Praktikum Elektrische Maschinen und Antriebe. Versuch: Asynchronmotor - Schleifringläufer

Ähnliche Dokumente
Musterlösung Klausur Antriebe für Kunsttofftechniker SS 2006 vom

Praktikum Elektrische Maschinen und Antriebe. Versuch: Asynchronmotor - Käfigläufer

Lösungsvorschlag. Qq r 2 F C = 1

2. Laboreinheit - Hardwarepraktikum SS 2005

Physikpraktikum. Versuch 2) Stoß. F α F * cos α

- Zeitpunkt t = 0: u = σ z u = γ w z + u. - Zeitpunkt 0 < t < : u = u(t) Grundbau und Bodenmechanik Übung Zeitsetzung 1.

1. Bestimmung der Wellenlänge des Laserlichtes

Mechanik. LD Handblätter Physik. Überprüfung der Bernoulli-Gleichung Messung mit Drucksensor und CASSY P

1. Klausur in K1 am

Grundfertigkeiten Physik Jahrgangsstufe 7

Prinzip der Asynchronmaschine ASM.doc

Experimente zur Bestimmung von Federkonstanten

Elektrotechnik für Maschinenbauer. Grundlagen der Elektrotechnik für Maschinenbauer Konsultation 12: Elektrische Maschinen

Beobachten und Messen mit dem Mikroskop

FOS: Die harmonische Schwingung. Wir beobachten die Bewegung eines Fadenpendels

Die Asynchronmaschine. Theorie Teil 1

Elektrotechnik für Maschinenbauer. Grundlagen der Elektrotechnik für Maschinenbauer Konsultation 12: Elektrische Maschinen

Einfacher loop-shaping Entwurf

Energiefreisetzung In der Sonne, wie in allen anderen Sternen auch, wird die Energie durch Kernfusion freigesetzt. Wasserstoffkerne(Protonen) können

F/I-Messumformer ATM 1613 F/I-Messumformer/Stillstandswächter/Frequenzrelais ATM 1615

Drehstromasynchronmaschine

Differentialgleichungen

Greensche Funktion. Frank Essenberger FU Berlin. 30.September Nomenklatur 1. 2 Greensche Theoreme 1. 3 Anwendung in der Elektrostatik 2

Gegeben: v 1 = 120 km h. und v 2 = 150 km h. 2. Ein Radfahrer fährt 40 s mit der gleichbleibenden Geschwindigkeit von 18 km.

Protokoll zur Laborübung Verfahrenstechnik. Übung: Filtration. Betreuer: Dr. Gerd Mauschitz. Durchgeführt von:

PROTOKOLL ZUM ANFÄNGERPRAKTIKUM PHYSIK. Impuls- und Energieerhaltungssatz Stoßgesetze. Sebastian Finkel Sebastian Wilken

Inhalt. Institut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe. Universität Stuttgart

Übung 4.1: Dynamische Systeme

Protokoll: Mechanische Schwingungen

An welchen Wirkungen können wir Kräfte erkennen? Ergebnis Verformung, Beschleunigung, abbremsen, Bewegungsrichtung ändern.

Übungen zur Vorlesung PN1 Lösung Übungsblatt 12 Besprechung am

Studienarbeit. Thema: Bestimmung der Schichtdicke von Aluminium auf Siliziumoxid mit dem Vier-Spitzen-Messgerät VSM100

Asynchronmaschine: Heylandkreis für

ENERGIETECHNISCHES PRAKTIKUM I

10 Musterprotokoll. vaph = molare Verdampfungsenthalpie. = Molvolumen des Dampfes V = Molvolumen der Flüssigkeit

Übung Grundlagen der Elektrotechnik B

Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme IN0010, SoSe 2016

TR - Transformator Blockpraktikum - Herbst 2005

Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors 1

Belasteter Stahlbetonbalken ( Versuch Nr.4 )

9 Drehstromasynchronmaschine

Versuch 16 (früher I9) Aufbauten 16/36 (früher I7a/I7b) Logikschaltungen mit dem Bipolartransistor

J und κ =1, 4 behandelt werden. kg K. a) Berechnen Sie die fehlenden Temperaturen und Drücke!

Jahresarbeit im Fach Physik. Erstellung eines Videos zu Experimenten in der Kinematik

Werkstoffe. Schmierung. Dichtungen für Stehlagergehäuse

Einführung in Elektrische Maschinen - Asynchronmaschine. Studenten: Name Vorname Unterschrift. Datum: Sichtvermerk des Dozenten: 3.

