Elektrische Maschinen-Schaltungen · Electrical Machines and Circuits
EMS 10
Was Sie in dieser Broschüre erwartet What you will find in this brochure Das Konzept Elektromaschinen-Ausbildung von LD DIDACTIC für den zukunftsweisenden Einsatz an Berufsschulen, an industriellen und staatlichen Bildungseinrichtungen sowie an technischen Hochschulen, Fachhochschulen und Universitäten Leicht zu handhabende, modulare Komplettsysteme mit kurzer Rüstzeit Alle Maschinen in 0,3 kW oder 1,0 kW Ausführung unter Berücksichtigung der aktuellen Lehrpläne für die Berufsausbildung Einsatz von modernsten Original-Industriemaschinen nach DIN 0530, Bauform B3, Schutzart IP 23/44 und IP 54, Isolationsklassen B und F Schutz von Mensch und Maschine durch integrierte Temperaturüberwachung aller Maschinen und konsequente Verwendung von Sicherheits-Experimentierkabeln Manuelles oder computerunterstütztes Experimentieren Erprobte Experimentierliteratur mit Lehreinheiten, Lernzielen, ausführlichen Aufgaben und detaillierten Lösungen
Montage eines 50 Hz Generatorläufers von SIEMENS mit 730 MVA Leistung und einem Gewicht von 2000 Tonnen (16 m Durchmesser), eingesetzt 1984 im Wasserkraftwerk Itaipú, Südamerika
The concept Training in the area of electrical machines from LD DIDACTIC for future-oriented instruction in vocational schools, industrial and government training facilities as well as technical colleges and universities Easy to operate, modularly-designed complete systems with short assembly times All of the machines are built in 0.3 kW or 1.0 kW models and are designed with current standard syllabus and training objectives taken into account Use of the most modern genuine industrial machines in accordance with German DIN 0530, model B3, protective class IP 23/44 and IP 54, Insulation classes B and F Protection afforded both people and the machine using integrated temperature monitoring of all machines and consistent use of safety connecting leads Manual or computer-assisted experimenting Tried and tested experiment literature with training units, objectives, detailed exercises and solutions
A 50 Hz, 730 MVA SIEMENS generator rotor weighting 2000 tons (16 meter diameter), put to use in 1984 in the hydro-electric power plant in Itaipú, South America
1860
Geschichte und Inhalt History and content
1830
1832 H. Pixii, Frankreich H. Pixii, France Der Gleichstrommotor The DC motor . . . . . . . . . . . .8
1872
Motor mit Ringwicklung und vierteiligem Stromwender, A Pacinotti · Motor with toroidal winding and four-pieces commutator
Der Trommelanker, F. v. HefnerAlteneck · The drum-rotor, F. v. Hefner-Alteneck Der Gleichstrommotor The DC motor . . . . . . . . . . . .8
Der Gleichstrommotor The DC motor . . . . . . . . . . . .8
1840 1850
1856 S. Varley, England S. Varley, United Kingdom Der Wechselstromtransformator The AC transformer . . . . . . .6
1860
1870
1866 Entdeckung des elektrodynamischen Prinzips, W. Siemens · Discovery of the electro-dynamic principle, W. Siemens Der Gleichstrommotor The DC motor . . . . . . . . . . . .8
2
1889
Die Mehrstrangwicklung, Galileo Ferraris und Nicola Tesla · The multiple winding, Galileo Ferraris and Nicola Tesla
Michael v. Dolivo-Dobrowolski Der Asynchronmotor The asynchronous motor . . . . . . . . . . . . . . . .14
Der Asynchronmotor The asynchronous motor . . . . . . . . . . . . . . . .14
1880
Der Drehstromtransformator The three-phase transformer .7
1900 1890
1887 F. A. Haselwander & Bradley Der Synchronmotor The synchronous motor . . .18
1901 Walzenläufer, Charles E. L. Brown Motor with drum armature, Charles E. L. Brown
Weitere Themen Further topics
1885
Der Gleichstromgenerator The DC generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 Die Wechselstrommaschine The AC machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Der Asynchrongenerator The asynchronous generator . . . . . . . . . . . .16 Der Synchrongenerator The synchronous generator . . . . . . . . . . . . .19 Die Mechatronik-Motoren The mechatronic motors . . . . . . . . . . . . . . . .20 Die Last- und Antriebsmaschinen The load and drive machines . . . . . . . . . . . .22 Die Softwarelösung The software solution . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Das Zubehör The accessories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 Die Ausstattung The equipment set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 Allgemeine Hinweise General Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Der Synchronmotor The synchronous motor . . .18
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Elektrische Maschinen-Schaltungen · Electrical Machines and Circuits
EMS 10
Unser Programm im Überblick Our Program - an Overview
You are holding the “EMS 10: Electrical Machines” system catalogue from LD DIDACTIC in your hands! In this catalogue we want to invite you to a fascinating journey through the world of electrical machines. Come along with us as we go from transformers to DC and AC machines and on to special machines, opening up for you the multitude of electromechanical power transformers. Based on the fundamentals acquired from “TPS 2.5: Electrical Machine Teaching Models”, the EMS 10 area focuses on investigating operating response and also covers aspects of the machine as it is used in drive technology dealt with in TPS 12.
Sie halten den Systemkatalog “EMS 10: Elektrische Maschinen” von LD DIDACTIC in Ihren Händen! In diesem Katalog wollen wir Sie zu einer faszinierenden Reise durch die Welt der elektrischen Maschinen einladen. Begleiten Sie uns, wenn wir Ihnen vom Transformator über Gleich- und Wechselstrommaschinen bis hin zu Mechatronik Motoren die Vielfalt der elektromechanischen Energieumformer eröffnen. Auf den Grundlagen von “TPS 2.5: Elektrolehrmaschinen” aufbauend, widmet sich der Bereich EMS 10 der Untersuchung des Betriebsverhaltens und verweist nicht zuletzt auf den Einsatz der Maschine in der Antriebstechnik in TPS 12. Das Elektromaschinen-Labor wird zunehmend in Klassenräumen verwirklicht, die für die Untersuchung von 15 kW Maschinensätzen nicht infrage kommen. Deshalb werden kompakte, komplette und gleichzeitig flexible Systeme benötigt, die den Einsatz von Originalindustriemaschinen im Klassenraum gestatten. Wir wollen Ihnen Komplettsysteme sowie Einzelkomponenten der 0,3 kW und 1,0 kW Leistungsklasse vorstellen, mit denen Sie Ihre Ideen im Bereich der Elektromaschinen-Ausbildung realisieren können. Zögern Sie nicht, LD DIDACTIC zu kontaktieren, wenn Sie Detailinformationen einzelner Geräte benötigen. Denn LD DIDACTIC macht die elektrische Maschine transparent!
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The Electrical Machine laboratory is increasingly being found in the classroom where the investigation of 15 kW machine sets is simply out of the question. For that reason compact, complete and at the same time flexible systems are needed which permit the use of genuine industrial machines in the classroom. We would like to present to you complete systems as well as individual components in 0.3 kW and 1.0 kW power classes with which you can realise your ideas in the area of electrical machine training and education. If you need more detailed information on any of the individual pieces of equipment do not hesitate to contact us at LD DIDACTIC. This is because LD DIDACTIC lifts the veil from electrical machines!
