Технички факултет Чачак

1. Технички факултет Чачак Дипломски мастер рад Мерење и визуализација обртног магнетног поља статора трофазног и двофазног асинхроног мотора Студент: Марко Шућуровић 867/2011 Ментор: др Мирослав Бјекић

2. Технички факултет Чачак Циљ овог дипломског мастер рада је да на један сасвим други начин омогући визуализација облика магнетног поља побудног (статорског) намотаја асинхроне машине. Рад се састоји из низа теоријских и практичних делова везаних за облик магнетног поља код трофазног и двофазног асинхроног мотора. Као резултат рада настале су две нове лабораторијске вежбе. Њихов циљ је да помогну студентима да лакше разумеју начин формирања магнетног поља код трофазних и двофазних асинхронихмашина.

3. Садржај • Дипломски мастер рад се састоји из следећих поглавља: • Теоријаобртногмагнетногпоља • Коришћенаопремаприреализацијирада • Мерење и визуализацијаобртногмагнетногпољастаторатрофазногасинхроногмотора • Одређивањепараметара и визуализацијафазнихставоваструјадвофазногкондензаторскогасинхроногмотора • Новелабораторијскевежбе • Закључак

4. Технички факултет Чачак Теорија обртног магнетног поља - пулсационо поље Када се кроз један намотај пропусти струја: Добија се магнетног поља облика: Вектор магнетне индукције тада пулсира нормално на осу намотаја. Анимација пулсационог магнетног поља

5. Теслино обртно магнетно поље Када се кроз трофазне намотаје статора асинхроне машине пропусте струје: формираће се обртни магнетни вектор са константном амплитудом и брзином обртања: Анимација Теслиног обртног магнетног поља

6. Технички факултет Чачак • Коришћене електричне машине: • Трофазни асинхрони мотор; • Двофазни кондензаторски мотор; • Једнофазни аутотрансформатори. Коришћена мерно-аквизициона опрема: • Компактни сDAQ-9172 систем за аквизицију са модулима NI 9225 за мерење напон и NI 9227 за мерење струје; • Аквизициона картица NI USB-6009; • Тродимензиони сензор за мерење магнетне индукције MFS-3A; • Универзални дигитални инстумент SANWA-RD700.

7. Технички факултет Чачак Мерење и визуализација обртног магнетног поља статора трофазног асинхроног мотора Принцип мерења магнетног поља у шупљини статора трофазног асинхроног мотора. Могућност мерења магнетног поља у тачки О – МОГУЋЕ. Могућност мерења магнетног поља у тачки О – НЕ МОГУЋЕ.

8. Принцип мерења магнетног поља и повезивање сензора За мерење магнетног поља користи се сензор MFS-3A: За мерење вектора магнетног поља користе се xи y- оса. z- оса се користи за позиционирање сензора унутар статора мотора.

9. Принцип мерења магнетног поља и повезивање сензора Положај сензора у шупљини статора трофазног асинхроног мотора: Вредност укупне магнетне индукције у тачки мерења: - константа сензора

10. Принцип мерења магнетног поља и повезивање сензора Аквизиција напонских сигнала са сензора магнетног поља:

11. Повезивање мотора на аутотрансформаторе и аквизиција струје Аквизициони систем за мерење магнетног поља и струја статора мотора:

12. Реализација апликације у програмском пакету LabVIEW Блок дијаграм који се користи за реализацију визуализације обртног магнетног поља код трофазног асинхроног мотора:

13. Реализација апликације у програмском пакету LabVIEW Front Panel који је реализован за потербе мерења струје мотора и визуализацију мегнетног поља статора трофазног асинхроног мотора:

14. Пример 1: Прикључен намотај прве фазе

15. Пример 2: Прикључен намотај друге фазе

16. Пример 3: Прикључен намотај треће фазе

17. Пример 4: Прикључени намотаји прве и друге фазе (прекидач P1 затворен)

18. Пример 5: Прикључени намотаји прве и треће фазе (прекидач P1 затворен)

19. Пример 6: Прикључени намотаји друге и треће фазе (прекидач P1 затворен)

20. Пример 7: Прикључена сва три намотаја (прекидач P1 затворен)

21. Пример 8: Прикључени намотаји прве и друге фазе (прекидач P1 отворен)

22. Пример 9: Прикључени намотаји прве и треће фазе (прекидач P1 отворен)

23. Пример 10: Прикључени намотаји друге и треће фазе (прекидач Р1 отворен)

24. Пример 11: Прикључена сва три намотаја (прекидач Р1 отворен)

25. Пример 12: Приказ различитих облика магнетних поља на једном дијаграму Облици магнетних поља при затвореном прекидачу Р1 Облици магнетних поља при укључивању и искључивању прекидача Р1

26. Пример 13: Приказ прелазних процеса током укључивања и искључивања асинхроног мотора Укључивање друге фазе Укључивање треће фазе Искључивање друге фазе Искључивање треће фазе Укључивање фаза мотора у различитим малим временским периодима Искључивање фаза мотора у различитим малим временским периодима

27. Пример 14: Приказ облика магнетног поља при извлачењу сензора из статора Облик магнетног поља пре извлачења сензора Облик магнетног поља након извлачења сензора Након брзог извлачења сензора из статора мотора добија се магнетни поље у облику спирале