4.6 ASM: Steuerung Seite 1. Aus der Grundgleichung (4.2-3) für die Drehzahl f p ergeben sich drei Möglichkeiten zur Drehzahlsteuerung einer ASM:

( ) = ( ) ( ) ( ) ( )

6. Klasse 1. Schularbeit Gruppe A + 40.! Bestimme das Monotonieverhalten und berechen den Grenzwert! 4 Punkte

Theoretische Grundlagen

essen Mache es nun umgekehrt. Schreibe immer einen Buchstaben weniger, bis das Wort ganz verschwunden ist. Sprich wieder (leise) dazu.

Aufgabe 1 Transiente Vorgänge

Prof. Liedl Lösung Blatt 8. Übungen zur Vorlesung PN1. Lösung zum Übungsblatt 8. Besprochen am

Antwort hier eintragen R 2 = 10 Ω

Richtungsweisend für Universalbanken

Verbundstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor) Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik

7. Reglerentwurf im Frequenzbereich

Einbau- und Anschlusshinweise EX-Nutenwiderstandsthermometer System RÜSTER V...f EX- NWT - Nutenwiderstandsthermometer

Ausgewählte Kapitel der Energieelektronik 1, Fach Nr Asynchronmaschinen

Alberto Colotti Felix Jenni. Übungen Elektrische Antriebe

Aufnahmeprüfung FHNW 2013: Physik

366. (Grundkurs 2009) 376. (LK 2010) Aufgaben zum Induktionsgesetz

M F F M F F M M M F F M F F F F M F F F P P P P P P P P P P P P F M F M M F M F M F F M F M F F F F M F P P P P P P P P P P P P

Parameter-Identifikation einer Gleichstrom-Maschine

2. Parallel- und Reihenschaltung. Resonanz

+DXVDUEHLW $XIJDEH / VXQJ / VXQJ

Beispiel 1 Modellbildung und Identifikation

Mechanik Kinematik des Punktes

Geneboost Best.- Nr Aufbau Der Stromverstärker ist in ein Isoliergehäuse eingebaut. Er wird vom Netz (230 V/50 Hz, ohne Erdung) gespeist.

Klausur Elektrische Energiesysteme / Grundlagen der Elektrotechnik 3

Schaltwerke. e = 0 z. e = 0 1 z. z neu. z = z = z???? z(t + ) = z neu = z(t) Schaltnetze und Schaltwerke

Lehreinheit 09 Prozesssimulation II: Prozesssimulation mit einfachen Petri-Netzen Wintersemester 2012/2013

Zusammenfassung elektrische Maschinen Gleichstrommaschine

Grundkurs Physik (2ph2) Klausur

Klausur , Grundlagen der Elektrotechnik I (BSc. MB, SB, VT, EUT, BVT, LUM) Seite 1 von 6. Antwort (ankreuzen) (nur eine Antwort richtig)

Abiturprüfung Mathematik 2014 Baden-Württemberg Allgemeinbildende Gymnasien Wahlteil Analytische Geometrie / Stochastik Aufgabe B 1 - Lösungen

Übungsaufgaben Elektrotechnik (ab WS2011)

Messung der Ladung. Wie kann man Ladungen messen? /Kapitel Formeln auf S.134: Elektrische Ladung

Komplexpraktikum Elektrotechnik - Elektrische Antriebe. Umrichtergespeister Drehstromantrieb

Weg im tv-diagramm. 1. Rennwagen

Abitur 2009 Physik 1. Klausur Hannover, arei LK 2. Semester Bearbeitungszeit: 90 min

WIG-Schweißen mit Impulsen im höheren Frequenzbereich

Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2011 Physik 12 Technik - Aufgabe II - Lösung

1 1. Hausaufgabe Hausaufgabe. 1.1 Buch Seite 45, Aufgabe Buch Seite 49, Aufgabe HAUSAUFGABE 1

Aufgaben zur Physikschulaufgabe ==================================================================

Musteraufgaben für die zentrale Klassenarbeit

Übung 2 Einschwingvorgänge 2 Diode Linearisierung

Hochschule für angewandte Wissenschaften Hamburg, Department F + F. Versuch 4: Messungen von Kapazitäten und Induktivitäten

1.1) ja(j!)j 6= f (!) ) Die Strecke verhält sich wie ein Allpaß. (1 P) Abbildung 1: Gruppenlaufzeit

Kugelfallviskosimeter

Wertsteigerung Frei Haus. Der Kostenlose Glasfaseranschluss für Hauseigentümer.

