170821. lajstromszámú szabadalom • Eljárás villamos motor terhelési szögének meghatározására és berendezés az eljárás foganatosítására
5 170821 6 1. ábra a fékezett üzemű szinkron reluktancia motor táplálását szemléltető kapcsolási rajz, a 2. ábra fékezett üzemben dolgozó szinkron reluktancia motor terhelési szög jelleggörbéje, a 3. ábra fékezett üzemben működő szinkron reluktancia motor alábbi összefüggéseinek grafikus képe: U13 = f(A); U 23 = f(A); névleges áram I d = 10 A; U3 =f(A), a 4. ábra fékezett üzemben működő szinkron reluktancia motor U,3 — U23 = f(A) összefüggésének képe Id = 10 A névleges áram esetében, az 5. ábra a terhelési szög változásának mérése szögmérő segítségével, a 6. ábra a fékezett üzemben működő szinkron reluktancia motor terhelési függvénye meghatározására alkalmas elrendezés funkcionális tömbvázlata, végül a 7. ábra olyan szinkron reluktancia motor terhelési szögének meghatározására vonatkozó berendezés tömbvázlata, amely fékezéses üzemmódban működik, és állórésztekercsének kivezetett nullpontja van. Az 1. ábrán feltüntetett reluktancia motor, amely fékezéses üzemben működik és szabadon álló 3 fázistekercse van, állórészén 1, 2 fázistekercsek vannak kiképezve, amelyen lüktető Ip áram vagy egyenirányított I r áram folyik keresztül, és ezen áramnak egyaránt van egyenáramú, valamint váltakozóáramú komponense. Az Id áram az Ir áram egyenáramú összetevője. A mágneses fluxus egyenkomponensét az elektromotoros erő egyenáramú komponense hozza létre. Az Id árammal kölcsönhatásban a villamos motor 4 forgórészében a mágneses fluxus meghatározott helyzetet vesz fel. Ha a villamos motor tengelyére Ms statikus terhelő nyomaték hat, akkor a 4 forgórész ezen nyomaték hatása alatt olyan terhelési A szöggel fordul el (1. ábra), hogy a motor az ezáltal létrehozott elektromágneses Me nyomatékkal kiegyenlíti a statikus M s nyomatékot, azaz Ms = M e . A szinkron reluktancia motorok elméletéből ismert az az összefüggés, amely akkor érvényes, amikor az állórésztekercset adott Id áram járja át: Me = I d sin 2A Az elektromágneses Me nyomaték ilyen módon a szinkron reluktancia motorok ismert fő paraméterei és adott áramérték esetében a terhelési A szög kétszeresének szinuszával arányos, ezért a A szög mérése alapján az Me nyomaték értéke meghatározható. A 2. ábrán szinkron reluktancia motor mechanikai jelleggörbéjét az 5 görbe szemlélteti, amikoris a motor fékezéses üzemmódban működik. A statikus üzemmód 6 határértékét az ábrán szintén megadtuk. Az áram váltakozóáramú komponense ezzel egyidejűleg az állórész 1, 2 fázistekercsein keresztül feszültségesést hoz létre, a szabad 3 fázistekercsben pedig U3 = E 3 elektromotoros erőt indukál (1. ábra). Az Uj, U2 , U 3 =E 3 fázisfeszültségek az áram egyenáramú és váltakozóáramú komponenseinek adott értéke esetén a 4 forgórész d—d hossztengelyének az elektromotoros erő Fd tengelyéhez képest felvett helyzetétől függ, mégpedig Ui =f(A), U2 = f(A) és U 3 =f(A). Az U 13 és U23 vonalfeszültségek (1. ábra) szintén a A szögtől függenek. A 3. ábrán például az U13 , U 23 vonalfeszültségek, valamint U3 fázisfeszültség görbéit vázoltuk fel, amelyek egy konkrét szinkron reluktancia motor esetében a megfelelő feszültségek és a A szög között fennálló kapcsolatot szemléltetik, amikoris a motor névleges forgató nyomatéka 60 Nm (Newton-méter), az Id áram névleges értéke 10 A és összehasonlítás kedvéért megnövelt értéke 15 A. Az U1 =f(A), U 2 =f(A), U 3 =f(A), U I3 =f(A), és U23 = f(A) összefüggéseket felhasználhatjuk a A szög meghatározására. A A szög meghatározására azonban előnyösebbnek bizonyul, ha az U13 = U 23 = f(A) összefüggést használjuk fel, mivel A = 0°-nál az U13 — U23 különbség értéke éppen 0, és ezért a feszültségkülönbség nullértéke a motortengely statikus terhelésének megszűnésével egyenértékű. A 4. ábrán példaként az U13 — U23 feszültségkülönbség görbéket tüntettük fel, amelyek az Uí3 — U23 feszültségkülönbség és a A szög között fennálló összefüggést ugyanezen szinkron reluktancia motornál Id = 10 A és Id = 15 A esetében szemléltettük. Ha a motor állórésztekercse kivezetett 0 nullponttal rendelkezik (1. ábra), akkor a A szög meghatározására az alábbi összefüggéseket is hasonló sikerrel felhasználhatjuk. U, - U2 = f(A) és U 3 = f(A). A fékezett üzemben működő és üzem közben nem hozzáférhető tengelyű szinkron reluktancia motor tengelyén levő statikus Ms nyomaték és a terhelési szög meghatározását az alábbi sorrendben végezhetjük el: a) Abban az időszakaszban, amikor a motor tengelye még hozzáférhető, meghatározzuk a következő összefüggéseket : U, - U2 = f(A), illetve U 13 - U 23 = f(A). A motort ekkor az 1. ábrán feltüntetett kapcsolási rajz szerint előírt értékű (például névleges értékű) lüktetőárammal tápláljuk. A terhelési A szöget például olyan szögmérő segítségével mérjük, amely a tengelyhez erősített 7 mutatóból (5. ábra) és fokokban skálázott 8 gyűrű alakú skálából áll. Egyidejűleg felvesszük a motor mechanikai jelleggörbéjét Me = f(A). b) A motor üzeme közben, amikor a motorhoz már a hajtás is hozzácsatlakozik, a motort ugyanolyan lüktető árammal tápláljuk és megmérjük az Ul ; U 2 fázisfeszültségeket vagy U13 ; U 23 vonalfeszültségeket és az előzőekben meghatározott U, — U2 = f(A), illetve U 13 — U23 = = f(A) összefüggésekből a A szöget, az Me = f(A) öszszefüggésből pedig a motortengely forgatónyomatékának nagyságát határozzuk meg. A mérés kényelmesebb végrehajtása szempontjából célszerűen olyan berendezést hozunk létre a villamos motor terhelési szögének meghatározására, amely alkalmas az U13 és U 23 vonalfeszültségek összehasonlítására, mégpedig az U]3 — U23 kivonás elvégzése révén. Az U13 — U23 vonalfeszültségek különbségei alapján a A szög meghatározására alkalmas eljárás foganatosításával kifejlesztett berendezés funkcionális tömbvázlatát, valamint a motor fázistekercseinek elrendezését a 6. ábrán szemléltettük. A berendezéshez 9 összehasonlító egység, 10 mérőkészülék, 11 méréshatár-átkapcsoló, 12 védőegység és a tápfeszültségforrás feszültsége egyenkomponensének polaritását jelző 13 indikátor tartozik. Az Uj3 és U23 vonalfeszültségeket a 9 összehasonlító egység bemenetére kapcsoljuk. A 9 összehasonlító egység kimenetéről a 10 mérőkészülékhez olyan jel jut to-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