EMS 10.1.1 Einphasentransformator 0,3 kW Single-phase transformer 0.3 kW EMS 10.1.2 Einphasentransformator 1,0 kW EMS 10.1
Single-phase Transformer 1.0 kW
Transformatoren Transformers
EMS 10.1.3 Drehstromtransformator 0,3 kW Three-phase Transformer 0.3 kW EMS 10.1.4 Drehstromtransformator 1,0 kW Three-phase Transformer 1.0 kW EMS 10.2.1 Gleichstrommaschine 0,3 kW
EMS 10.2
DC Machine 0.3 kW
Gleichstrommaschinen DC Machines
EMS 10.2.2 Gleichstrommaschine 1,0 kW DC Machine 1.0 kW
EMS 10
EMS 10.3.1
Elektrische Maschinen Electrical Machines
Wechselstrommaschine 0,3 kW EMS 10.3
AC Machine 0.3 kW
Wechselstrommaschinen AC Machines
EMS 10.3.2 Wechselstrommaschine 1,0 kW AC Machine 1.0 kW
EMS 10.4.1.1 Asynchronmaschine 0,3 kW
EMS 10.4.1 Asynchronous Machine 0.3 kW Asynchronmaschinen Asynchronous Machines
EMS 10.4.1.2 Asynchronmaschine 1,0 kW
EMS 10.4
Asynchronous Machine 1.0 kW
Drehstrommaschinen EMS 10.4.2.1
Three-phase Machines
Synchronmaschine 0,3 kW EMS 10.4.2 Synchronous Machine 0.3 kW Synchronmaschinen Synchronous Machines
EMS 10.4.2.2 Synchronmaschine 1,0 kW
EMS 10.5.1 Synchronous Machine 1.0 kW AC-Servomotor 0,3 kW EMS 10.5
AC Servo Motor 0.3 kW
Mechatronik-Motoren Mechatronic Motors
EMS 10.5.2.1 Frequenzumrichtermotor 0,3 kW
EMS 10.5.2 Motor with FCC 0.3 kW Frequenzumrichtermotor Motor with FCC
EMS 10.5.2.2 Frequenzumrichtermotor 1,0 kW Motor with FCC 1.0 kW
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Transformatoren · Transformers
EMS 10.1
Wechsel- und Drehstromtransformatoren Single- and Three-phase Transformers
Bestimmung des Kapp’schen Dreiecks Recording the Kapp triangle
A machine that does not rotate! The physics of the transformer make it an electrical machine albeit one that does not rotate. Transformers convert low electrical voltages – low and extra-low voltages – into medium and high voltages and vice versa. They are used anywhere from the mVA range right up to several MVA.
Eine Maschine, die sich nicht dreht! Der Transformator gehört von seiner Physik her zu den elektrischen Maschinen, wenngleich nicht zu den rotierenden. Transformatoren wandeln kleine elektrische Spannungen (Klein- und Niederspannungen) in große (Mittel- und Hochspannungen) um sowie umgekehrt. Im Einsatz sind sie von wenigen mVA bis hin zu einigen MVA .
Gebräuchliche Schaltungen von Drehstromtransformatoren. Auswahl aus VDE 0532 Standard circuits of three-phase transformers. A selection from German VDE 0532
LD DIDACTIC bietet ein weites Produktspektrum sowohl für Wechsel- als auch für Drehstromtransformatoren im Niederspannungsbereich. Diverse Sonderausführungen - Spar-, Scott- oder Ringkerntransformatoren - runden das Angebot ab. Aufbauend auf den physikalischen Grundlagen des Induktionsgesetzes wird in der Experimentierliteratur das Ein- und Ausschalten sowie das Betriebsverhalten im Normal- und Sonderfall (Leerlauf und Kurzschluss) eingehend untersucht. Zur Durchführung der Experimente stehen die Transformatoren in den Leistungsklassen 0,3 kW und 1,0 kW zur Verfügung. Seien Sie dabei, wenn LD DIDACTIC die ungewöhnlichste aller elektrischen Maschinen didaktisch präsentiert!
Erläuterung der Schaltung Dy 5 An elaboration of the circuit Dy5
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LD DIDACTIC offers a broad product range for both AC as well as three-phase transformers in the extra-low voltage range. Diverse special models – autotransformers, Scott transformers or toroidal transformers round off our offer. Starting with the physical fundamentals of the law of induction, the experiment literature investigates in depth onand-off switching as well as operating responses in normal and special operating states (no-load and short-circuit). There are transformers in the power classes 0.3 kW and 1.0 kW available to perform the experiments. Don’t be left out when LD DIDACTIC gives a didactic presentation of the most unusual of all the electrical machines.
Verzerrung des Magnetisierungsstroms infolge der Eisensättigung
Topics · Themen
Distortion in the magnetisation current resulting from the saturation of iron
Belastungskennlinien U2 = ƒ( I2 ) bei U1 = konst. für ϕκ = 63,5° Load characteristics U2 = ƒ( I2 ) bei U1 = const. for ϕκ = 63.5°
Einphasentransformator Leerlauf, Kurzschluss und Belastung Gegeninduktivität, magnetische Kopplung und Streuung Verluste, Spannungsänderung und Wirkungsgrad Drehstromtransformator Schaltungen und Schaltgruppen Parallelbetrieb Spannungsgleichungen und Ersatzstromkreis Leerlauf, Kurzschluss und Belastung Single-phase transformer No-load, short-circuit and load mutual inductance, magnetic coupling and control power dissipation, voltage change and efficiency Three-phase transformer Circuits and connection symbols parallel operation voltage equations and equivalent circuit no-load, short-circuit and load
Untersuchung des Rush-Effektes beim Drehstromtransformator Investigation of the Rush effect in a three-phase transformer
EMS 10.1 Maschine
Machine
0,3 kW
1-Ph.-Trenntransformator 1-Ph.-Ringkern-Transformator 1-Ph.-Spar-Transformator Scott Transformator 3-Ph.-Trenntransformator
1-Phase transformer 1-Phase-toroidal core transfomer 1-Phase-auto transformer Scott transformer 3-Phase transformer
73397 73398 73399 73393 73390
1,0 kW
73397 73398 73399 73393 73391
Drehstrom-Öltransformator 100 kV für 40 MVA mit Radiatoren, betrieben von RWE Energie als Umspanntransformator Three-phase oil transformer 100 kV for 40 MVA with radiators, Installations from RWE Energie operating as transformer substations
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Gleichstrommaschinen · DC Machines
EMS 10.2
Gleichstrommotoren · DC Motors
0,3 kW Verbundmaschine: Aufnahme der ErregerstromDrehzahl-Kennlinie 0.3 kW compound-wound machine: recording the excitercurrent-speed characteristic
100 years and one iota quieter!
100 Jahre und ein bisschen leise! Obwohl die Gleichstrommaschine in den letzten Jahren von der frequenzumrichtergespeisten Asynchronmaschine Konkurrenz erhalten hat, wird sie noch immer in einigen Gebieten der Antriebstechnik bevorzugt eingesetzt. Bei Schwerlastanlauf, im Steinbrecher- oder Zementwerkeinsatz sowie in Eisenhüttenanlagen sind Gleichstrommotoren unverzichtbar. Ihre Fähigkeit, hohe Drehmomentspitzen abzufangen sowie ihre über weite Bereiche linear verlaufende Drehzahlcharakteristik zeichnen sie dabei aus. Ebenso kommen diese Maschinen noch im Kleinmotorenbereich vor, wenn nur Gleichstromversorgungen zur Verfügung stehen (z. B. Kfz).
Schaltung der Erregerwicklung von Gleichstrommaschinen a) Nebenschlussmaschine, b) Reihenschlussmaschine, c) Verbundmaschine, d) fremderregte Maschine Exciter winding circuit for DC machines a) Shunt-wound machine, b) Series-wound machine, c) Compound-wound machine, d) separately-excited machine
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LD DIDACTIC bietet die gesamte Bandbreite der Gleichstrommaschinen - Neben-, Reihen- sowie Doppelschlussmaschinen - in den Leistungsklassen 0,3 kW und 1,0 kW an. Modular aufgebaut wird in den Experimenten besonderer Wert auf die Vermittlung von Grundlagen rotierender Maschinen gelegt. Anlauf- bzw. Betriebsschaltungen und -hilfsmittel sowie die Bestimmung der mechanischen und elektrischen Kennlinien runden die Aufgabenstellungen ab. In TPS 12.3: “Gleichstromantriebe” wird die Gleichstrommaschine am Gleichrichter betrieben. Weiterführend wird dort ihr Verhalten bei Strom- und Drehzahlregelung untersucht.