PHYSIK Gekoppelte Bewegungen 2

5. Die Schallgeschwindigkeit c in Luft beträgt bei 0 C c 0 = 331, 5 m und bei 20 C c 20 = 343, 4 m. Wie viel % beträgt die Erhöhung?

Elektrotechnik Formelsammlung. Andreas Zimmer SS 98

DM280-1F Luftkissenfahrbahn

Diplomvorprüfung SS 2010 Fach: Grundlagen der Elektrotechnik Dauer: 90 Minuten

Physik 1 ET, WS 2012 Aufgaben mit Lösung 3. Übung (KW 45)

4.5 Gekoppelte LC-Schwingkreise

Ferienkurs Experimentalphysik 3

Transkript:

Pratium Eletriche achinen und Antriebe Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Gruppe Gruppe 3 ame Veruchdurchführung am 11.1.6 Abgabe am 16.1.6 Blattzahl (inl. Decblatt): 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen 1. Veruchvorbereitung 1.1 Aufgaben a) Frequenz f L der Läuferpannung in Abhängigeit de Schlupfe. Eletriche Vorgänge im Läufer laufen mit Schlupffrequenz ab. Damit folgt für die Frequenz f L der Läuferpannung in Abh. de Schlupfe : f L f f S : Frequenz de peienden etze b) Definition de Übertragungverhältnie ü Eratzchaltbild für einen Strang: Da Übertragungverhältni ü it definiert al: E 1h ü E h Still tan d E E 1h h Für offene Schleifringe (I ) und vernachläigbaren 1 und X 1σ gilt näherungweie: ü U U1 1) ( Gruppe 3 Seite von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen c) Sizze der Bechaltung der Schleifringe eine Schleifringläufer mit Läufervorwidertänden Wiclungwidertand Wert der Vorwidertände V d) Für einen Schleifringläufermotor it der Kippchlupf bei urzgechloenen Schleifringen mit dem Wert, angegeben. Wie groß müen die jeweiligen Läufervorwidertände V im Verhältni zu gewählt werden, damit der Kippchlupf bei,5 bzw. 3 1, liegt? Für den Kippchlupf gilt bei urzgechloenen Schleifringen: ( ± ) durch die Bechaltung mit Läufervorwidertand ann der σ X Läuferwidertand erhöht werden. Damit erhält man: + V σx + V + σx V V + V 1 V für,5 folgt damit:,5 3 1, für 3 1,: V 1, 1 4, Gruppe 3 Seite 3 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen e) Qualitative Verläufe der Schlupf-/Drehmoment-Kennlinien für die unter d) angegebenen Schlupfwerte. m ns n it der Kloßchen Formel: und dem Schlupf m ns + folgt für die obigen Werte für in der Schlupf-/Drehmoment Kennlinie: m / m 1, 1 1,5,,8,6,4,,,4,6,8 1 1, 1,8,6,4, n/n,: 1,4, m / m,38,8 1,5: 1,5, m / m,8 1,69 1: 1,6, m / m 1,88,38 Gruppe 3 Seite 4 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen m/ m 1,5 1 1,5,,5 -,75 -,5 -,5,5,5,75 1 1,5 1,5 1,75 n/n -,5-1 -1,5 Gegentrombrembetrieb motoricher Betrieb Generatorbetrieb. achinendaten / Grenzwerte Vom Typenchild der achine werden folgende Kenndaten abgeleen: U 4 V (ennpannung) co(ϕ),8 n 145 1/min (enndrehzahl) P 5,5 W (ennleitung) I 11,5 A (enntrom) Schaltart: Stern Da ennmoment der achine ergibt ich damit au: P P π n 36, m π n Für den ennwirunggrad der achine ergibt ich: P P η,84 ˆ 84 % P 3 U I coϕ eletr, Die Polpaarzahl Z p der achine it: Z p Gruppe 3 Seite 5 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen Gruppe 3 Seite 6 von 17 Da die enndrehzahl n 145 1/min beträgt ann die ynchrone Drehzahl nur n S 15 1/min betragen, wa bei f 5 Hz eine vierpolige achine ein mu. Der Kippchlupf der achine ergibt ich mit der Angabe au dem Hertellerdatenblatt 3,4 : Die Kloßche Formel m m + nach aufgelöt: ± ± + + + 1 4 4 1, m m m m m m m m m m m m m m it eingeetzten enngrößen erhalten wir: ennchlupf: 33, 15 145 15 S S n n n ( ) ±,5, 1 3,4 3,4,33 1, Da der Kippchlupf größer al der ennchlupf ein mu, it nur der erte Wert technich innvoll. Damit folgt für den Kippchlupf:,

