si decelerare

Selectând semnalul de referința intern, sistemul permite lucrul in patru moduri:

o Variația amplitudinii semnalului (AMPLITUDE)

o Lucru in mod jog (JOG) selectând unul din cele trei puncte prestabilite de funcționare (F1, F2 si F3)

Selectarea sensului de rotație pentru motor

Pornirea si oprirea motorului fără deconectarea sistemului

3.7.Setări ale caracteristicilor de funcționare U-f

Cel mai important parametru al convertorului de frecventa este caracteristica tensiune-frecventa. Din aceasta caracteristica se determina valoarea maxima (fmaxima) a frecventei de lucru si valoarea la care se face comutarea de la funcționarea la cuplu constant la funcționarea la putere constanta, numita frecventa de baza (fbaza).

Caracteristica tensiune-frecventa

Pot fi alese patru caracteristici de lucru folosind întrerupătoarele (50/60 Hz) si (TORQUE/POWER) astfel:

• fbaza = 50 Hz si TORQUE: sistemul de acționare electrica lucrează exclusiv la cuplu constant aproximativ egal cu cuplul nominal al motorului.

Caracteristica tensiune frecventa pentru funcționare la f = 50Hz si cuplu constant

• fbaza = 60 Hz si TORQUE: echipamentul lucrează exclusiv la cuplu constant deși mai mic decât cuplul nominal al motorului.

Caracteristica tensiune frecventa pentru functionare la f = 60Hz si cuplu constant

• fbaza = 50 Hz si POWER: echipamentul poate sa lucreze cu o frecventa maxima egala cu 100 Hz astfel:

o f < 50 Hz echipamentul lucrează la cuplu constant o f > 50 Hz echipamentul lucrează la putere constanta si cuplu descrescător

Caracteristica tensiune frecventa pentru functionare la f = 50Hz si putere constanta

• fbaza = 50 Hz si POWER: echipamentul poate sa lucreze cu o frecventa maxima egala cu 120 Hz astfel:

f < 60 Hz echipamentul lucrează la cuplu constant o f > 60 Hz echipamentul lucrează la putere constanta si cuplu descrescător

Caracteristica tensiune frecventa pentru functionare la f = 60Hz si putere constanta

Potențiometrele Vmin si Fmin modifica caracteristica tensiune-frecventa in zona de frecvente si viteze mici, realizând compensarea de cuplu.

Potențiometrul Fmin setează frecventa aplicata motorului. Aceasta permite asigurarea unor viteze foarte scăzute.

Vmin poate lua valori intre 0 si 23 V. Fmin poate lua valori intre 0 – 15 Hz pentru fbaza = 50 Hz si 0 – 18 Hz pentru fbaza = 60 Hz.

Corectii aduse caracteristicii U = f(f) pentru valori mici de frecventa

Compensarea cuplului permite asigurarea fluxului constant atunci când pentru funcționarea convertorului se menține constant raportul U/f. Acest lucru este important in special pentru frecvente joase. Ajustările pentru compensarea cuplului sunt importante doar când motorul trebuie sa funcționeze la viteze mici si sarcini ridicate. Daca se realizează compensarea unui cuplu mare fără sa fie necesar, atunci rezultatul este o creștere a pierderilor si a temperaturii in motor.

3.8.Protecții

Echipamentul RMCA 900 este protejat împotriva următoarelor situații:

I MAXIMUM/OVERCURRENT : se activează daca este depășit curentul maxim prin convertor (8,5 A)

I t : se activează in situația unui supracurent continuu. Convertorul poate sa lucreze la o valoare mai mare a curentului decât valoarea nominala pentru perioade scurte, dar fără depășirea curentului limita

TEMPERATURE : se activează in cazul unei supraîncălziri a convertorului.