Although recently the DC machine has been getting more and more competition from asynchronous machines fed by frequency converters, it is still the machine of preference in some areas of drive technology. Whether it be for high-inertia starting, use in stonecrushers or cement works or in ironworks, the DC motors are indispensable. Their ability to handle high peaks in torque as well as the linearity of their speed characteristics over a broad range are areas where they excel. These machines can also still be found in the small motor range when there is only DC power available (e.g. automotive). LD DIDACTIC offers the entire spectrum of DC machines – shunt-wound, series-wound as well as compound-wound machines – in the power classes 0.3 kW and 1.0 kW. With its modular design there is a particular emphasis placed on conveying the fundamentals of rotating machines. Start up and operating circuits and auxiliary mechanisms as well as the determination of the mechanical and electrical characteristics complete the exercises. In TPS 12.3 “DC Drives” the DC machine is operated via a rectifier. Further investigations are made on its response to automatic current and speed control.
Betriebsdiagramm eines drehzahlstellbaren Gleichstrommotors Feldschwächkennlinie eines Gleichstrom-Nebenschlussmotors
Operating diagram of a speed-variable DC motor
Topics · Themen
Field-shunt characteristic of a DC shunt-wound machine
Grundlagen Aufbau und Wirkungsweise Wirkung des Kommutators Ankerrückwirkung und Kommutierung Nebenschlussmaschine Betrieb mit konstanter Drehzahl Selbsterregungsvorgang Strom-Spannungs-Kennlinien Betrieb mit konstanter Spannung, Betriebsverhalten,Kennlinien von Motoren, Lastkennlinien, Möglichkeiten der Drehzahlstellung und der Lasteinstellung Anlassen und Bremsen Energieumsatz
Reihenschlussmaschine Betrieb mit konstanter Spannung Möglichkeiten der Drehzahlstellung Anlassen und Bremsen Energieumsatz
Fundamentals Design and function how the commutator works armature reaction and commutation Shunt-wound machine Operation with constant rotation speed self-excitation process current-voltage characteristics Operation with constant voltage, operating response, characteristics of motors, load characteristics, possibilities of speed adjustment and load setting starting and braking energy conversion
1,0 kW Verbundmaschine: Aufnahme der Bertriebskennlinien mit CASSY-S und PC 1.0 kW compound-wound machine: recording the operating characteristics with CASSY-S and PC
Series-wound machine Operation with constant voltage possibilities of speed adjustment starting and braking energy conversion
EMS 10.2 Maschine
Machine
0,3 kW
Nebenschlussmaschine Reihenschlussmaschine Verbundmaschine Universalmotor
Shunt-wound machine Series-wound machine Compound-wound machine Universal Motor
73191 73192 73186 73200
1,0 kW
73261 73262 73260 73270 Funkenbildung zwischen Bürsten und Kommutator Sparking between the carbon brushes and the commutator
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Gleichstrommaschinen · DC Machines
EMS 10.2
Gleichstromgeneratoren · DC Generators
0,3 kW Nebenschlussmaschine als Generator: Untersuchung der Selbsterregung 0.3 kW shunt-wound machine as generator: investigation of self-excitation
Generating electricity like Thomas Alva Edison did... The DC generator graphically demonstrates the practical application of the physical principle of electromagnetic induction. Although it is now only rarely seen, it helps convey essential information needed to understand how electrical machines operate in general. The conversion of mechanical into electrical energy and the required auxiliary energy, energy conversion and efficiency as well as typical machine components (e.g. commutators, commutating poles) are examined in the comprehensive experiment literature. Wie Thomas Alva Edison Strom erzeugte... Der DC Generator veranschaulicht die Anwendung des physikalischen Prinzips der elektromagnetischen Induktion in der Praxis. Wenngleich er heute kaum noch zu finden ist, vermittelt er wesentliche Kenntnisse für das Verständnis der elektrischen Maschinen im Allgemeinen. Die Umsetzung von mechanischer in elektrische Energie und die dafür benötigten Hilfsenergien, Energieumsatz und Wirkungsgrad sowie maschinentypische Bauteile (z. B. Kommutator, Wendepole) werden in der umfangreichen Experimentierliteratur untersucht.
Schaltung des Nebenschlussgenerators Circuit of the shunt-wound generator
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Angetrieben von einer Drehstrom-Pendelmaschine (0,3 kW oder 1 kW) bzw. einer DC-Pendelmaschine (1,0 kW Maschinenklasse) können typische Betriebsuntersuchungen an den verschiedenen DCGeneratortypen – selbst- oder fremderregt – durchgeführt werden und das sowohl herkömmlich als auch computerunterstützt. Die Steuergeräte der Drehstrom-Pendelmaschinen sind hierfür mit einer PC-Schnittstelle ausgerüstet, die 1,0 kW DC-Pendelmaschine kommuniziert via CASSY mit dem Computer.
Driven by the AC pendulum machine (0.3 kW or 1 kW) or the DC pendulum machine (1.0 kW) typical investigations of operating conditions can be performed on the various generator types – self-starting or externally excited – both conventionally and with computer-support. For that reason the control units of the AC pendulum machines are equipped with a PC interface while the 1.0 kW DC pendulum machine can communicate with the computer via CASSY.
Drehzahl-DrehmomentKennlinie n = ƒ(M) der Nebenschlussmaschine Rotation speed-torque characteristic n = ƒ(M)) of the shunt-wound machine
Selbsterregungsvorgang des Nebenschlussgenerators
Topics · Themen
Self-excitation process of an shunt-wound generator
Grundlagen der Gleichspannungserzeugung Aufbau und Wirkungsweise Kennlinien von Generatoren Leerlaufkennlinie Selbsterregung Belastungskennlinien Arten von Gleichspannungsgeneratoren Nebenschlussgenerator Reihenschlussgenerator Belastung des Generators Energieumsatz Leistungsbilanz Fundamentals of DC voltage generation design and function characteristics of generators no-load characteristics self-excitation load characteristics types of DC voltage generators shunt-wound generator series-wound generator generators under load energy conversion power balance
1,0 kW Verbundmaschine als Generator: Aufnahme der Betriebs-Kennlinien 1.0 kW compound-wound machine as generator: recording the operating characteristics
EMS 10.2 Maschine
Machine
0,3 kW
Nebenschlussmaschine Reihenschlussmaschine Verbundmaschine
Shunt-wound machine Series-wound machine Compound-wound machine
73191 73192 73186
1,0 kW
73261 73232 73260
Gleichstrommaschine (um 1900) von Thomas Alva Edison, Edison Museum, US-Staat Florida DC machine as built by Thomas Alva Edison (around 1900), Edison Museum in Florida, USA
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Einphasen Induktionsmaschinen · Single-Phase Machines
EMS 10.3
Wechselstrommaschinen · AC Machines
0,3 kW Kondensatormotor: Aufnahme der BelastungsKennlinien mit PC 0.3 kW capacitor motor: recording of the load characteristics with the PC
The drill for thick and thin...
Für Dünn- und Dickbrettbohrer...
Einphasen-Asynchronmaschine mit Hilfsstrang a) Hauptstrang b) Hilfsstrang Single-phase asynchronous machine with auxiliary winding a) primary winding b) auxiliary winding
Die Einphasen-Asynchronmaschine verliert zunehmend an Bedeutung, seitdem der nahezu verschleißfreie, frequenzumrichtergespeiste Käfigläufermotor in Massen preiswert zur Verfügung steht. Bei kleinen Leistungsklassen – z. B. als Waschmaschinenantrieb – kommt der "echte" Wechselstrommotor daher immer seltener zum Einsatz, als wechselstromgespeister Universalmotor findet er jedoch weiterhin Verwendung im Bereich sehr kleiner Leistungen, wie z.B. im Haartrockner oder in der Bohrmaschine. Dennoch ist er zum Verständnis einiger Betriebseigenschaften der Induktionsmaschinen von Bedeutung. LD DIDACTIC bietet eine vielfältige Produktpalette von Wechselstrommotoren an, deren Aufbau, Anschluss an das Wechselstromnetz sowie Anlauf- und Betriebsverhalten in der ausführlichen Experimentierliteratur beschrieben werden. Mit unserem Programm legen Sie den Grundstein für die zukunftsorientierte Elektromaschinen-Ausbildung!
