Overview
ソース: アリ バッツィ、電気工学科大学コネチカット州ストーズ、ct 検査
この実験の目的は、相あたりの等価回路とトランス特性で使用されるものと同様のテストを用いた三相誘導モータの等価回路パラメーターを検索するあります。電気工学、与えられたシステムの等価回路 (または理論回路) を決定できます。等価回路は、元のシステムのすべての特性を保持し、モデルとして計算を簡略化するために使用します。線形トルク速度領域のモーターを動作するように別の目的であります。
Principles
三相誘導電動機は、三相電圧または 3 磁界の誘導電流によって供給されます。これらのフィールドは、一定振幅の空間内で回転し、固定子の magnetic field と呼ばれる累積的な磁場を追加します。金属ローター バーで電流を誘発する magnetic field またはコイルは、独自の磁場を誘発する順番、回転子の magnetic field と呼ばれます。回転子が固定子の中ハングアップし、回転子の磁界が回転するローターを引き起こして、回転固定子の磁界にロックましょう。回転子バー エンドリング、「かご」と呼ばれる一般的形成と結ばれるのはローター、だいたい
相あたりの等価回路モデルのステータとロータ側の抵抗R1 R2をそれぞれ巻線、回転子と固定子間漏洩磁束による漏れインダクタンス (L1は固定子漏れインダクタンス、L2はローターの漏れインダクタンス)、相互インダクタンス (LmまたはリアクタンスXm) とコア損失抵抗RCコア損失を着磁.これらは変圧器の等価回路モデルに似ていますが、ローター磁場スリップと呼ばれる固定子遅れの効果を含めます。
いくつかのテスト、モータの等価回路モデルを見つけるために (無負荷時、ロックされているローター、DC、および負荷テスト) を実行します。これらのテストには、モータ定格の知識が必要です。208 V 60 Hz で定格電圧、次が銘板からダウン注意する必要があります: 定格電力 (hp や W、1 馬力 = 746 W) 定格電流 (A)、定格速度 (RPM と rad/秒)。これらの評価から、rad/s で定格速度以上のワットで定格電力で割って定格トルク (n ・ m) を見つけることができます (1 回転 = 2 π/60 rad/s)、銘板には示していません。
誘導機のシャフトを読み込むには、直流発電機 (ダイナモ セットアップ) はシャフトに機械的につながれます。誘導電動機は発電機の原動機として機能します。発電機の電気的負荷が増加、発電機へと誘導モータ、誘導モータ軸に負荷が増えてから機械の能力が増大します。
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Procedure
1. DC テスト
かご形誘導機がステータ端末のみアクセスできることに注意してください。
- 低消費電力 DC 電源をオンにし、1.8 A. への電流を制限
- 電源をオフにします。
- 2 つの誘導モータ端子の電源端子を接続 (ラベル A、B、および C)。
- 電源をオンにして、出力電圧・電流を記録します。
- 他の 2 つのフェーズの組み合わせに対して繰り返します。
- 測定抵抗は、シリーズの 2 つのフェーズ、つまり相あたりの抵抗が半分の測定に注意してください。
2. 無負荷テスト
テスト フェーズあたり磁化分岐パラメーター XmおよびRc.を見つけるに負荷がかからないと誘導機このテストでは、負荷ダイナモが切断されてない発電され、負荷を支援すべての端末を確認します。
- 三相源になっていることを確認します。
- 変圧器は 0% で、変圧器を三相コンセントに配線し、セットアップ (図 1) に接続を確認してください。
- 回路接続を図 1 に示すように、三相ソースを入れますと再確認してください。
- デジタル電力計の各読み取ります約 208 V まで VARIAC の出力が急増します。
- 電源、電圧、および両方のメーターから現在の測定値を記録します。
- ストロボ ライト (合理的な速度にストロボ光調整) を使用して速度を測定し、ωoとして測定をラベルします。
- トルク n ・ m または lb·ft、読書の記録、ラベル Toとして測定のトルク変換器、トルク測定装置もキャリブレーションされていない場合。これが無負荷時のトルクです。
- 変圧器が当時 0% にセットは、三相ソースの電源を切ります。回路の残りの部分はそのまま残します。
図 1: 無負荷試験の電気的なセットアップこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