V. BUS MAXIMUM/BUS OVERVOLTAGE : se activează când apare o tensiune prea mare pe magistrala directa. Aceasta se poate întâmpla când tensiunea de alimentare este prea mare sau când apare o decelerare rapida si circuitul de frânare nu poate sa disipeze energia din motor (care funcționează in regim de generator)

V. BUS MINIMUM/BUS UNDERVOLTAGE : se activează când tensiunea din circuitul intermediar de curent continuu este prea mica. Aceasta se întâmpla când tensiunea de alimentare nu este cea corecta

F. ALIMENTACION/POWER SUPPLY FAILURE : se activează când tensiunea interna a circuitelor convertorului este incorecta.

Când apare oricare dintre situațiile menționate, echipamentul RMCA 900 aprinde un LED de avarie corespunzător si se oprește. Când butonul roșu (PARO) este aprins, echipamentul poate fi repornit, DAR înainte de pornire trebuie îndepărtata cauza declanșării alarmei.

CAPITOLUL 4 MATERIALE DIDACTICE PENTRU STUDIUL SISTEMELOR DE ACTIONARE ELECTRICA CU MOTOARE ASINCRONE

4.1. Introducere

Acest capitol prezinta doua lucrari de laborator, lucrari care se adreseaza studentilor de la specializarea Electromecanica care efectueaza lucrari practice de laborator de Masini Electrice si de Actionari Electrice.

Tematica lucrarilor abordeaza o gama larga de probleme intalnite in sistemele de actionare electrica. S-au abordat probleme de control al sistemelor de actionare electrica care au in componenta lor motoare asincrone trifazate.

4.2. Funcționarea motoarelor asincrone cu viteza variabila si cuplul constant

4.2.1. Scopul lucrării

Scopul acestei lucrari de laborator este de a studia functionarea motorului asincron la cuplu constant si de a observa efectul modulatiei curentului.

4.2.2. Noțiuni teoretice

Popularitatea motoarelor asincrone se datorează prețului relativ redus, cheltuielilor mici de întreținere și fiabilității mari. Singura posibilitate de a controla turația motorului la aceste modele este modificarea frecvenței curentului electric (curent alternativ) la intrare. Convertizoarele de frecvență sunt cunoscute sub multe nume, ca invertoare, variable speed drives (VSD), variable frequency drives (VFD), frequency units (FU), schimbătoare de frecvență. Toate aceste denumiri reprezintă același principiu: un dispozitiv electronic pentru reglarea fără trepte a turației la motoarele electrice. Însă sistemele de reglare a frecventei de azi oferă și alte caracteristici utile cum ar fi funcții de reglare și de protecție pentru alte componente din cadrul sistemului.

Aceste dispozitive sunt dedicate pentru acționarea motoarelor de curent alternativ, asincrone și prezintă următoarele avantaje:

• turație variabilă și programabilă;

• accelerare, decelerare controlată;

• schimbarea sensului de rotație;

• protejează motorul comandat;

• posibilitatea alimentării unui motor trifazat din rețeaua monofazată;

• posibilitatea monitorizării și acționării de la distanță;

• interconectarea facilă cu alte sisteme.

Prin reducerea frecventei tensiunii de alimentare, impedanta de sarcina de asemenea scade, si in cazul mentinerii unei tensiuni de alimentare constante, curentul de sarcina ar depasi valoarea permisa:

f↓=>XL = 2*π*f*L↓=>I=U/Z ↑ (4.1)

Regimul nominal de functionare al unui motor electric este obtinut atunci cand acesta dezvolta cuplul nominal. Un motor electric functionand in regim stabilizat dezvolta un cuplu electromagnetic egal cu cuplul de sarcina. Aceasta inseamna ca motorul trebuie sa produca cuplul nominal pe toata gama de viteze mai mici decat viteza nominala. Motorul nu poate produce un cuplul permanent mai mare decat cuplul nominal (sunt permise suprasarcini temporare), deoarece va absorbi un curent mai mare decat cel nominal.

Functionarea in regimul mentionat (in domeniul de viteze mai mici decat viteza nominala) este cunoscuta ca functionare in regim de lucru la cuplu constant, deoarece motorul produce un cuplu electromagnetic egal cu cuplul de sarcina. Acest regim de functionare este in stransa legatura cu frecventa sursei de alimentare.