Zeigerdiagramm eines Kondensatormotors Vector diagram of a capacitor motor
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The single-phase asynchronous machine has been losing importance ever since the nearly wear-free squirrel-cage motor with frequencyconverter feed has been available in mass and at low cost. In low power classes – e.g. as a washing machine drive – the “real” AC motor is being used less and less but as an AC-fed universal motor it is still finding use particularly in the area of very low power categories, for example, in hair dryers or drills. Nevertheless, it is of vital importance for the understanding of some operating characteristics of induction machines. LD DIDACTIC offers a diverse product range of AC motors whose design, connection to an AC power mains as well as starting and operating response are described in detail in the extensive experiment literature. With our program you are laying the foundation for a future-oriented training in electrical machines.
Drehmomentkennlinie ME eines reinen Einphasenmotors Kennlinien n = f(M) des Einphasen-Reihenschlussmotors für unterschiedliche Klemmenspannungen U
Torque characteristic ME of a pure single-phase motor
Topics · Themen
Characteristics n = f(M) of the single-phase serieswound motor for various terminal voltages U
Motor mit Kondensator-Hilfsphase Aufbau und Wirkungsweise Kondensator-Hilfsphase Anlaufkondensator Betriebskondensator Anlaufverhalten Stromrelais Fliehkraftschalter Belastungskennlinien Steinmetz-Schaltung
Motor mit Widerstands-Hilfsphase Aufbau und Wirkungsweise Anlaufverhalten Stromrelais Fliehkraftschalter Belastungskennlinien Universalmotor Aufbau und Wirkungsweise Betrieb am Wechselstromnetz Hochlauf Belastungskennlinien Repulsionsmotor Aufbau und Wirkungsweise Hochlauf Einfluss der Bürstenstellung auf das Betriebsverhalten
Motor with capacitor auxiliary winding Design and function capacitor auxiliary winding starting capacitor operating capacitor starting response current relay centrifugal switch load characteristics Steinmetz circuit
Motor with auxiliary starting winding Design and function starting response current relay centrifugal switch load characteristics Universal motor Design and function operation on an AC mains run-up load characteristics
Elektroantrieb eines Überlaufschiebers Electric drive of an overflow gate
Repulsion motor Design and function run-up influence of the carbon brush setting on the operating response
EMS 10.3 Maschine
Machine
0,3 kW
Universalmotor Repulsionsmotor Hilfsphasenmotor R Kondensatormotor R Hilfsphasenmotor F Kondensatormotor F
Universal motor Repulsion motor Bifilar wound motor R Capacitor motor R Bifilar wound motor F Capacitor motor F
73200 73202 73203 73204 73205 73206
1,0 kW
73270 73272 73273 73274 73275 73276
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Asynchronmaschinen · Asynchronous Machines
EMS 10.4.1
Aysnchronmotoren · Asynchronous Motors
0,3 kW Käfigläufermotor mit Stern-Dreieck-Anlaufschaltung 0.3 kW squirrel-cage motor with star-delta start-up circuit
Simplicity is always good! The asynchronous machine is the machine of the future! Especially the low-maintenance squirrel-cage motor with frequency-converter feed continues to make inroads into the application areas of DC and AC machines. With this degree of manipulation the asynchronous machine can be used in all power classes from small washing machine motors up to roller drives. They are characterised by their linear rotation Das Gute ist immer einfach! speed/torque responses in the proximity of Die Asynchronmaschine ist die Maschine der Zukunft! Besonders der their nominal operating point as well as its frequenzumrichtergespeiste, wartungsarme Käfigläufermotor ersetzt excellent flexibility through constructive in zunehmendem Maße die Gleichstrom- sowie die Wechselstrom- measures. maschine. Derart manipulierbar wird die Asynchronmaschine in allen LD DIDACTIC offers the standard slip-ring Leistungsklassen eingesetzt, vom kleinen Waschmaschinenmotor bis and squirrel-cage motor models and also hin zum Walzantrieb. Sie ist durch ihr lineares Drehzahl-/ Drehmo- special types such as Dahlander motors or mentenverhalten um den Nennbetriebspunkt sowie dessen gute motors with separate windings in the 0.3 kW Beeinflussbarkeit durch konstruktive Maßnahmen gekennzeichnet. and 1.0 kW power classes. Experiments LD DIDACTIC bietet die Standardmodelle Schleifringläufermotor und Käfigläufermotor an, darüber hinaus aber auch Sonderbauformen wie Dahlandermotoren oder Motoren mit getrennten Wicklungen in den Leistungsklassen 0,3 kW und 1,0 kW. Versuche zum Einschalten und Anlassen sowie dem Hochlauf solcher Maschinen werden in der Experimentierliteratur - didaktisch aufbereitet – ebenso behandelt, wie die manuelle oder computerunterstützte Aufnahme der Betriebskennlinien und der Stromortskurve.
involving switch-on and start-up as well as runup of these machine are didactically prepared and covered in the experiment literature. The manual or computer-assisted recording of the operating characteristics and current locus curves are also dealt with.
In conjunction with a drive machine (AC pendulum machine 0.3 kW or 1.0 kW) the In Verbindung mit einer Antriebsmaschine (Drehstrom-Pendelmaschi- characteristics can be recorded in the 1st and 3rd operating quadrants for motor operation. ne 0,3 kW bzw. 1,0 kW) können die Kennlinien in den motorischen The asynchronous machine with frequencyBetriebsquadranten I und III aufgenommen werden. Die frequenzumrichtergespeiste Asynchronmaschine und deren Be- converter feed and its operating response is triebsverhalten wird weiterführend im Themenbereich “Drehstroman- dealt with in greater depth in the topic area “Three-phase Drives” (TPS 12.4). triebe” (TPS 12.4) behandelt.
Kreisdiagramm des Ständerstroms Drehmoment- und Stromverlauf einer Asynchronmaschine in Abhängigkeit von der Drehzahl Torque and current characteristic of an asynchronous machine as a function of the speed
Aufbau und Wirkungsweise Betriebskennlinien Anfahren Schleifringläufer Stromverdrängungsläufer Stern/Dreieck-Einschaltung Einschaltungen über Anlasstransformator Kusa-Schaltung Bremsen Gegenstrombremsung Gleichstrombremsung Senkbremsschaltung Leistungsbilanz der idealen Drehfeldmaschine Leistungsfluss Ortskurve (Heyland-Kreis) Leerlaufversuch Kurzschlussversuch Drehzahlstellbare Asynchronmotoren Polumschaltung Dahlanderschaltung Drehzahlstellung durch Schlupfänderung Schleifringläufer
1,0 kW Schleifringläufermotor mit Anlaufwiderständen
EMS 10.4.1
1.0 kW slip-ring motor with starting resistors
Maschine
Machine
Käfigläufermotor 400/690V Käfigläufermotor D Käfigläufermotor GW Schleifringläufermotor Multifunktionsmaschine Käfigläufermotor 230/400 V
Squirrel-cage motor 400/690V Squirrel-cage motor D Squirrel-cage motor SW Slip-ring motor Multifunction machine Squirrel-cage motor 230/400 V
0,3 kW
73211 73224 73226 73233 73228 732104
“ICE2” der DB AG, Triebkopf der Baureihe 402 mit 4800 kW Antriebsleistung “ICE2” of the DB AG (German Rail System), driving unit of a rail motor set of the 402 series with 4800 kW
1,0 kW
73281 73294 73296 73303 73298 732804
Topics
Themen
Diagram of the stator current
Design and function operating response start-up slip-ring rotor deep-bar squirrel-cage motor star/delta switch-on switch-on via starting transformers short-circuit smooth-starting circuit (KUSA) braking braking by reversal DC braking counter-torque lowering circuits power balance of the ideal rotating field machines power flux locus curve (Heyland circle) no-load experiment short-circuit experiment speed-variable asynchronous motors pole reversing circuit Dahlander circuit speed setting by means of slip regulation slip-ring rotor
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Asynchronmaschinen · Asynchronous Machines
EMS 10.4.1
Asynchrongeneratoren Asynchronous Generators
0,3 kW Scheifringläufer: Kennlinien-Aufnahme im Vier-Quadranten-Betrieb mit PC 0.3 kW motor with slip-ring rotor: characteristics recording in four-quadrant operation with PC
Born to be wild! The asynchronous machine is not only used as a motor but also as a generator of medium power (up to 2.5 MW). Such generators, primarily used in wind power stations, are generators of electrical energy which function without needing additional auxiliary DC voltage power. Characteristics can be recorded in the 2nd and 4th operating quadrants for generator operation in conjunction with a drive machine (e.g. AC pendulum machine in the 0.3kW or 1kW, DC pendulum machine in the 1.0 kW power class). Measurements of energy demand as well as efficiency round off the experiments Born to be wild!
described in the literature.