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen. Veruchdurchführung Veruchaufbau: OP 7 Sollwertvorgabe.1 achine in Betrieb nehmen Zunächt wird der tatiche Offet der Drehmomentmeeinrichtung betimmt. E ergibt ich: Off,1 m Die achine wird über die Spannung U8 (etzpannung dreiphaig 4 V) verorgt. Die achine wird in Stern-Schaltung eingechaltet. Für den ich eintellenden Schlupf ergibt ich mit der abgeleenen realen Leerlaufdrehzahl: n 1494 min 1,4 % Gruppe 3 Seite 7 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen. Überetzungverhältni Ständer - Läufer E wird zunächt metechnich da Überetzungverhältni ü de Schleifringläufer betimmt indem die achine bei offenen Schleifringanchlüen mit 3 V Ständerpannung (Spannungquelle U7) betrieben wird. Der Ständer it im Stern verchaltet. U U Stände U Läufer V W V Am ultimeter gemeen für U Ständer 3 V: E ergibt ich: U Läufer 13,6 V U ü U Ständer Läufer, Da Überetzungverhältni ann auch ohne eung anhand der Windungzahlen und Wiclungfatoren betimmt werden. E ergibt ich dann: ξ1w ü ξ w 1 ξ 1 : ξ : w 1 : w : Wiclungfator der Ständerpulen Wiclungfator der Läuferpulen Windungzahl der Ständerpule Windungzahl der Läuferpule Oder, da die Werte der Windungzahlen chwer zu ermitteln ind, eine andere öglicheit durch Angaben auf dem Typenchild: Bei dieer achine für Verchaltung de Ständer im Stern mit U Ständer 4 V it auf dem Typenchild angegeben: Läuferpannung U Läufer 17 V. Damit folgt für da Überetzungverhältni: U ü U Ständer Läufer 4 V 17 V,35 Gruppe 3 Seite 8 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen E ergibt ich hier erwartunggemäß näherungweie der gleiche Wert wie au der eung..3 Schlupfanhängige Läuferfrequenz und Läuferpannung un wird die Frequenz der induzierten Läuferpannung de Schleifringläufer für unterchiedliche Drehzahlen betimmt. Die AS wird dazu mit einer Ständerpannung von 3 V in Y Schaltung betrieben (Spannungquelle U7). E it darauf zu achten, da die mechaniche Drehrichtung und die Drehrichtung de Läuferdrehfeld gleichinnig ind. U Läufer E ergibt ich folgende etabelle: n / 1/min 15 3 9 1 15 f / Hz 5 45 4 1 Zuätzlich wird für diee Drehzahlen der Effetivwert der induzierten Läufertrangpannung ermittelt. Die AS wird dabei wie oben betrieben. Hier ergeben ich folgende ewerte: n / 1/min 15 3 9 1 15 U Läufer / V 13,8 1,4 11, 5,5,8 Für n ergibt ich wieder der chon vorher ermittelte Wert für die Läuferpannung. Trägt man die ewerte jeweil in ein Diagramm ein o erhält man: Gruppe 3 Seite 9 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen f L f() f L / Hz 6 5 4 3 1,,4,6,8 1 1, U Läufer f() U/V 16 14 1 1 8 6 4,,4,6,8 1 1, Gruppe 3 Seite 1 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen Hier betätigen ich die Gleichungen au der Vorleung. Eletriche Vorgänge im Läufer laufen mit Schlupffrequenz ab: f f L 1 f 1 : Ständerfrequenz 5 Hz Die Frequenz der induzierten Spannung ergibt au der Frequenz de ich ändernden B- Feld im Läufer, alo mit Schlupffrequenz. Im Stilltand ( 1) wird die achine wie ein Tranformator betrieben. Für die Frequenz der induzierten Spannung ergibt ich damit die Frequenz der etzpannung. Die Indutionvorgänge im Läufer laen ich diret proportional zur Schlupffrequenz bechreiben: U1 E h E h U L U L ( 1) ü Läuft die achine mit idealer Leerlaufdrehzahl n S, da heißt Schlupf, o tritt im Läufer eine B-Feldänderung mehr auf und e wird damit nach dem Indutiongeetz eine Spannung mehr induziert. Im Stilltand ( 1) tritt die maximale Feldänderung auf und e wird omit die maximale Spannung induziert..4 Anlaen