Puterea motorului in aceste conditii variaza functie de viteza. In figura 4.1. sunt indicate modul de variatie al cuplului si a puterii unui motor care actioneaza o sarcina care necesita cuplul nominal in orice moment.

Pentru cuplu nominal, la frecventa nominala, puterea utila debitata de motor este de asemena egala cu puterea nominala:

(4.2.)

Functionarea in conditiile indicate se realizeaza cu mentinerea constanta a fluxului in motor. In cazul motorului asincron, fluxul este o marime mult mai putin accesibila decat in motorul de c.c..

Dependenta puterii si a cuplului de frecventa

Statorul motorului este conectat la reteaua de alimentare, fie direct, fie printr-un convertor, si absoarbe putere activa care este transformata in caldura prin pierderi si, o mare parte, in putere mecanica utila. In acelasi timp, infasurarea statorica absoarbe putere reactiva care este necesara pentru stabilirea fluxului in motor.

Valoarea efectiva a tensiunii electromotoare autoinduse in infasurarea statorica, cand este alimentata de o tensiune alternativa, este data de relatia:

E = 4,44* f *ξ* N * Φ (4.3.)

unde:

E – tensiunea electromotoare indusa [V]

f – frecventa sursei de alimentare [Hz]

ξ – factorul de infasurare (influenta infasurarii distribuite, etc.)

N – numărul de spire pe faza

Φ – fluxul prin motor [Wb]

Rezulta ca:

(4.4.)

unde

Pentru a menține fluxul constant, este necesară o reglare proporțională între U și ω = 2πf:

U = k f. , sau U/f = const

La o astfel de reglare frecvența f se impune, de obicei, ca parametru independent, iar tensiunea U se alege în funcție de caracteristica mecanică dorită sau de cuplul electromagnetic necesar. Pentru o reglare optimă a vitezei motorul asincron este necesară o anumită interdependență între U și f, care se mai numește și lege de reglare în tensiune și frecvență sau prescurtat – reglare U/f.

Materiale necesare

Echipamentul RMCA 900

Motor asincron trifazat AL 1106

Tahogenerator Frana cu pulberi electromagnetice

Sistemul de prescriere si masurare a cuplului

Sistemul de achiziție de date DATAQ DI-149

Ampermetru

Aparatura de conectare pentru asigurarea pornirii motorului asincron prin metoda Y–Δ

Caracteristica tensiune – frecventa

Mod de lucru

Sa se realizeze schema de pornire a motorului prin metoda Y – A.

Sa se realizeze schema de conectare a motorului indicata in figura 10 (motorul este pornit prin metoda stea – triunghi).

Se porneste motorul efectuand masuratorile

Sa se traseze curbele: n = f(M), n = f(I), s = f(M), s = f(I), I = f(M).

Curbele trasate pot fi obtinute folosind sistemul de achizitie de date DATAQ DI-149.

Se vor realiza urmatoarele configurari pentru echipamentul RMCA 900:

Schema electrica pentru alimentarea motorului de la convetizorul de frecventa RMCA900

Sa se vizualizeze formele de unda ale curentului de iesire al convertorului, pentru aceleasi conditii de incarcare, pentru fbaza = 50 Hz si fbaza = 60 Hz, folosind un osciloscop sau sistemul de achizitie de date DATAQ DI-149.

Sa se vizualizeze formele de unda ale curentului prin motor pentru modulatia sinusoidala si pentru modulatia trapezoidala folosind un osciloscop sau sistemul de achizitie de date DATAQ DI-149.

Intrebari si teme

1. Sa se explice diferentele observate in caracteristicile obtinute pentru frecventele de 10, 20, 30, 40 si 50 Hz cand frecventa de baza este de 50 Hz.

2. Sa se explice diferentele observate in caracteristicile obtinute pentru frecventele de 10, 20, 30, 40, 50 si 60 Hz cand frecventa de baza este de 60 Hz.

3. Sa se compare alunecarea la cuplul nominal pentru toate caracteristicile determinate si sa se explice diferentele dintre ele.