Die Asynchronmaschine wird nicht nur als Motor sondern auch als
As a supplement to these experiments the
Generator kleiner Leistung (bis 2,5 MW) eingesetzt. Solche Genera- asynchronous machine can be investigated in toren, wie sie in Windkraftanlagen überwiegend zum Einsatz kom- the “braking” modus. The electromechanical men, sind Erzeuger elektrischer Energie, die ohne zusätzliche Gleich- principle which this is based on – the so-called spannungs-Hilfsenergie auskommen. In Verbindung mit einer “dynamic lowering circuit” – is still being used Antriebsmaschine ( Drehstrom-Pendelmaschine 0,3 kW bzw. 1 kW, in hoisting gear. By supplementing all this with DC-Pendelmaschine 1,0 kW) können die Kennlinien in den generato- computer-assisted measurements the entire rischen Betriebsquadranten II und IV aufgenommen werden. Ener- system lives up to the requirements made of giemengenmessung sowie Wirkungsgradbestimmung runden die in modern electrical machine laboratory. der Experimentierliteratur beschriebenen Versuche ab.
Have a look for yourself – LD DIDACTIC will
Ebenso kann ergänzend die Asynchronmaschine in der Betriebsart make the world of asynchronous machines “Bremse” untersucht werden. Das zugrunde liegende elektromecha- clear! nische Prinzip - die sogenannte “Senkbremsschaltung” - kommt immer noch bei Hebezeugen zum Einsatz. Durch computerunterstützte Messwerterfassung wird das Gesamtsystem dem Anspruch des modernen Elektromaschinen-Labors gerecht. Überzeugen Sie sich selbst: LD DIDACTIC macht die AsynchronSchaltung zur Schlupfänderung Circuit for slip regulation
maschine transparent!
Bremsbereiche in der Ortskurve des Ständerstroms Kennlinien von Senkbremsschaltungen
Topics · Themen
Braking ranges in the locus curve of the stator current
Characteristics of the counter-torque lowering circuits
Aufbau und Wirkungsweise Grundlagen des 3-Phasen-Generators Betriebskennlinien Generatorschlupf Selbsterregung des Asynchrongenerators Stromortskurve Spannungshaltung Einsatzgebiete Betrieb am starren Netz Inselbetrieb Leistungsbilanz Design and function fundamentals of the 3-phase generator operating characteristics generator slip self-excitation of the asynchronous generator current locus curve voltage stability area of application operation on a constant-voltage constant-frequency system stand-alone operation power balance 1,0 kW Käfigläufer: Aufnahme der Stromortskurve mit CASSY-S und PC 1.0 kW squirrel-cage motor: Recording of the current locus curve with CASSY-S and PC
EMS 10.4.1 Maschine
Machine
Käfigläufermotor 400/690V Käfigläufermotor D Käfigläufermotor GW Schleifringläufermotor Multifunktionsmaschine Käfigläufermotor 230/400V
Squirrel-cage motor 400/690V Squirrel-cage motor D Squirrel-cage motor SW Slip-ring motor Multifunction machine Squirrel-cage Motor 230/400V
0,3 kW
73211 73224 73226 73233 73228 732104
1,0 kW
73281 73294 73296 73303 73298 732804
600 kW NORDEX-Windkraftanlage in Sechtem, betrieben von RWE Energie mit einer Jahresgesamtleistung von 900000 kWh 600 kW wind power station in Sechtem built by NORDEX with an annual power output of 900000 kWh, operated by RWE Energie
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Sychronmaschinen · Synchronous Machines
EMS 10.4.2
Synchronmotoren und -generatoren Synchronous Motors and -Generators
0,3 kW Synchronmotor: Hochlauf und Netzsynchronisation 0.3 kW synchronous motor: run-up and mains synchronisation
Don’t give in!
Nur nicht nachgeben!
a)
b)
Synchronisiereinrichtungen, a) Dunkelschaltung b) Zeigerdiagramm für Dunkelschaltung Synchronisation mechanisms a) synchronising dark-method b) vector diagram for synchronising dark-method
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Zu den Drehstrommaschinen zählt auch die Synchronmaschine. Im Gegensatz zur Asynchronmaschine läuft sie mit konstanter, nur von der Frequenz des Drehfeldes abhängigen Drehzahl, die somit nicht vom Lastmoment beeinflusst wird. Neben dem Einsatz als Motor – z. B. bei Förderbändern, Textilmaschinen, Papier- und anderen Wickelmaschinen – wird sie als sogenannter “Phasenschieber” betrieben. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass sie sowohl induktive als auch kapazitive Blindleistung aus dem speisenden Netz aufnehmen kann. Deshalb wird sie gerne benutzt, um bspw. anstelle von großen Kondensatorbatterien induktive Blindleistung – wie sie z. B. beim Betrieb von Elektromotoren entsteht - zu kompensieren. Das eigentliche Einsatzgebiet der Synchronmaschine ist jedoch der Generatorbetrieb. Vom kleinen Wellengenerator einer Schiffsenergieversorgung (einige kW) bis hin zum wasserstoffgekühlten Kraftwerksgenerator (einige MW) findet sie heute ihre Anwendung. Untersucht werden Hochlauf, Erregung sowie Wirkungsgrad ebenso wie unterschiedliche Formen der Belastung. Als Antriebsmaschine kommen dabei die Drehstrom-Pendelmaschine in der 0,3 kW Maschinenklasse bzw. die DC-Pendelmaschine in der 1,0 kW Maschinenklasse zum Einsatz. Interessant ist in diesem Zusammenhang auch die Thematik “Kraftwerksregelung”, die weiterführend im Gebiet TPS 11: “Elektrische Energietechnik” behandelt wird.
Three-phase machines also include synchronous machines. In contrast to asynchronous machines they run at constant speed and are dependent solely on the frequency of the revolving field. Thus they are independent of the load torque. Besides being operated as a motor – e.g. conveyor belts, textile machines, paper and other winding or reeling machines – it is also used as a socalled “phase-shifter”. Here the effect is exploited that both inductive as well as capacitive reactance can be tapped from the mains feed. For that reason it is used instead of large capacitors to compensate for inductive reactance – as it arises, for example, when machines are in operation. However, the area where synchronous machines are really used is generator operation. They are used today anywhere from the small shaft generators of a ship’s power supply (several kW) up to the hydrogen-cooled power generators (several MW). Investigations are undertaken on run-up, excitation as well as efficiency and the various types of load. As drive machines you can use the AC pendulum machine for the 0.3 kW power class or the DC pendulum machine for the 1.0 kW class. Also of interest in this context is the topic of “power station control” which is dealt with in the subject area TPS 11 “Electrical Power Engineering”.