28. Мерење и визуализација обртног магнетног поља статора трофазног асинхроног мотора – видео запис • http://www.empr.tfc.kg.ac.rs/5%20AM/am01/AMpolja.mov

29. Технички факултет Чачак Одређивање параметара и визуализација фазних ставова струја двофазног кондензаторског асинхроног мотора Коришћени кондензаторски мотор Намотаји за мању брзину Намотаји за већу брзину

30. Одређивање параметара и визуализација фазних ставова струја двофазног кондензаторског асинхроног мотора Идентификација крајева мерењем отпорности намотаја:

31. Реализација апликације у програмском пакету LabVIEW Блок дијаграм који се користи код двофазног кондензаторског мотора за мерења и визуализацију:

32. Реализација апликације у програмском пакету LabVIEW Front panel за приказ измерених величина код двофазног кондензаторског мотора:

33. Одређивање просторног угла намотаја Просторни угао између два намотаја је једнак углу између вектора магнетних поља које стварају та два намотаја:

34. Одређивање просторног угла намотаја

35. Одређивање просторног угла намотаја Просторни угао дефинисан хомологним крајевима: Који од ова два угла представља просторни угао намотаја одређује се помоћу мерења магнетног поља једносмерне струје:

36. Одређивање просторног угла намотаја Одређивање просторног угла намотаја помоћу једносмерне струје:

37. Одређивање параметара упрошћене еквивалентне шеме и фазног става струја На основу измереног напона, струје и снаге добија се вредност за индуктивност:

38. Одређивање параметара упрошћене еквивалентне шеме и фазног става струја Обављена су мерење параметара на намотају прве фазе, намотају друге фазе, паралелне везе намотаја, првог и другог намотаја при паралелној вези намотаја, при редној вези намотаја. Затим мерење параметара првог намотаја при редној вези намотаја и мерење параметара другог намотаја при редној вези намотаја:

39. Фазорски дијаграм струја мотора са и без кондензатора Фазори струја када на ред са другом фазом није прикључен кондензатор Фазори струја када је на ред са првом фазом прикључен кондензатор

40. Прорачун међуиндуктивности намотаја – са ротором На основу једначине напонске равнотеже се може написати једначина: Из табеле индуктивност: Из табеле параметара за паралелну везу намотаја (г-мерење):

41. Прорачун међуиндуктивности намотаја – са ротором Уколико се постави једначина по другом намотају добија се: Провера вредности за међуиндуктивност помоћу редне везе намотаја:

42. Прорачун међуиндуктивности намотаја – са ротором Помоћу међуиндуктивности се може израчунати индукована емс: При напону на првом намотају од U≈10 V на другом намотају се очекује емс од 2,21 V. При напону од U≈10 V на првом намотају, на другом је измерена емс Е=3,223 V. Закључак: Утицај на емс има израчуната међуиндуктивност јер при прорачуну међуиндуктивности није узет у обзир утицај ротора.

43. Прорачун међуиндуктивности намотаја – без ротора Измерени параметри за различите везе намотаја када нема ротора: Израчунате индуктивности: На основу израза за напонску равнотежу и вредности из табела добија се међуиндуктивност када нама ротора:

44. Прорачун међуиндуктивности намотаја – са ротором Провера вредности за међуиндуктивност помоћу редне везе намотаја: Очекивана емс у другом намотају при напону од 10,0084 V у првом намотају је: Измерена вредност емс на другом намотају при напону првог намотаја од 10,098 V је 2,097 V. Закључак:Овим је потврђена чињеница да ротор утиче на вредност индуковане емс у намотају статора.

45. Приказ облика магнетног поља и фазора струја кондензаторског мотора а) Облик магнетног поља двофазног кондензаторског мотора без кондензатора:

46. Приказ облика магнетног поља и фазора струја кондензаторског мотора б) Облик магнетног поља двофазног кондензаторског мотора са кондензатором

47. Технички факултет Чачак Нове лабораторијске вежбе • На основу практичног дела рада настале су две лабораторијске вежбе: • Мерење и визуализација магнетног поља статора трофазног асинхроног мотора • Визуализација фазних ставова струја двофазног кондензаторског асинхроног мотора Нове лабораторијске вежбе су постављене на сајту Лабораторије за машине, погоне и регулацију (www.empr.tfc.kg.ac.rs).

48. Технички факултет Чачак Закључак Дипломском мастер рад „Мерење и визуализација обртног магнетног поља статора трофазног и двофазног асинхроног мотора“ представља један нови приступ у визуелизацији облика магнетног поља асинхроних мотора. Помоћу релативно јефтине и приступачне опреме за мерење и аквизицију је могуће остварити визуелизацију облика магнетног поља и струја асинхроног мотора. Лабораторијске вежбе омогућавају студентима да сами изврше визуализацију магнетних поља и струја код трофазог и двофазног асинхроног мотора.

49. Технички факултет Чачак Дипломски мастер рад Мерење и визуализација обртног магнетног поља статора трофазног и двофазног асинхроног мотора ХВАЛА НА ПАЖЊИ!