4. Sa se explice diferentele dintre curbele n = f(M) pentru frecventele de baza de 50 Hz si 60 Hz.

Funcționarea motoarelor asincrone cu viteza variabila si putere constanta

Scopul lucrării

Scopul acestei lucrari practice este studiul comportamentul motorului asincron functionand la putere constanta si observarea efectului sarcinii asupra motorului.

Noțiuni teoretice

In prima lucrare de laborator s-a studiat comportamentul unui ansamblu motor-convertor care lucrează la viteze mai mici decat viteza nominala. Pentru functionarea masinii la viteze superioare vitezei nominale se aplica masinii o frecventa mai mare decat frecventa nominala.

Ca si in cazul vitezelor mai mici decat viteza nominala, trebuiesc luate in calcul atat frecventa cat si tensiunea aplicate masinii.

Caracteristica tensiune-frecventa

In domeniul cuprins intre fn si fmax, fluxul din motor scade in mod gradat si, intrucat valoarea curentului este limitata la valoarea nominala, cuplul pe care il poate produce motorul scade in aceeasi proportie ca si fluxul. In aceste conditii, puterea utila a motorului este mentinuta aproximativ constanta, chiar daca cuplul dezvoltat de motor scade, acesta fiind compensat prin cresterea vitezei.

Zona de functionare la cuplu constant poate fi extinsa (pentru perioade scurte de functionare) prin cresterea tensiunii peste valoarea nominala, dupa cum se observa in figura 4.4. Acest fapt este posibil deoarece tensiunea creste odata cu creșterea frecventei, in timp ce curentul nu creste in același mod. Este aceeași problema ca si la motoarele alimentate direct de la retea la 50 Hz sau la 60 Hz. La 60 Hz, tensiunea nominala a motorului este mai mare decat la 50 Hz, pentru a mentine cuplul la aceeasi valoare pentru cele doua frecvente. Din acest motiv motoarele au o putere mai mare pentru retelele electrice cu frecventa de 60 Hz, dar eficienta motorului este mai mica decat la frecvente de 50 Hz deoarece pierderile in fier sunt mai mari.

Dependenta puterii si a cuplului de frecventa

Operarea cu un convertor de frecventa in aceste conditii este interesanta deoarece permite motorului sa lucreze la puteri mai mari decat puterea nominala. Singura conditie este ca convertorul de frecventa sa poata furniza puterea aditionala pe care o cere motorul.

In aceasta lucrare de laborator, aceasta se poate face in urmatoarele conditii:

Este disponibil un convertor alimentat la 380 V. Tensiunea de iesire a acestui convertor poate varia in valoare efectiva intre 0 V si 380 V.

Motorul este un asincron de tip AL 1106 ale carui infasurari statorice se leaga in conexiune triunghi (Δ).

Curba tensiune-frecventa a convertorului de frecventa este ajustata astfel incat la frecventa de 50 Hz sa se obtina tensiunea de 220 V. Frecventa de baza (frecventa de schimbare a lucrului de la cuplu constant la putere constanta) este setata la valoarea . Convertorul va asigura motorului o tensiune efectiva de valoare 380 V la aceasta frecventa.

Curbele de variație a puterii si a cuplului de frecventa

Asa cum se indica in figura 4.6, zona de cuplu constant a motorului a fost extinsa la o frecventa de . Puterea motorului creste de ori (ignorand cresterile pierderilor mecanice si in fier). Motorul este alimentat cu o tensiune mai mare decat cea nominala, desi nu consuma un curent mai mare. Acest lucru implica o solicitare mai mare a izolatiei.