Betrieb am starren Netz, Zeigerdiagramme bei Wirklast a) Generatorbetrieb, b) Motorbetrieb
a)
b)
Operation on the constant-voltage constant frequency system, vector diagrams for activepower load a) generator operation, b) motor operation
Steuerkennlinien der Synchronmaschine (V-Kurven)
Topics · Themen
Control characteristics of the synchronous machine (V-curves)
Synchronmotor Voll- und Schenkelpolläufer Spannungsgleichungen, Ersatzstromkreis und Zeigerdiagramm Leerlauf und dreipoliger Dauerkurzschluss Ortskurven und Steuerkennlinien Drehmoment und Belastung Potierdreieck und Ankerrückwirkung Synchronisieren und Parallelschalten Anlaufverfahren für Synchronmotoren Steuerung der Blindleistung Synchrongenerator Spannungserzeugung Erregung der Synchronmaschine Betriebsverhalten Ankerstrom und Drehmoment, Bremsbetrieb und Ortskurven Anlauf und Synchronisieren Einphasengenerator
Synchronous motor Non-salient pole and salient pole rotor voltage equations equivalent circuit diagram and vector diagram no-load and three-pole sustained short-circuit locus curves and control characteristics torque and load Potier reactance triangle and armature reaction synchronisation and parallel switching starting response for synchronous motors control of the reactance
1,0 kW Synchrongenerator: Aufnahme der V-Kurven 1.0 kW synchronous generator: recording the V-curves
Synchronous generator voltage generation excitation of the synchronous machine operating response armature current and torque, braking operation and locus curve starting and synchronisation single-phase generator
EMS 10.4.2 Maschine
Machine
0,3 kW
Synchronmschine SP Synchronmaschine VP Reluktanzmotor
Synchronous machine SP Synchronous machine SC Reluctance Motor
73228 73237 73245
1,0 kW
73306 73307 73315
Wartungsarbeiten am Stator eines 1344 MW Synchrongenerators, betrieben seit 1984 im KKW Gundremmingen von RWE Energie Maintenance work on the stator of a MW synchronous generator at the nuclear power plant in Gundremmingen (Germany) by RWE Energie
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Spezielle Drehfeldmaschinen · Special Three-Phase Maschines
EMS 10.5
Mechatronik-Motoren Mechatronic Motors
0,3 kW AC-Servomotor: Aufnahme der Belastungskennlinien mit PC bei Sinuskommutierung 0.3 kW AC servo motor: recording the load characteristics with PC for sinusoidal-type commutation
The future has begun!
Die Zukunft hat begonnen!
Was ist ist das, das, ein Die Antwort Antwort ist ist einfach: einfach:ein ein Was ein Mechatronik-Motor? Mechatronik-Motor? Die Motor, der derininBereichen Bereichen Automatisierung eingesetzt wird. Motor, derder Automatisierung eingesetzt wird. Hier wird Funktionsprinzip sondern Hier also wird nicht also nach nichtdem nachphysikalischen dem physikalischen Funktionsprinzip nach der nach Verwendung klassifiziert.klassifiziert. sondern der Verwendung Aus dem Bereich der Synchronmaschinen seien hier der ACAus dem Bereich der Synchronmaschinen seien hier der AC-ServoServomotor und aus dem Bereich der Asynchronmaschinen der motor und aus dem Bereich der Asynchronmaschinen der FrequenzFrequenzumrichtermotor erwähnt. Beide Typen werden mit umrichtermotor erwähnt. Beide Typen werden mit kleinen bis mittlekleinen bis mittleren Leistungen z. B. für Positionieraufgaben ren Leistungen z. B. für Positionieraufgaben eingesetzt und benötigen eingesetzteine und benötigen zwingend eine Leistungselektronikzwingend Leistungselektronik-Komponente zur Ansteuerung. Komponente zur Ansteuerung. LD denden AC-Servomotor mit 0,3mit kW 0,3 und kW den FreLD Didactic Didacticbietet bietet AC-Servomotor und den quenzumrichtermotor mit wahlweise 0,3 kW 1,0 kW Frequenzumrichtermotor mit wahlweise 0,3oder kW oder 1,0 an. kWAls an. Belastung dienen auch auch hier die für die Als Belastung dienen hierDrehstrom-Pendelmaschine die Drehstrom-Pendelmaschinen 0,3 kW 0,3 Leistungsklasse undLeistungsklasse. die DC-Pendelmaschine für den 1,0 kW für die kW bzw. 1 kW Frequenzumrichtermotor. In der Experimentierliteratur werden die Besonderheiten des Betriebsverhaltens im Gegensatz entsprechenden In der Experimentierliteratur werden zu die den Besonderheiten des Maschinentypen im ohne Leistungselektronik - Ansteuerung Betriebsverhaltens Gegensatz zu den entsprechenden Maschieingehend untersucht. Weiterführende Themen wie unterz. B. nentypen ohne Leistungselektronik - Ansteuerung eingehend Positionsregelung Belastungskennlinien sucht. Weiterführende oder Themennichtlineare wie z. B. Positionsregelung oder (Wickler, Lüfter, usw.) werden im(Wickler, BereichLüfter, “Antriebstechnik” nichtlineare Belastungskennlinien usw.) werden(TPS im 12.4-5) “Antriebstechnik” näher untersucht. Maschinen für die Einsatzgebiete der Bereich (TPS 12.4-5) näher untersucht. Maschinen Zukunft: LD Didactic der zeigt sie Ihnen! für die Einsatzgebiete Zukunft: LD Didactic zeigt sie Ihnen!
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Whatisisaamechatronic mechatronic motor? The answer What motor? The answer is is simple:aamotor motorsuitable suitable use in the areas simple: forfor use in the areas of of automation engineering. This means that automation engineering. This means that here classification is not based physical here classification is not on based on physical principles but according to to principlesofoffunction function but according utilisation. utilisation. From the area of synchronous machines weneed only mention the AC From the area of synchronous machines we servo motor and from the asynchronous need only mention the AC servo motor and machines the frequency-converter motor. from the asynchronous machines the Both types of machine areBoth usedtypes withoflow and frequency-converter motor. medium-sized power classes e.g. for machine are used with low and medium-sized positioning operations and require a power power classes e.g. for positioning operations electronic for control.LD Didactic and require component a power electronic component for offers the AC servo motor with 0.3 kW and control. the frequency converter motor with either 0.3 Leybold Didactic offers the here AC servo motor kW or 1.0 kW. As a load you can use with 0.3 pendulum kW and themachines frequencyfor converter the AC the 0.3 kW or motor with 0.3class. kW orIn 1.0 kW. As a load the 1.0 kWeither p ower the experiment here you can use the AC pendulum machine literature peculiar operatingresponses and for the 0.3 kW power class or the DC features are dealt with andcontrasted with pendulum machine for the 1.0 kW frequency the corresponding machinetypes without converter motor. power electronic control. Moredetailed topics such as automatic positionservo or In the experiment literature peculiar control operating responses are dealt with and non-linearand loadfeatures characteristics(winders, contrasted theare corresponding ventilators,with etc.) investigatedmachine inmore types power control. More detailwithout in the area ofelectronic “Drive Technology”(TPS detailed such for as automatic position 12.4-5).topics Machines the applicationareas of servo control or non-linear characteristics the future – presented byload LD Didactic! (winders, ventilators, etc.) are investigated in more detail in the area of “Drive Technology” (TPS 12.4-5). Machines for the application areas of the future – presented by Leybold Didactic!
Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie eines AC-Servomotors Frequenzabhängige Drehzahl-DrehmomentKennlinien eines FCC-Motors
Speed-torque characteristic of an AC servo motor
Topics · Themen
Frequency-dependent speed-torque characteristics of a FCC motor
AC-Servomotor Aufbau und Wirkungsweise Betrieb am Leistungsverstärker Strom- und Spannungsverlauf Belastungskennlinien Strom-, Drehzahl- und Positionsregelung Dynamik und Drehrichtungswechsel Drehzahl- und Laständerung FCC Motor Aufbau und Wirkungsweise Betrieb am Leistungsverstärker Hochlauf und Belastungskennlienen Drehzahlabhängigkeit von der Frequenz Drehzahlabhängigkeit von der Belastung, Lüfter/Pumpe, Wickler oder Schwungmasse AC servo motor Design and function operation on a power amplifier current and voltage curves load characteristics automatic current, speed and position control dynamic response and reversing rotation direction regulating the speed and the load
FCC motor Design and function operation on a power amplifier run-up and load characteristics speed dependency of the frequency speed dependency of the load, ventilator/pump, winder or flywheel
Aufnahme der DrehzahlDrehmoment-Kennlinie eines 0,3 kW FCC-Motors Recording of the speed-torque characteristic of a 0.3 kW FCC motor
EMS 10.5 Maschine
Machine
AC-Servomotor FCC-Motor
AC Servo Motor FCC Motor
0,3 kW
731994 73246
1,0 kW
73249
Fertigungsstraße bei Ford, Köln Assembly line at the Ford plant in Cologne
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Antriebs- und Belastungsmaschinen · The load and drive machines
Drehstrom-Pendelmaschinen 300 W und 1 kW Three-phase Pendulum Machines 300 W and 1 kW For braking, driving or working machines: the three-phase pendulum machine systems are universally applicable in the 0.3 kW and 1 kW power class. With the aid of a cradle-mounted frequency-converter-fed machine it is possible to brake and drive machines under test (DUTs) in both rotation directions and at variable speed. The control unit is compact, straightforward and easy to connect to the pendulum machine. This ensures that set-up times are short and that faulty operation is avoided thus allowing the student to focus on the essential. Torque measurement is performed realistically with flexing rods and the corresponding electronics inside the pendulum machine. The 731988
speed is detected either with an incremental sensor. The control unit measures the rms values of current and voltage across the DUT using an additionally required isolating amplifier. The evaluation of these variables can be performed manually or in a modern fashion using a PC. For this all the measured values Bremse, Antriebs- oder Arbeitsmaschine: die Systeme Drehstrom-
can be transmitted via the USB port.
Pendelmaschinen 0,3 kW und 1 kW sind universell einsetzbar. Mit Hilfe einer pendelnd gelagerten und frequenzumrichtergespeisten Asynchronmaschine ist das Bremsen und Antreiben von Prüflingen - bei variabler Drehzahl - in beiden Drehrichtungen möglich. Das Steuergerät ist kompakt, übersichtlich und leicht an die Pendelmaschine anzuschließen. Dies garantiert kurze Rüstzeiten, vermeidet Fehlbedienung und ermöglicht die Konzentration auf das Wesentliche. Die Drehmomentmessung geschieht realitätsnah mit Biegebalken und zugehöriger Elektronik innerhalb der Pendelmaschine. Die Drehzahl wird mit einem Inkrementalgeber erfasst. Das Steuergerät misst Strom- und Spannungseffektivwerte des Prüflings über einen zusätzlich benötigten Trennverstärker. Die Auswertung dieser Größen kann manuell oder – zeitgemäß – auch mittels PC erfolgen. Dazu können alle Messwerte über eine USB- Schnittstelle an diesen übermittelt werden. Lüfter-, Hub- oder Wickelantrieb existieren normalerweise nicht im Labor. Für die Pendelmaschine mit intelligenter Mikrocomputersteuerung ist es kein Problem, sich so wie diese Arbeitsmaschinen zu verhalten, so dass sich eine völlig neue Dimension in der Antriebstechnik-Ausbildung ergibt.
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Ventilators, lifting or winding drives normally do not exist in a laboratory. For the pendulum machine with intelligent microcomputer control it is no problem simulating the response of these kinds of machines so that whole new dimensions in drive technology training and education can be explored.
DC-Pendelmaschine DC Pendulum Machine
732635
73268
Bremsen und Antreiben von 1,0 kW Maschinen? Mit der DC-Pendelmaschine kein Problem! 2 kW Leistung bei über 6 Nm Nenndrehmoment sorgen dafür, dass alle 1,0 kW Maschinen vollständig abgebremst und bis weit über den generatorischen Nennbetriebspunkt hinaus angetrieben werden können. An das passende Steuergerät angeschlossen, kann die DC-Pendelmaschine, die als Gleichstromnebenschlussmaschine ausgeführt ist, drehzahl- oder drehmomentgeregelt arbeiten. Aufgenommen werden diese Größen rein mechanisch: das Drehmoment mit Hilfe eines Biegebalkens im Chassis der Pendelmaschine und die Drehzahl durch einen separaten, analogen oder inkrementalen Tacho. Diese Daten können anschließend manuell oder computerunterstützt ausgewertet werden. Und schließlich kann über ein Computerein-/ausgabe-Interface (z. B. CASSY) die Pendelmaschine auch extern angesteuert werden, so dass eine vollständige Fernbedienung durch den PC möglich ist.
Technische Daten U = 150 – 300 V P = 1,0 – 2,0 kW UERR = 200 V
I = 8,5 A n = 1500 – 3000 min-1 IERR = 0,7 A
Braking and driving 1.0 kW machines? No problem with the DC pendulum machine! 2 kW power at over 6 Nm nominal torque ensure that all 1.0 kW machines can be braked to a standstill and driven far beyond the generator nominal operating point. Connected to the suitable control unit the DC pendulum machine designed as a DC shunt-wound machine can operate in automatic speed- or torquecontrolled modes. These variables are recorded purely mechanically: the torque with the aid of a flexing rod integrated into the chassis of the pendulum machine and the speed using a separate, analogue or incremental tachometer. Then the measurement data can be evaluated manually or using the support of a computer. And finally, using a computer input/output interface (e.g. CASSY), the pendulum machine can also be controlled externally so that a complete remote control is possible via the PC.
Technical data U = 150 – 300 V P = 1.0 – 2.0 kW UERR = 200 V
I = 8.5 A n = 1500 – 3000 min-1 IERR = 0.7 A
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Computerunterstützte Messwerterfassung · Computer Based Measurement
CBM 10
Computerunterstützte Messwerterfassung Computerbased Measurement Mit CBM 10 können Sie... mechanische und elektrische Charakteristika von Gleich-, Wechsel- und Drehstrommaschinen aufnehmen den Prüfling drehmoment- oder drehzahlgeregelt belasten den Prüfling drehmoment- oder drehzahlgeregelt antreiben aktuelle Messwerte anzeigen durch “Point & Show” den Bildschirm als Mess-Station verwenden beliebige Wertepaare direkt im Diagramm ermitteln mehrere Kennlinien in einem Diagramm überlagern die Stromortskurve für Drehstrommaschinen darstellen
CBM 10 Funktionsüberblick
Kennliniensätze speichern Kennliniensätze als Tabellen ausgeben Kennliniensätze als EXCEL-Datei exportieren freie Skalierung des Diagramms freie Zuordnung der Achsen freie Beschriftung freie horizontale und vertikale Marker freie Wahl der Linienart und -farbe aller Kurven Zeichnerische Ermittlung des Schlupfes in der Stromortskurve Update des Steuergeräteprogramms möglich Fernbedienung des PWM-Kennliniensteuergerätes (falls vorhanden)
Aktives Einrasten - dynamisches Erstellen von Einrastpunkten für Verbindungslinien zwischen Kurven und Textboxen Point & Show – Messwertcursor mit automatischem Fang auf die Kurven und Anzeige der Messwerte Active locking – dynamic generation of locking points for connection lines between curves and text boxes Point & Show – measurement cursor
FCCP: Integriertes Softwaremodul zur Parametrierung und Messwerterfassung bei Betrieb von Drehstrommaschinen am Frequenzumrichter YAST: Bequemer Wechsel zwischen Parametrierung des Frequenzumrichters und Kennlinienaufnahme der Maschine FCCP: integrated software module for setting parameters and recording measurement values for threephase machines operated on a frequency converter YAST: easily change between the frequency converter control panel and recording of the machines characteristics
