Begeleidende software bij de cursus Elektrische Machines

Inleiding

Inleiding

LabVIEW (National Instruments)

Laboratorium voor Elektrische Machines en Vermogenselektronica (ELMAPE)

Visualisatie Lopende Golf

Info.

Experimenten

Visualisatie Draaiveldvorming

Info.

Stap 1.  Stator en U:wisselmmk

Stap 2.  V:wissel-mmk en W:wissel-mmk)

Stap 3.  Draaiveld-mmk

Stap 4.  Draaiveld-mmk met gewijzigde voeding

Verdere experimenten


Begeleidende Software bij de cursus Elektrische Machines.

De LabVIEW programma’s ter visualisatie van de veldvorming in elektrische machines hebben de bedoeling het abstracte aan loopveldvorming op een iets meer aanschouwelijke manier voor te stellen.

In beide programma’s (Draaiveldvorming en Lopende Golf) wordt aangetoond dat het samenstellen van in de tijd variërende signalen kan aanleiding geven tot een in de ruimte variërend signaal.

Visualisatie Lopende Golf : Info.

Visualisatie Draaiveldvorming : Info.

Laboratorium voor Elektrische Machines en Vermogenselektronica (ELMAPE)

LabVIEW (National Instruments)


LabVIEW (National Instruments).

De visualisatie programma’s (Visualisatie Lopende Golf en Visualisatie Draaistroom) zijn gebaseerd op de grafische programmeeromgeving LabVIEW van National Instruments.

Deze software is oorspronkelijk bedoeld voor instrumentatie doeleinden. (Data acquisitie, industriële automatisatie,…)

De broncode van het programma (het diagram) wordt niet meegeleverd, maar is wel te verkrijgen.

Voor verdere informatie over National Instruments, zie http://www.natinst.com/

Inleiding

Visualisatie Lopende Golf : Info

Visualisatie Draaiveldvorming : Info

Laboratorium voor Elektrische Machines en Vermogenselektronica (ELMAPE)


Het Laboratorium voor Elektrische Machines en Vermogenselektronica (ELMAPE).

De onderzoeksactiviteiten van het laboratorium situeren zich in de volgende domeinen :

•	Elektromagnetische veldberekeningen : ontwikkeling van eindige-elementen software, met inclusie van state-of-the-art materiaalmodellen voor een optimaal ontwerp van elektromagnetische apparaten. (machines, trafo’s, smoorspoelen,…)

•	Geluid en trillingen van elektrische machines en transformatoren.

•	Karakterisering en modellering van elektrisch staal : geavanceerde modellen (o.a. Preisach en Stoner-Wolfarth hysteresismodellen, neurale netwerken,…) worden ontwikkeld, hiermee gepaard gaande is de ontwikkeling van meetapparatuur ter identificatie van de gebruikte materialen.

•	Vermogenselektronica : een ruime variatie aan aspecten van de vermogenelektronica komt aan bod (o.a. actieve gelijkrichters, convertoren, planaire voeding voor LCD’s, performante audio-amps, passieve componenten…)

•	Elektromagnetische compatibiliteit en interferentie (EMC en EMI)

•	Elektrische aandrijftechniek : met o.a. invertoren, regeling en controle, dynamische simulatie,…

Voor de (laatstejaars-)studenten zijn steeds thesissen in elk van bovenvermelde domeinen mogelijk.

Voor verdere informatie omtrent de onderzoeksactiviteiten, onderwijsactiviteiten, huidige projecten,… verwijzen wij naar de ELMAPE Website.

Inleiding

Visualisatie Lopende Golf : Info

Visualisatie Draaiveldvorming : Info

LabVIEW (National Instruments)


Visualisatie DraaiveldVorming : Info

De LabVIEW VI “Visualisatie_draaiveldvorming” toont de mmk-verdeling over de omtrek ten gevolge van een aangelegde stroom.

Begin bijvoorbeeld met een 2-polige, 3-fazige voeding. (hoeken 0, 120, 240 in zowel tijd als ruimte en amplitudes 0,25)

(dit is de default instelling bij het openen van het programma).

Bij het openen, wordt de VI automatisch gestart.  Wanneer deze gestopt werd (door de STOP-button in te duwen) kunt u die opnieuw starten,

d.m.v. Operate --> Run  (Ctrl + R)

of d.m.v. de witte pijl in de toolbar.

Visualisatie Draaiveldvorming.  (Stap 1.  Stator en U:wisselmmk)


Visualisatie Draaiveldvorming :

Stap 1.   Stator en U:wissel-mmk

Als enkel de buttons STATOR en U:wissel-mmk zijn aangeklikt (default instelling bij het opstarten van het programma), ziet u de statoromtrek (witte cirkel) en de wissel-mmk ten gevolge van enkel de voeding van faze U.

In de voorstelling ziet u dus niet de wisselstroomlaag, doch wel de resulterende wissel-mmklaag.

Visualisatie Draaiveldvorming.  (Stap 2 : V:wissel-mmk en W:wissel-mmk)


Visualisatie Draaiveldvorming :

Stap 2.  V:wissel-mmk en W:wissel-mmk

Vervolgens klik je nu ook ‘V:wissel-mmk’ en ‘W:wissel-mmk’ aan : je ziet nu drie wissel-mmk’s volgens drie verschillende ruimteassen (120° verschoven) en ook in de tijd 120° verschoven.

