AC-inductiemotor karakterisering

AC-inductiemotoren zijn de workpaarden van de moderne industrie, omdat ze eenvoudig, robuust en betrouwbaar zijn. Een inductiemotor heeft slechts twee hoofdonderdelen. De eerste is het stationaire deel, de stator genaamd, die bestaat uit stationaire spoelen rond een holte. Opgehangen in de holte bevindt zich de rotor, een paar eindringen die een cilindrische rangschikking van staven afsluiten. Dit wordt vaak de eekhoornkooi genoemd. De elektrische parameters van deze twee componenten geven informatie over de efficiëntie van de motor en de relatie tussen koppel en snelheid. Dit is essentieel voor het bepalen van de beste motormaat en -type voor een toepassing. Deze video introduceert de basisprincipes van de werking van een inductiemotor en toont hoe u een equivalent circuitmodel voor een driefasen-inductiemotor kunt bepalen.

Een driefasen AC-inductiemotor gebruikt driefasen stroom met elke fase verbonden met zijn eigen afzonderlijke set statorspolen. De spoelen zijn gerangschikt in een patroon dat voor elke fase van de geleverde stroom één magnetisch veld genereert. Het resulterende netto magnetische veld, het statormagnetische veld genoemd, draait met constante hoeksnelheid. Het roterende magnetische flux induceert stroom in de rotor, vergelijkbaar met de manier waarop een transformator vermogen van de primaire spoel naar de secundaire overbrengt. De stroom door de staven van de eekhoornkooi creëert op zijn beurt zijn eigen magnetisch veld, het geïnduceerde rotormagneetische veld genoemd. De interactie tussen deze twee velden produceert een kracht op de rotor, waardoor deze het statormagnetische veld volgt. Net als een ijzeren staaf die de magneten om zich heen volgt. Als de rotor precies het magnetische veld volgt, zoals deze staaf, dan is de motor synchroon. Bij een inductiemotor loopt de rotor echter achter op het statormagnetische veld. Deze vertraging, slip genoemd, zorgt ervoor dat inductiemotoren asynchrone zijn. Daarom draait de inductiemotor altijd langzamer dan de synchrone snelheid. Het koppel neemt toe met afnemende slip, of als het motortoerental van synchroon afneemt tot een bepaald punt genaamd het doorbraakkoppel. Met toevoeging van een belasting neemt het rotatiesnelheid af naarmate de slip toeneemt, wat resulteert in afnemend koppel. De volgende experimenten zullen laten zien hoe u verschillende elektrische parameters van de inductiemotor kunt meten om de motor te beschrijven met behulp van een equivalent circuitmodel.

Elk van de volgende tests vereist kennis van de rotorspecificaties, die op het typeplaatje van de motor zijn afgedrukt. Voor de nominale spanning van 208 volt bij 60 hertz, noteer het nominale vermogen in beide pk en watt. Noteer ook de nominale stroom in ampère en de nominale snelheid in zowel omwentelingen per minuut als radianen per seconde. Het nominale koppel kan worden berekend en is gelijk aan het nominale vermogen gedeeld door de nominale snelheid. Hier drijft de as van de inductiemotor een gelijkstroomgenerator aan. De elektrische belasting op de gelijkstroomgenerator is direct gerelateerd aan het mechanische vermogen erin. En op zijn beurt werkt het als de mechanische belasting op de inductiemotor. Stel eerst de stroomlimiet van de gelijkstroomvoeding in op 1,8 ampère en zet hem vervolgens uit. Deze gelijkstroomtest meet de weerstand van alleen de statorwikkeling omdat alleen de statorterminals toegankelijk zijn voor een inductiemotor met eekhoornkooi. Sluit de uitgang van de voeding aan op de statorterminals A en B. Schakel de voeding in en noteer de uitgangsspanning en -stroom. Herhaal deze procedure voor de andere twee fasecombinaties B en C, en C en A. Bereken voor elke fasecombinatie de weerstand door de uitgangsspanning te delen door de uitgangsstroom. Het resultaat is voor twee fasen in serie, dus de weerstand per fase, R1, is de helft van deze waarde. De weerstand van de statorwikkeling is afhankelijk van het motorvermogen en is voor deze motor zes ohm.

Test de inductiemotor zonder belasting om de metingen te verkrijgen die nodig zijn voor verdere berekeningen. Ontkoppel eerst alle terminals van de gelijkstroomgenerator of dynamometer, zodat deze geen stroom genereert en geen mechanische belasting op de inductiemotor biedt. Met de driefasige stroombronnen uitgeschakeld, monteert u het apparaat. Stel de variac in op 0% uitgang en sluit deze aan op de driefasige uitlaat. Schakel de driefasige stroom in en verhoog snel de uitgang van de variac totdat elk van de digitale vermogensmeters ongeveer 208 volt leest. Noteer de vermogens-, spannings- en stroommetingen van beide meters. De som van het vermogen dat door de twee digitale vermogensmeters wordt gemeten, is het vermogen dat wordt verbruikt door de drie fasen die samenwerken. 1/3 hiervan is het vermogen in één fase. Noteer het motorkoppel en geef het aan als t-nul, het koppel zonder belasting. Als het koppelmeetapparaat niet goed gekalibreerd is, is t-nul niet noodzakelijkerwijs gelijk aan nul. Gebruik vervolgens een stroboscoop om de rotatiesnelheid van de motor zonder belasting te meten, die dicht bij zijn synchrone snelheid van 1.800 tpm ligt. Pas het koers- en frequentieknoppen aan totdat de as stationair lijkt. De motorsnelheid is typisch tussen de nominale snelheid op het typeplaatje en de synchrone snelheid. Zet de variac terug op 0% uitgang en schakel vervolgens de driefasige stroom uit. Laat de rest van het apparaat intact.

De geblokkeerde rotortest meet de elektrische parameters wanneer de motor vastzit en niet kan draaien. In deze toestand treedt het grootste verschil in beweging tussen het rotor- en statorveld op. Gebruik voor deze test de opstelling van de test zonder belasting en ontkoppel alle terminals van de gelijkstroomgenerator of dynamometer. Met de driefasige stroom uitgeschakeld en de variac op 0% uitgang, vergrendelt u de rotor aan de gelijkstroommotorzijde met de mechanische klem. Behalve de geblokkeerde rotor is het apparaat hetzelfde als voor de test zonder belasting. Schakel de driefasige stroom en de inductiemotor in. Verhoog langzaam de uitgang van de variac tot de nominale stroom op de digitale vermogensmeters. Noteer het vermogen, de spanning en de stroom van beide meters. Zet vervolgens de variac terug op 0% en schakel de driefasige stroom uit.

Effect