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Using the CBM 10 software you can... record mechanical and electrical characteristics of DC, AC and three-phase machines subject the DUT to loads with automatic torque and speed control drive the DUT with automatic torque and speed control online display of measurement values use the computer terminal as a measurement station plot any given value pairs directly in a diagram with “Point & Show” superimpose several characteristics in one diagram display the current locus curves for three-phase machines
CBM 10 – a functionality overview Übernahme der aktuellen Messwerte in die Ortskurvendarstellung mit manueller Interpolationsmöglichkeit Manuelle grafische Bestimmung der Leistungs- und Drehmomentengerade sowie der Schlupfgerade Grafische Ermittlung des Schlupfes und Vergleich mit dem gemessenen Wert Transfer of current measured values into the locus curve representation using manual interpolation capability Manual graphic determination of the power and torque characteristics as well as the degree of slip Graphic determination of the slip and comparison to the measured value
save sets of characteristics output sets of characteristics as a table export sets of characteristics as an EXCEL file scale the diagram as desired assign the axes as desired label as desired position the horizontal and vertical markers as desired choose the type of line and colours for all curves determine the slip in the current locus curve using drawing techniques update of the control unit program is possible remote control of the PWM characteristics control unit (if available)
neu
Kommunikation über die serielle Schnittstelle Fernbedienung des Bremssteuergerätes vom PC: Ein/Aus und Start/Stop, Lastcharakteristik, Grenzwerte Vier-Quadranten-Darstellung Typische Lastkennlinien: Lüfter/Pumpe, Wickler, Schwungmasse, Freie Funktion M=f(n) Bremsen und Antreiben des Prüflings möglich Darstellung der Stromortskurven von Drehstrommaschinen
new
Communication via the serial port Remote control of the brake control unit from the PC: input/output and start/stop, load characteristic, limiting values Four-quadrant representation Typical load characteristics: ventilator/pump, winder, flywheel, free function M = f(n) Braking and driving of the DUT possible Display the current locus curves for three-phase machines
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Elektrische Maschinen-Schaltungen · Electrical Machines and Circuits
1 Zubehör · Xtras
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73131
73271
Entstörfilter · Interference supressor filter Zweistufiges Entstörfilter mit zwei stromkompensierten Drosseln, jeweils zwei X- und YKondensatoren und einer Schutzleiterdrossel (nur 73131) zur Entstörung von Universalmotor und Repulsionsmotor. Das Filter wird zwischen Netz und Maschine geschaltet und vermindert die Abgabe leitungsgebundener Störsignale entsprechend EN 5008-1 von der Maschine ins Niederspannungsnetz. Two-stage suppressor with two currentcompensated chokes, two X-type and Y-type capacitors each and a ground choke (only 73131) for the radio-interference suppression of universal and repulsion motors. The filter is connected between the mains and the machine and reduces the extent of line interference from the machine into the lowvoltage mains in accordance with EN 5008-1. 73131 73271
733195
31320
Schnittmodell Synchronmaschine 1,0 Cutaway Model Synchronous Machine 1.0
Digitaler Handdrehzahlmesser Digital Hand-Held Tachometer
Handelsübliche Drehstrom-Synchronmaschine mit Schenkelpolläufer. Der Ständer ist in der ganzen Länge zu 1/4 aufgeschnitten, um einen optimalen Einblick in den inneren Aufbau der Maschine zu ermöglichen. Außerdem lieferbar: 733 192 Käfigläufermotor 1,0 kW 733 193 Schleifringläufermotor 1,0 kW 733 194 Nebenschlussmaschine 1,0 kW
Komplett mit Bereitschaftstasche, 3 Batterien, 2 konischen und 1 trichterförmigen Messfühler sowie 1 Messrad für Umfangsgeschwindigkeiten mit eingebauter Speicherfunktion für Drehzahlen bis 25.000 min-1.
Standard commercially-available three-phase synchronous machine with salient pole rotor. The stator has a 90° cutaway over its entire length permitting optimum view into the interior construction of the machine. Also available: 733192 Squirrel-cage motor 1.0 kW 733193 Slip-ring motor 1.0 kW 733194 Shunt wound maschine 1.0 kW
Complete with accessory bag with 3 batteries, 2 cone-shaped and 1 funnel-shaped measurement probes as well as 1 measurement wheel for revolving speeds with built-in storage function for speeds up to 25.000 min-1.
0,3 kW 1,0 KW
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Fehlersimulator Käfigläufer Fault simulator squirrel-cage Der Fehlersimulator ermöglicht in Verbindung mit den Käfigläufermotoren 0,3 kW und 1,0 kW die Simulation typischer Fehler wie: Erdschluss, Wicklungsunterbrechung, Windungsschluss, Wicklungsschluss und Thermoschalteransprache. Die Fehler werden über 13 hinter einer verschließbaren Abdeckung angeordneten, Schalter erzeugt.
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Schwungmasse · Flywheel
Stellgetriebe · Blocking Gear Mechanism
Geeignet zur Bestimmung der Reibungs-, Eisen- und Kupferverluste bei elektrischen Maschinen sowie zur Verlängerung der Energierückspeisung ins Netz. Die maximale Drehzahl beträgt 3.000 min-1. Masseträgheitsmoment 0,3 kW: 0,006 kg m2 Masseträgheitsmoment 1,0 kW: 0,03 kg m2
Handbetätigtes Getriebe zum Verstellen des Rotors eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Schleifringläufer 0,3 kW bzw. 1,0 kW bei Verwendung als Drehtransformator.
The system is suitable for determining friction, iron and copper-losses in electrical machines as well as prolonging the energy recovery in the mains. The maximum rotating speed amounts to 3.000 min-1. Inertial torque 0.3 kW: 0.006 kg m2 Inertial torque 1.0 kW: 0.03 kg m2 0,3 kW 1,0 KW
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0,3 kW 1,0 KW
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Isolationsmesser M 5022 Insulation Tester M 5022 Batteriebetriebener Isolationsmesser nach VDE 0413, Teil 1 zum Messen in Geräten und Anlagen mit Nennspannungen bis 500 V. Battery-operated insulation resistance meter in accordance with german VDE 0413, part I for measurements conducted in equipment and systems with nominal voltages up to 500 V.
4x e
rf
or
u ire d
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Hand-operated gears used to adjust the rotor of a three-phase asynchronous motor with slip-ring rotor in the 0.3 kW or 1.0 kW class when used as a rotary transformer.
eq
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The fault simulator in conjunction with the squirrel-cage motors in the 0.1 kW and 0.3 kW power classes permits the simulation of typical malfunctions like: Short to ground, winding breaks, turn-to-turn faults, winding-to-frame short-circuit and tripping the thermal circuit-breaker. The faults are generated by 13 switches arranged behind a lockable cover.
r d e rli c h ·
531600
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TPS 12.3 TPS 12.3.1
TPS 12.3.2
TPS 12.4 Sie wollen mehr? – Nimm zwei!
TPS 12.4.1
Elektrische Maschinen plus Leistungselektronik gleich Antriebstechnik! Im Themengebiet “TPS 12, Teil II: Antriebstechnik” können Sie die Maschine in Bezug auf ihr Einsatzgebiet untersuchen!
TPS 12.4.2
TPS 12.4.3 Do you want more? Then take two! Electrical machines plus power electronics equals drive technology! In the topic area “TPS 12, Part II Drive Technology” you can investigate machines as they are employed in their area of application!
TPS 12.4.4
TPS 12.5 TPS 12.5.1
TPS 12.5.2
TPS 12.5.3
Gleichstromantriebe DC Drives Stromrichtergespeiste Gleichstrommaschinen Static Converter-fed DC Machines Kompaktstromrichter-gespeiste Gleichstrommaschinen Compact Static Converter-fed DC Machines Drehstromantriebe Three-Phase Drives Stromrichtergespeiste Asynchronmaschinen Static Converter-fed Asynchronous Machines Industrie-Frequenzumrichterantrieb Industrial Frequency Converter Drive Frequenzumrichtertechnik, Grundlagen Frequency Converter Technology, Fundamentals Frequenzumrichter, Antriebe Frequency Converter Technology, Drives Servoantriebe Servo Drives AC-Servo mit Blockkommutierung AC Servo with Block Commutation AC-Servo mit Sinuskommutierung AC Servo with Sine Commutation Positions- und Lageregelung Position Servo Control
LD DIDACTIC GMBH · Leyboldstrasse 1 · D-50354 Huerth · Phone +49(0)2233-604-0 · Fax +49(0)2233-604-222 · Internet: www.leybold-didactic.com Printed in the Federal Republic of Germany · 13.601.21 · 5.0300 LGH/DZS · Technical alterations reserved