Versuch EME 3 (Praktikum)

FH Stralsund
Fachbereich Elektrotechnik
Praktikum im Fach
Elektrische Maschinen
Versuch EME 3
(Praktikum)
Drehstrom-Asynchronmaschine I
Versuchsziel: Kennenlernen der Wirkungsweise eines Drehstrom-Asynchronmotors. Aufnahme von
Drehzahl-Drehmomentenkennlinien mit Hilfe eines Gleichstrom-Pendelgenerators.

2. Versuchsvorbereitung
- Typische Einsatzgebiete und Bedeutung der Drehstrom-Asynchronmaschine
- Aufbau einer Drehstrom- Asynchronmaschine mit Kurzschluß- bzw mit Schleifringläufer
- Entstehung und Beschreibung des Drehfeldes
- Drehfeld bei ein- und mehrpolpaariger DAM
- Spannungsinduktion in den Ständer und Läuferwicklungen
- Einsträngiges Ersatzschaltbild
- transformiertes einsträngiges Ersatzschaltbild
- Drehmomentenentwicklung, Schlupfgleichung, Kippschlupf, Kippmoment
- Betriebszustände der DAM (s-M-Kennlinie)
- Betriebskennlinien der DAM
- n-M-Kennlinien der DAM
- Verfahren zur Verringerung des hohen Anlaufstromes der DAM
- Möglichkeiten der Drehzahlstellung bei DAM (n-M-Kennlinien)
- Möglichkeiten des Abbremsens von DAM
3. Kolloquiumsfragen
3.1. Erläutern Sie Aufbau und Wirkungsweise einer DAM!
3.2. Wie begründen sich die Schaltungsmöglichkeiten der Wicklungsstränge, wie sind Anwendung und
Auswirkung?
3.3. Wie ist die Wirkung eines Hochstabläufers zu erklären?
3.4. Welche Forderungen ergeben sich aus dem Problem Anlauf-Lastmoment?
3.5. Welchen Einfluß hat der Schlupf s auf das Verhalten der DAM, wovon ist er abhängig und wie
kann er berechnet werden?
3.6. Geben Sie Beispiele für die Drehzahlstellung an, erläutern Sie deren Auswirkungen auf die n-M-
Kennlinie und den Wirkungsgrad!
3.7. Welche Möglichkeiten der Bremsung einer DAM kennen Sie?
3.8. Nennen Sie Beispiele für die praktische Anwendung von DAM und den möglichen Leistungsbereich!
Nennen Sie Vor- und Nachteile!
3.9. Übungsaufgabe (schriftlich):
Ein DAM besitzt ein Kippmoment von M K = 25,2 Nm bei einem Kippschlupf s K = 0,164
a) Wie groß ist das Anlaufmoment M A ?
b) Berrechnen Sie Nennmoment und Nennschlupf, wenn M K /M N = 1,36 ist!
c) Wie groß ist die Nennleistung, wenn die Nennfrequenz f N = 50 Hz und die Polpaarzahl p = 3 betra-
gen?
d) Die Drehmoment-Schlupf- Kennlinie [M = f(s)] ist zu berechnen und zu zeichnen!

4. Versuchsaufgaben
4.1. Versuchsaufbau
R L = 1 x 0 ... 53,3 Ω (40Ω//40Ω//40Ω + 60 Ω//60Ω//60Ω + 60Ω//60Ω//60Ω) / 15 A + 1 x 0 ... 250 Ω / 0,9 ... 5 A
R 2Z = 3 x 0 ... 11 Ω / 13 A
R m = 3 x 10 kΩ
4.2. Durchzuführende Versuche
Im Versuch wird ein Asynchronmotor mit Schleifringläufer benutzt. Er arbeitet mit kurzgeschlossenen Schleifringen wie ein Asynchronmotor
mit Kurzschlußläufer. Bei Dreieck-Schaltung des Motors ist die Eingangsspannung mittels Stelltransformator auf
220 V zu verringern! Die Belastung erfolgt durch einen Gleichstromgenerator mit Lastwiderstand. Die elektrische abgegenene Leistung
P G =I G U G der Gleichstrommaschine plus die im Anker der Gleichstrommaschine umgesetzten Stromwärmeverluste P vwa =
R a I a 2 plus die gesamten Reibungsverluste P rges plus den Bürstenübergangsverlusten P vü = U B I a (U B ≈ 2 V) werden bei Ver-
nachlässigung der in der Gleichstrommaschine auftretenden Eisen- und Zusatzverluste als Maß für die mechanisch an der Welle des
Asynchronmotors abgegbene Leistung P mech eingesetzt:
P mech » P G + P vwa + P rges + P vü
Damit wird
M mech = P mech
2pn .
Meßwerte: U 1ph , I 1 , P 1ph , cos ϕ 1ph , n, U G , I G , M Pendel
Zu berechnen: P 1ges ,P rges , M mech , s, cos ϕ 1