Als je het beeld globaal bekijkt bemerk je ook duidelijk een draaiend effect van de drie mmk’s (het verschil in kleur van de drie niet te na beschouwd).

Visualisatie Draaiveldvorming.  (Stap 3 : Draaiveld-mmk)


Visualisatie Draaiveldvorming :

Stap 3.  Draaiveld-mmk

Maak nu ook het draaiveld zichtbaar door de button ‘draaiveld-mmk’ aan te klikken.  De gele curve toont de som van de drie eenfazige mmk’s ; het is nu duidelijk dat deze som een rotationeel karakter heeft.

Visualisatie Draaiveldvorming.  (Stap 4 : Draaiveld-mmk met gewijzigde voeding)


Visualisatie Draaiveldvorming :

Stap 4.  Draaiveld-mmk met gewijzigde voeding

Verwijder de visualisatie van de drie eenfazige mmk’s en laat enkel het draaiveld zichtbaar.  Nu zullen we de voeding wijzigen :

•	Verminder de amplitude van faze U (‘amp U’) : 0,25 --> 0,15 --> 0,05 --> 0 ; er is nog steeds een draaiend effect, doch verre van perfect : het veld bestaat nu in feite uit een draaiveld en een wisselveld (superpositie).

•	Breng opnieuw de amplitudes van de 3 éénfazige mmk’s op 0,25 zodat je opnieuw een zuiver draaiveld bekomt, en we wijzigen vervolgens de tijdshoek van faze U bvb. 0 --> 60 .  Opnieuw blijft er een draaiveld over, maar er is een wisselveld op gesuperponeerd.  Wanneer je de tijdshoek van faze U naar bvb. 120 of 240 brengt, dan blijft er praktisch enkel een wisselveld over.

Visualisatie Draaiveldvorming.  (Verdere experimenten)


Visualisatie Draaiveldvorming : verdere experimenten.

•	Ga over naar een 4-, 6-, 8-, 10-polige werking en verklaar wat je ziet (snelheid, aantal lobben,…)  Je kan ook Stap1  t.e.m.Stap4 voor deze meerpolige werking uitvoeren (en interpreteren).

•	Merk op dat bij tweefazige voeding de amplitude van de resulterende draai-mmk even groot is als de amplitude van de samenstellende wissel-mmk’s.  Bij een driefazige voeding is deze 1,5 keer groter.  (cfr. Stelling van Ferraris)

Inleiding

Visualisatie Lopende Golf : Info

Visualisatie Draaiveldvorming : Info

Laboratorium voor Elektrische Machines en Vermogenselektronica (ELMAPE)

LabVIEW (National Instruments)


Visualisatie Lopende Golf : Info

Het signaal U(x,t), alsook V(x,t) en W(x,t), is een sinus in de ruimte (de X-as is de ruimte-as) en waarbij de amplitude sinusoidaal varieert.  Wanneer je dus als toeschouwer in een bepaald punt op de X-as zou gaan staan, zie je dus een in de tijd sinusoidaal veranderend signaal.

Tussen de drie signalen onderling is er zowel een tijdsverschuiving (de hoeken u(t), v(t) en w(t)) als een ruimtelijke verschuiving (de hoeken u(x), v(x) en w(x)).

Wanneer zowel de tijdsverschuiving als de ruimtelijke verschuiving tussen de drie signalen precies 120° is, dan geeft de samenstelling van deze drie aanleiding tot een lopende golf.  Wanneer de verschuiving afwijkt van 120°, dan wordt het resulterend signaal ofwel de superpositie van een lopende golf en een wisselgolf, ofwel een zuivere wisselgolf, afhankelijk van de gekozen verschuiving (probeer dit).

Het programma voor de visualisatie van de draaiveldvorming is gebaseerd op de Lopende Golf ; in dit programma is de ruimtelijke as (X-as) als het ware omgebogen tot een cirkel. (stelt dan de stator van een machine voor)

Visualisatie Lopende Golf : Experimenten


Visualisatie Lopende Golf : Experimenten

1.  Wanneer enkel de button U(x,t) wordt aangeklikt (dit is de default-instelling bij het opstarten van het programma) ziet u het wisselsignaal U(x,t) waarvan de amplitude sinusoidaal varieert in de tijd.  De X-as in de grafiek is de ruimte-as.

2.  Bij het aanklikken van de buttons V(x,t) en W(x,t) laat u ook deze signalen verschijnen op de grafiek.  Bovendien kan de hoekverschuiving, zowel in de tijd als in de ruimte, worden veranderd.  (Default wordt een driefazig systeem ingesteld : zowel in de ruimte, als in de tijd is er een onderlinge verschuiving van 120°)

3.  De button Lopende Golf toont dan de som van de drie wisselsignalen.  Afhankelijk van de ingestelde hoeken wordt een zuivere lopende golf verkregen (default), een zuivere wisselgolf of een superpositie van beide.  Ga dit na.

Inleiding

Visualisatie Draaiveldvorming : Info

Visualisatie Lopende Golf : Info

Laboratorium voor Elektrische Machines en Vermogenselektronica (ELMAPE)

LabVIEW (National Instruments)


Voor info of opmerkingen, of voor het verkrijgen van de broncode, kontakteer : Marc De Wulf, e-mail : mdewulf@elmape.rug.ac.be


http://elmape.rug.ac.be/elmape