3. ロック ローター テスト
変圧器の短絡テストと同様の方法でロックされたローターと誘導機をテストします。このテストを使用して、フェーズごとのシリーズ抵抗と漏れインダクタンスを見つけます。このテストでは、負荷ダイナモが切断されているすべての端末を確認します。
- 三相源になっていることを確認します。
- 変圧器が、0% であることを確認します。
- ダイナモはデジタル制御されている場合、機械的クランプまたはゼロ トルク設定を使用してダイナモ側ローターをロックします。
- セットアップがまだ図 1 のそれに似ていることに注意してくださいロック ローターを除きます。
- 回路接続は、図 2 に示すように、再確認してください。
- 三相ソースと誘導機のスイッチを入れます。
- ゆっくりと慎重にデジタル電力計の一方または両方で変圧器定格電流までの増加に達する。
- 電源、電圧、および両方のメーターから現在の測定値を記録します。
- 変圧器が当時 0% にセットは、三相ソースの電源を切ります。回路の残りの部分はそのまま残します。
図 2: 負荷テスト用のセットアップこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
4. 負荷テスト
このテストを使用して、誘導機の直線速度トルク特性をトレースします。このテストでは、ダイナモメータをシャント フィールド ジェネレーターとして使用 (この使用条件の詳細については、後でビデオ、直流機が、アーマチュアはジェネレーター出力ポート)。
- 三相ソースと誘導機のスイッチがオフになっていることを確認します。
- 変圧器が、0% であることを確認します。
- ローター シャフトからロックのクランプを削除します。
- 回路 (図 2) を接続します。RLを使用して SDが 300Ω を = オフ。
- 系列フィールドを使用しないでください。
- 回路をチェックし、三相ソースと誘導機のスイッチをオンにします。
- デジタル電力計の各読み取ります約 208 V まで VARIAC の出力が急増します。
- 電源、電圧、および両方のメーターから現在の測定値を記録します。
- 速度を測定し、ω1としてラベルを付けます。速度を測定するには、軸にほぼ静止している見えるまでストロボ光の「粗」frequency ノブを調整して「罰金」のノブを使って周波数設定を微調整します。
- トルク読書を記録し、T1としてラベルします。
- 界磁巻線は電機子と並列に負荷として動作しているので (ω1T1) この動作点がない負荷と同じではないことに注意してください。SDは後になって、RLが減少、負荷電流増加 RLが減少するので、負荷が大きくなります。
- S はDを入れます。速度を測定して ω2としてラベルを付けます。
- トルク読書を記録し、T2としてラベルします。
- S はDの電源を切ります。RLを 200 Ω に変更し、S はDを入れます。
- 速度を測定して ω3としてラベルを付けます。
- トルク読書を記録し、T3としてラベルします。
- S はDを入れます。RLを 100 Ω。 SDオンに変更します。
- 速度を測定して4ω としてラベルを付けます。
- トルク読書を記録し、T4としてラベルします。
- 変圧器を 0% に設定、三相ソースを切り、回路を逆アセンブルします。
AC 誘導電動機は、彼らが簡単な堅牢性と信頼性の高い近代産業の主力です。誘導電動機は唯一の 2 つの主要な部分です。最初の空洞の周り固定コイルから成っているステーターと呼ばれる固定部分です。円筒形配筋をキャップ エンド リングのペアであるロータは、空洞で中断します。これは、リスのケージを呼ばれます。これらの 2 つのコンポーネントの電気パラメーターは、モータの効率およびトルクと速度の関係に関する情報を提供します。これは最高のモーター サイズとアプリケーションの種類を決定するために不可欠です。このビデオは誘導モーターの操作の基本を紹介し、三相誘導電動機の等価回路モデルを決定する方法を示します。