4.2.1. Belastungsversuch bis I 1 = 1,5 I 1N und U 12 = U 12N = const.in Y-Schaltung: Kurzschlußläufer.
Meßwerttabelle Belastungsversuch ASML in Y-Schaltung und als Kurzschlußläufer bei U 12 = U 12N
I 1 U 12 P 1ges cos j 1ges U G I G M Pendel n
4, A
5 A
6 A
7 A
8 A
9 A
10 A
11 A
12 A
13 A
4.2.2. Belastungsversuch bis I 1 = 1,5 I 1N und U 12 = U 12N = const.in Y-Schaltung, jedoch als Schleif-
ringläufer mit einem dreipoligen ohmschen Widerstand im Läuferkreis.
Meßwerttabelle Belastungsversuch ASML in Y-Schaltung und als Schleifringläufer bei U 12 = U 12N
I 1 U 12 P 1ges cos j 1ges U G I G M Pendel n
4, A
5 A
6 A
7 A
8 A
9 A
10 A
11 A
12 A
13 A

4.2.3. Belastungsversuch bis I1 = 1,5 I1N und U12 = 2
3 U12N = const. in Y-Schaltung: Kurzschlußläufer.
Meßwerttabelle Belastungsversuch ASML in Y-Schaltung und als Kurzschlußläufer bei U 12 = 2
3 U 12N
I 1 U 12 P 1ges cos j 1ges U G I G M Pendel n
4, A
5 A
6 A
7 A
8 A
9 A
10 A
11 A
12 A
13 A
4.2.4. Aufnahme charakteristischer Werte für das Kreisdiagramm des Drehstrommotors.
4.2.4.1. Leerlaufpunkt
Schalten Sie den Motor als Kurzschlußläufer. Lassen Sie die Gleichstrommaschine über die
entsprechenden Schaltgeräte, dem Stelltrafo und dem Gleichrichter langsam an. Überzeugen
Sie sich, das die Drehrichtung mit der des Asynchronmotors übereinstimmt. (Eventuell die
Gleichstrommaschine wieder vom Netz trennen und zur Überprüfung die Asynchronmaschine
kurz anlassen.) Schalten Sie die Gleichstrommaschine wieder vom Netz. Lassen Sie die ASM
mit Nennspannung anlaufen. Schalten Sie die gleichsinnig umdrehende GM wieder an das
Netz und steigern Sie deren Drehzahl solange, bis Sie die synchrone Drehzahl der ASM erreicht
haben.
Messen Sie U0, P0, I0, cos ϕ0. Drehen Sie die Stelltrafos für die GM und die ASM wieder auf 0
Volt zurück und schalten beide Maschinen vom Netz.
Meßwerttabelle Leerlaufsversuch ASML in Y-Schaltung und als Kurzschlußläufer
I 0 U 0 P 0 cos j 0
4.2.4.1. Kurzschlußpunkt
Schalten Sie die GM so, daß die Drehrichtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der ASM ist.
Lassen Sie die GM mit kleiner Spannung (6 Volt) laufen. Schalten Sie die ASM an deren
Stelltrafo und erhohen Sie die Spannung in Abhängigkeit vom Ständerstrom bis auf einen Wert
des Ständerstroms von 14 A. Gehen Sie in 2 A-Schritten vor und lesen Sie dabei zügig UK, IK,
PK und cosϕK ab. Stellen Sie abschließend alle Trafos wieder auf 0 Volt und schalten Sie dann
alle Maschinen vom Netz.

