Komplexpraktikum Elektrotechnik - Elektrische Antriebe. Umrichtergespeister Drehstromantrieb

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1 April 2012 Komplexpraktikum Elektrotechnik - Elektrische Antriebe Umrichtergespeister Drehstromantrieb für tudiengang CT/AT, Fakultät ET 1. Versuchsziel ie lernen das stationäre Betriebsverhalten eines Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer bei peisung am starren Netz sowie am Umrichter mit veränderlicher Frequenz und pannung kennen und erwerben Kenntnisse über das Parametrieren eines Umrichters. 2. chwerpunkte Es werden schwerpunktmäßig insbesondere Kenntnisse über folgende Themenkomplexe vorausgesetzt: Entstehung magnetischer Drehfelder mit Drehstromwicklungen Aufbau, Funktion und Betriebsverhalten einer Drehstrom-Asynchronmaschine am starren Netz und am Umrichter Möglichkeiten der teuerung der Drehzahl an einer Asynchronmaschine und deren Vor- und Nachteile Verlustbilanz von Asynchronmaschinenantrieben Aufbau und Funktionsweise von Frequenzumrichtern 3. Versuchsstand Die Leistungsschildangaben des zu untersuchenden Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer vom Typ 1 LA5106-4AA16-Z sind in Anlage 1 enthalten, ebenso die des verwendeten dreiphasigen Umrichters vom Typ imovert D D /6. Die Asynchronmaschine kann wahlweise am starren Netz und am Umrichter betrieben werden, siehe chaltbild Anlage 2. Im Umrichterbetrieb wird mit Hilfe eines Bremschoppers der Generator- bzw. Bremsbetrieb realisiert. Die mechanische Belastung der Asynchronmaschine erfolgt durch eine direkt gekuppelte Gleichstrommaschine und Ankerspannungssteuerung mit Hilfe eines netzgeführten Umkehrstromrichters. Damit wird ein Motor- und Generatorbetrieb in beiden Drehrichtungen möglich (Vierquadrantenbetrieb). Das Belastungsdrehmoment wird mit einer Drehmomentenmesswelle erfasst und kann zusammen mit der Drehzahl direkt am Auswertegerät abgelesen werden.

2 Zur Messung des tromes, der pannung und der Leistung werden netz- und maschinenseitig jeweils ein hochpräziser Leistungsanalysator der erie Norma D4000 eingesetzt. 4. Versuche 4.1. Betrieb am starren Drehstromnetz Der Asynchronmotor ist ausgehend vom Leerlauf stufenweise mit einem Belastungsmoment von M 2 Nm bis Mmax 10 Nm zu belasten. Dabei sind zu messen: - Drehzahl, N - Effektivwert des tänderstroms, I - Effektivwert der tänderstrangspannung, U - Aufgenommene Wirkleistung eines tranges, P Daraus sind zu berechnen: - mechanische Leistung P mech - Motorwirkungsgrad η M - Leistungsfaktor cosφ 4.2. Betrieb am Umrichter Umrichter und leerlaufender Asynchronmotor Der Umrichter ist für den Betrieb mit pannungs-frequenz-teuerung zu programmieren. Anschließend wird die Asynchronmaschine im Leerlauf am Umrichter betrieben. Folgende Kennlinien und Verläufe sind in einem Frequenzbereich von f Hz der Umrichterausgangsspannung zu bestimmen: Kennlinie der Umrichterausgangsspannung, U f f Kennlinie der Leerlaufdrehzahl, N f f Zeitliche Verläufe von Umrichterausgangsspannung und trom Verlauf des magnetischen Drehfeldes (Kreisdrehfeld) Die Frequenz ist mit dem ollwert-potentiometer am Umrichter in chritten von ca. 5 Hz zu erhöhen. Die beiden Kennlinien sind in einem gemeinsamen Diagramm darzustellen.

3 Die Bereiche Betrieb des Motors mit konstantem Feld und Betrieb mit Feldschwächung sind zu kennzeichnen Belastungsversuche Der Belastungsversuch ist bei Frequenzen von f = 5 Hz, 10 Hz, 25 Hz, 50 Hz und 67 Hz bei Drehmomenten von M Nm, M 2Nm durchzuführen. Folgende elektrische Größen sind vor dem Umrichter zu messen (Netzgrößen): - Netzspannung eines tranges, U Netz - Netzstrom, I Netz - Netzwirkleistung, P Netz - Netzscheinleistung, Netz Nach dem Umrichter sind folgende Größen zu messen (Motorgrößen): - Effektivwert des tänderstroms, I - Effektivwert der tänderstrangspannung, U - Aufgenommene Wirkleistung eines tranges, P - Drehzahl, N Daraus sind zu berechnen: - mechanische Leistung, P mech - Motorwirkungsgrad η M, Umrichterwirkungsgrad η R und Gesamtwirkungsgrad von Motor und Umrichter, η Ges - Leistungsfaktor am Motor cosφ und am Netz cosφ Netz Weiterhin sind folgende fünf Diagramme zu erstellen und zu diskutieren: N = f(m) cosφ, cosφ Netz = f(m) I, I Netz = f(m) η Mot, η Ges, η R = f(m) P, Netz = f(m) Insbesondere sind die Unterschiede im Betriebsverhalten im Netz- und im Umrichterbetrieb herauszuarbeiten.

4 Asynchronmotor mit Käfigläufer; Typenschild: IEMEN Made in Germany 3 Mot 1 LA5106-4AA16 - Z 100L IM B35 EN IP55 Th.Cl. F Nr. E H nmax /min 50 Hz 230 / 400 V / Y 60 Hz 460 V Y 2,2 kw 8,9 / 5,1 A 2,55 kw 4,9 A cos 0, /min cos 0, /min / V /Y V Y 8,8-8,8 / 5,1-5,1 A 5,1-5,1 A Umrichterkenngrößen: Anlage 1

5 Anlage 2

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