三相交流誘導電動機は、ステータ コイルの別のセットに接続されている各相と三相電源を使用します。コイルは、付属の電源の各フェーズに 1 つの磁場を生成するパターンに配置されます。固定子の磁界と呼ばれる、ネット結果磁場が一定角速度で回転します。回転磁束はローター、変圧器は、セカンダリに一次コイルから電力を転送する方法のように電流を誘発します。リス ケージのバーを通る電流は順番誘導回転子の magnetic field と呼ばれる独自の磁場を作成します。これらの 2 つのフィールド間の相互作用は、原因となる固定子の磁界に従うことです、ローターの力を生成します。よう次の周りに磁石棒鉄。ローターはまさにこのバーのような磁場を従っている場合、モーターは同期です。ただし、誘導電動機の回転子は固定子の磁界後ろ遅れます。この遅れは、スリップと呼ばれる非同期誘導電動機が発生します。したがって、誘導電動機が同期速度よりもゆっくりとする常になります。特定のポイントに破壊トルクが呼び出されるまでは、増加減少傾向のスリップ、または同期モータの速度低下としてをトルクします。負荷の追加により、回転速度がスリップ増加、トルクの減少の結果として減少します。次の実験は等価回路モデルを用いた運動を記述するために誘導電動機の種々 のパラメーターを測定する方法を示します。
次のテスト、モータの銘板に印刷されてローターの評価の知識が必要です。60 ヘルツで 208 ボルトの定格電圧、馬力とワットで定格電力を記録します。また両方の毎分、毎秒ラジアンのアンペアで定格速度定格電流を記録します。定格トルク、定格電力定格速度で割った値に等しいです計算することができます。ここで誘導モータ軸は、直流発電機を駆動します。それに直流発電機の負荷は機械力に直結します。ターンでは、誘導モータの機械的負荷として機能します。まず、1.8 のアンプと DC 電源供給電流制限を設定をオフにします。この DC のテストは、ちょうど、固定子巻線のかご形誘導電動機のステータ端末のみがありますので抵抗値を測定します。ステータ端子 A と B. ターンの電源装置の電源の出力を接続し、その出力電圧・電流を記録します。他の二相の組み合わせ B と C、C と A に対してこの手順を繰り返します位相の組み合わせごとに、出力電流で出力電圧を割ることによって抵抗を計算します。シリーズでは、2 つのフェーズの場合結果だから、相抵抗 R1 がこの半分の値。ステータ巻線抵抗はモーターの電力定格によって異なります、このモーターでは 6 ω です。
無負荷誘導電動機をテストにさらに計算に必要な測定値を得る。まず、ない電源を生成し、誘導電動機への機械的負荷を提供しないので直流発電機またはダイナモのすべての端子を外してください。三相電源ソースがオフには、装置を組み立てます。セット 0 %variac 出力し、三相のコンセントに接続します。三相電源を入れます、約 208 ボルトを読み取るデジタル電力計のそれぞれまで variac の出力をすばやく拡大します。電源、電圧、および両方のメーターから現在の測定値を記録します。2 つのデジタル電力計によって測定された電力の合計は、一緒に行動する 3 段階の消費電力です。1/3 これの 1 つのフェーズの力であります。モーターのトルクを記録し、それ t 零無負荷トルクを指定します。トルク測定装置はよく校正、t 0 ではない場合があります必ずしも 0 になりません。次に、無負荷でモーターの回転速度を測定するストロボ ライトを使用、1,800 の RPM の同期速度の近くにあります。コースを調整し、シャフトに見える静止まで周波数ノブを見つけます。モーターの速度は通常、銘板に定格速度と同期速度との間に。オメガゼロ無負荷時の角度回転速度 Rpm からストロボの光の周波数に変換します。Variac の背中を 0% 出力、三相電源をオフに設定します。装置の残りの部分はそのまま残します。
モータは固定と回転することができないとき、ロータ テストは電気パラメーターを測定します。この状態では、回転子と固定子分野の動きの最大の違いが発生します。このテストでは、無負荷時のテストのセットを使用、直流発電機またはダイナモのすべての端子を外します。機械的留め具付き DC モータ側にローターをロック variac 0% で出力し、三相電源をオフに。ロックされたローターを除いて装置は無負荷時のテストと同じです。誘導電動機と三相電源を入れます。デジタル電力計の定格電流に variac の出力を徐々 に増やします。電源、電圧、および両方のメーターからの電流を記録します。終了するには、variac の背中を 0% に設定し、三相電源をオフにします。
効果的に、固定子の巻上げは、トランスの一次コイルと同じ機能を実行して、ローターが二次巻線に相当。したがって、変圧器のような等価回路を用いてモーターをモデリングできます。ただし、回路は理想的な変圧器の部分を削除に簡略化されて、固定子の反射としてローター コンポーネントを指します。相あたりの等価回路には、ステータ巻線抵抗 R1、DC テストから計算が含まれています。固定子電流とリアクタンス X1 と呼ばれる電圧の変化に反対の展示も。反射抵抗 R2 総理を含む固定子からローター パラメーターが反映されます、ローター反映リアクタンス X2 プライムします。相互リアクタンスを着磁、XM パラメーターは、回転子と固定子の間のエアギャップの磁束の等価です。最後に、電力の損失は固定子と回転子間で発生し、RC コア損失等価抵抗としてモデル化されます。すべてのこれらの値は実証試験から計算することができます、テスト プロトコルの詳細については。