Meßwerttabelle Leerlaufsversuch ASML in Y-Schaltung und als Kurzschlußläufer
I K U K P K cos j K
2 A
4 A
6 A
8 A
10 A
12 A
14 A
4.2.5. Messen Sie die Strangwiderstände der Ständerwicklung der ASM sowie den Widerstand der
Ankerwicklung der Gleichstrommaschine.
Meßwerttabelle Ermittlung der Wicklungswiderstände
4.3. Versuchsauswertung
R 1U R 1V R 1W R AG
4.3.1. Zeichnen Sie in einem Diagramm aus dem Versuch 4.2.1.: I 1 , P, cos ϕ 1ges , = f(M Pendel )!
4.3.2. Zeichnen Sie in einem Diagramm aus dem Versuch 4.2.2.: I 1 , P, cos ϕ 1ges , = f(M Pendel )!
4.3.3. Zeichnen Sie in einem weiteren Diagramm aus den Versuchen 4.2.1. bis 4.2.4. die Funktion n =
f(M Pendel ) sowie in einem weiteren Diagramm aus den oben genannten Versuchen die Funktion s
= f(M Pendel )!
4.3.4. Für die Versuche 4.2.1. und 4.2.2. ist der Verlauf von n = f(M mech ) und n = f(M Pendel ) grafisch
darzustellen und zu vergleichen! Die Wertetabelle für M mech ist anzugeben!
4.3.5. Erstellen Sie aus den Meßwerten der Versuche 4.2.0. und 4.2.5. das vollständige Kreisdiagramm
der Asynchronmaschine. Vermerken Sie in dem Diagramm die Nennpunkte der Maschine. Geben
Sie aus dem Kreisdiagramm die charakteristischen Werte (Drehzahl, Schlupf, mechanische Leistung,
Moment, Ständerstrom, cos ϕ) der ASM bei 2/3 und 3/2 Nenndrehmoment an! Ermitteln Sie
das Anlauf- sowie das Kippmoment und den Kippschlupf der ASM.
Hinweis: Umrechnung der Kurzschlußmeßergebnisse auf die Nennspannung:
U
I K = I K , Versuch , P P
U
Versuch
K = K, Versuch
4.3.6. Die Diagramme sind schriftlich zu diskutieren!
2
U
2 , M = M
U
Versuch
a Versuch
U
2
U
2
Versuch

5. Versuchseinrichtung
Als Versuchsobjekt steht ein Maschinensatz zur Verfügung, bestehend aus Drehstrom-Asynchronmaschine
Typ SMR 132 M4
U 1 = Δ/Y 220/380 V
U 2 = 160 V Y
I 1 = 15/8,7 A
I 2 = 15,5 A
P = 4,0 kW
n = 1440 min -1
cos ϕ = 0,84
M K /M N = 2,9
und Gleichstromgenerator Typ GPF p 5n
U = 220 V - 4 V
I = 22,7 A
P = 5,0 kW - 0,091 kW
n = 1500 min -1 - 15 min -1
sowie Tachogenerator Typ 1682.5
U = 100 V
I = 0,02 A
n = 1500 min-1
Weiterhin sind am Laborplatz ein Dreiphasen-Stelltransformator, ein Stroboscope sowie erforderliche
Meßgeräte und Widerstände vorhanden.
6. Literaturverzeichnis
6.1. Müller, G.: Elektrische Maschinen - Grundlagen, Aufbau und Wirkungsweise
Berlin: Verlag Technik 1989 (6. Auflage)
6.2. Müller, G.: Elektrische Maschinen - Betriebsverhalten rotierender elektrischer Maschinen
Berlin: Verlag Technik 1990 (2. Auflage)
6.3. Philippow, E.: Taschenbuch der Elektrotechnik Bd. 5
Berlin: Verlag Technik 1988 (8. Auflage)
6.4. Fischer, R.: Elektrische Maschinen
München, Wien: Carl Hanser Verlag 1989 (7. Auflage)
Springer - Verlag Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo 1987 (6.
Auflage)