Materiale necesare

Echipamentul RMCA 900

Motor asincron AL 1106

Tahogenerator

Frana cu pulberi electromagnetice

Sistemul de prescriere si masurare a cuplului

Sistemul de achizitie de date DATAQ DI-149 sau osciloscop cu memorie

Mod de lucru

Sa se realizeze schema din figura 4.7:

Schema electrica pentru alimentarea motorului de la convetizorul de frecventa RMCA900

Se vor realiza urmatoarele setari:

Avand sarcina motorului constanta (cuplul mecanic al franei neconectate la sursa de alimentare), sa se efectueze masuratorile necesare si sa se vizualizeze forma de unda a curentului prin motor;

Sa se reprezinte curbele n = f (I); s = f (I); n = f (M); I = f (M) pentru datele obtinute la punctul anterior:

pentru fbaza = 50 Hz ; f = 10 – 100 Hz

pentru fbaza = 60 Hz ; f = 10 – 120 Hz

Sa se compare curbele trasate pentru frecventele de 60 – 100 Hz pentru frecvente de baza fbaza = 50 Hz si fbaza = 60 Hz .

Intrebari si teme

Sa se explice de ce atunci cand se lucreaza la putere constanta, curentul scade pe masura ce frecventa se apropie de fmax?

Sa se argumenteze cand produce motorul un cuplu mai mare: la frecventa de baza fmax = 50 Hz sau fmax = 60 Hz?

Sa se argumenteze daca este posibil sa se estimeze pierderile variabile cu ajutorul unei precizii mai mari in ceea ce priveste cuplul?

CONCLUZII

Mașinile asincrone fac parte din grupa mașinilor electrice de c.a. Ca toate mașinile electrice, ele sunt reversibile și pot funcționa atât în regimul de motor cât și în cel de generator. În practică, mașinile asincrone sunt unele din cele mai răs-pândite mașini electrice, ce funcționează în regimul de motor.

Scopul principal al unei acționări electrice este antrenarea, pe cale electrică, a unei mașini de lucru (mecanism, mașină – unealtă, dispozitiv mecanic etc.).

Sistemul de acționare electrică (SAE) va reprezenta deci ansamblul de dispozitive care transformă energia electrică în energie mecanică și controlează această energie. În cazul unei acționări individuale (un singur motor acționează o singură mașină de lucru, prin intermediul unei transmisii).

In cadrul demersului experimental am utilizat un stand pentru determinările experimentale, compus din:

• Motor trifazat de curent alternativ;

• Placa de achiziție DATAQ DI-149

• Sistemul RMCA 900

Cu ajutorul placii de achizitie DATAQ DI-149 au fost achizitionate semnalele corespunzatoare curentilor prin fazele motorului si a turatiei motorului. Motorul a fost testat atat la cuplu constant cat si la putere constanta.

In cadrul masuratorilor au fost modificati parametrii de comanda (comanda trapezoidala sau comanda sinusoidala). Totodata motorul a fost supus la diferite acceleratii si deceleratii.

Modificari semnificative apar la formele de unda ale curentilor prin infasurarile motorului, atunci cand motorul are diferite moduri de comanda si diferiti parametrii de functionare prestabiliti.

Cele mai mari valori pentru curenti apar atat la accelerare cat si la decelerare. Se poate observa si timpul necesar motorului pentru a ajunge la regimul de functionare stabilit (timpii in care curentii prin fazele motorului au valori aproximativ constante).

In cazul masuratorilor la putere constanta variatia valorilor curentilor este mult mai mica.La frecventa mai mari, 60Hz, variatia valorilor curentilor este mai mica decat in cazul functionarii la frecventa de 50Hz.

BIBLIOGRAFIE

R. Beloiu „Actionari Electrice” – note de curs

R. Beloiu, SISTEME DE ACTIONARI ELECTRICE – Indrumar de laborator

https://www.dataq.com/resources/pdfs/datasheets/di-149-usb-data-acquisition_ds.pdf

RMCA 900 – manual de lucrari practice, Alecop, Mondragon, Spania, 2000

Al. Fransua, s.a. “Masini si Sisteme de Actionari Electrice. Probleme Fundamentale”. Ed. Tehnica, Bucuresti, 1978.

Craciunescu, s.a. “Actionari Electrice” – Indrumar de Laborator. Universitatea “Politehnica” Bucuresti, 1997.

Ionescu, C.V. Marcu “Lucrari Practice de Masini si Actionari Electrice”. E.D.P. 1981.

Gh. Manolea “Actionari Electrice” – Indrumar de Laborator. Ed. Universitaria, Craiova, 1993.