さまざまなアプリケーションのシンプルさ、堅牢性、および信頼性のための AC 誘導モータ広く使用されます。誘導電動機は、機械的負荷が変化する線形トルク速度に基づいて多くの場合選択されます。ロード テストは、機械的負荷の変化として線形トルク スピード特性をトレースします。このテストは、直流発電機またはダイナモは、ローターの制御された負荷を提供するよう誘導電動機に接続されます。装置は、R-L は、300、200、100 ω の負荷抵抗で組み立てられます。電力・電圧・電流測定は、接続されているメートルから記録されます。次に、負荷抵抗と読んでトルクと回転速度が計測されます。NEMA モーターの 4 つのクラスのため、これらの曲線のような誘導モータのトルク スピード特性のプロットになります。電子顕微鏡は、サンプルを格納する真空チャンバーを必要とし、小型誘導電動機あるかもしれない真空ポンプを使用しています。チャンバーの真空電子サンプルとサンプルでイメージング装置の伝送ができます。最後に、旋盤などの工作機器より強力な三相誘導電動機を使用可能性があります。簡易性および機械的整流の欠如のため誘導電動機は故障の可能性も低く、頻繁に使用に耐えることができます。この耐久性は、金属部品を製造の明確な利点です。
ゼウスの AC 誘導モータ入門を見てきただけ。今操作とその等価回路のパラメーターを決定するテストを実行する方法の基本原則を理解する必要があります。
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Results
誘導電動機の等価回路パラメーターの検索でよくある間違いは力の 3 分の 1 を使用する必要があります相あたりの等価回路の計算で 3相測定した電力を使用する: 3 つのフェーズは、測定した電力を消費します。そして、力の 3 分の 1 が 1 つのフェーズに。
等価回路パラメーターの計算は、トランスフォーマーのものと似ていますが、 ×1を分割するが一般的と2X 'マシンの NEMA フレームごと。たとえば、モータは NEMA フレーム A または D、 ×1のと×2'等しい中、モーターの NEMA フレーム B、 ×1の場合と見なされますと×2' 40% と 60%eq ×の分割 、それぞれ、モーターは NEMA のかどうかフレーム C、次に1を Xと2X ' 30% として分割 eqX の 70%、それぞれ。それが期待×1 ×2' Xm R1の 1-10% であるとR2'モーター電力定格によっていくつかの Ω に mΩ の順序と桁違いR1より大きいであるRCに数十 Ω、数百になるとR2'。
誘導モータのトルク-速度曲線の線形領域がありロード テストを使用して、完全または率の負荷を無負荷時から推定できます。典型的なトルク-速度曲線はいくつかの NEMA フレームの図 3 に示す線形領域、90-100% 速度に近い一番右の領域です。
図3: 様々 な NEMA フレームの典型的なトルク-速度曲線この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Applications and Summary
特に誘導電動機三相誘導機は、近代産業の主力です。適切に誘導電動機の特性モーターの効率およびトルク スピード特性のエンジニアや技術者の情報を提供します。これらはモーター サイズを決定に不可欠な最高フレーム フィット アプリケーション。一度モーターの特徴は、トルク-速度曲線は等価回路を用いて説明するテストから知られている異なったの NEMA フレームは別のカーブ形状を持ちます。たとえば、エレベーター アプリケーション高起動トルク; が必要です。したがって、NEMA フレーム D などのフレームは A よりもより適切なまたは b.モータの等価回路パラメーターを知っている誘導電動機のエネルギー (例えば、冷凍機) のかなりの量を消費する大規模なシステムの不可欠な部分を扱う場合、モーターの効率の良い推定値を提供できる、大規模システムにおけるエネルギー消費への貢献。
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