de Schleifringläufer Zunächt werden hier mit dem ultimeter der Läuferwidertand und die Läufervorwidertände V in den Anlatufen 1 bi 5 ermittelt. Wie man an der Sizze ieht it der am ultimeter angezeigte Wert der doppelte Läuferwidertand. Damit erhält man: Am ultimeter abgeleen: 1,3 Ω,65 Ω Schalttufe 1 3 4 5 V / Ω 6,94 3,98,4,8 Kippchlupf K,33 1,4,83,44, Den jeweiligen Kippchlupf erhält man au: V + V + V V : Kippchlupf mit Vorwidertand V Der prinzipielle Verlauf der Kennlinien ergibt ich mit den oben errechneten Werten für den Kippchlupf zu: Gruppe 3 Seite 11 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen m / m 1, 1,8,6,4,,,4,6,8 1 1, n/n un wird die achine nach folgender Veruchizze angechloen und für die verchiedenen Schalttufen der Läufertrom und der Drehzahlverlauf aufgezeichnet. Hier wird die Spannungquelle U8 (etzpannung: U 4 V) verwendet. U e 1 Ω n It Der Strommewandler wandelt einen Strom durch den Kern mit dem Verhältni 1: um. Dieer Strom fließt über den ewidertand 1 Ω. Der maximal mebare Strom de ewandler beträgt A. Die den Strom führende Leitung it zweimal durch den Kern gewicelt, damit wird ein Strom I von bi 1 A in eine epannung U e von bi 1 V umgewandelt. Gruppe 3 Seite 1 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen a) Schalttufe 1: n Stat 133 min -1 n (t) A I (t) b) Schalttufe : 3 A I (t) n (t) n Stat 1395 min -1 Gruppe 3 Seite 13 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen c) Schalttufe 3: Da höchte Anlaufmoment it hier wiram. Da oment nimmt aber zu höheren Drehzahlen dann chnell ab. 6 A n (t) n Stat 1437 min -1 I (t) d) Schalttufe 4: n (t) n Stat 147 min -1 1 A I (t) Gruppe 3 Seite 14 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen e) Schalttufe 5: n Stat 148 min -1 15 A n (t) I (t) Wie vorher ieht man auch hier, da mit teigender Drehzahl die Frequenz de Läufertrom abnimmt. Da wie vorher ermittelt auch die induzierte Spannung abnimmt, nimmt auch der Läufertrom ab. it zunehmender Schalttufe (abnehmender Läufervorwidertand) int die Anlaufzeit und der Läufertrom teigt. Wie man an den Drehzahlverläufen ieht, nimmt da otormoment und damit die Bechleunigung de Antrieb für höhere Drehzahlen ab. Im realen Leerlauf wiren noch eibmomente, o da die Drehzahl nicht die ynchrone Drehzahl erreicht, e wird dehalb noch eine Spannung induziert und e fließt ein geringer Läufertrom, da noch ein otormoment entprechend dem eibmoment aufgebaut werden mu (iehe Graphen für Stufe 1). Die tationäre Drehzahl teigt etwa mit der Schalttufe, da immer noch ein eibmoment wirt. m,6,5,4 V,3,,1,7,8,9 1 1,1 n/n ideale Kennlinien Gruppe 3 Seite 15 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen.5 Drehzahlteuerung de Schleifringläufer Die achine wird hierzu mit einer reduzierten Ständerpannung von 3 V (Y-Schaltung) betrieben. Für die unterchiedlichen Schalttufen de Anlaer werden nun die latabhängigen tationären Drehzahlen betimmt. E ergibt ich folgende etabelle: / m 4 6 n / 1/min Stufe 1 1333 11 67 35 n / 1/min Stufe 1394 1198 1 79 n / 1/min Stufe 3 1437 133 13 11 n / 1/min Stufe 4 1467 14 1373 13 n / 1/min Stufe 5 148 1478 1461 145 Trägt man die ewerte in ein Diagramm ein o ergibt ich: / m 7 6 Stufe 1 Stufe Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 5 V 4 3 1 4 6 8 1 1 14 16 n / min -1 Für die Drehzahl in Abhängigeit von der Schalttufe ergibt ich: Gruppe 3 Seite 16 von 17

Veruch: Aynchronmotor - Schleifringläufer Pratium Eletriche achinen 16 n / min -1 14 L m 1 1 8 L m L 4 m 6 4 L 6 m 1 3 4 5 Schalttufe Gruppe 3 Seite 17 von 17