Maquinas Electricas de LD Didactic

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    11-Mar-2016
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Das Konzept The concept 1872 1832 1856 1866 1860 Motor mit Ringwicklung und vierteiligem Stromwender, A Pacinotti · Motor with toroidal winding and four-pieces commutator Montage eines 50 Hz Generatorläu- fers von SIEMENS mit 730 MVA Leistung und einem Gewicht von 2000 Tonnen (16 m Durchmesser), eingesetzt 1984 im Wasserkraftwerk Itaipú, Südamerika Entdeckung des elektrodynami- schen Prinzips, W. Siemens · Discovery of the electro-dynamic principle, W. Siemens Der Gleichstrommotor 2

Transcript of Maquinas Electricas de LD Didactic

  • 1830

    1840

    1850 1860 1870

    EMS 10

    Elektrische Maschinen-Schaltungen Electrical Machines and Circuits

    Was Sie in dieser Broschre erwartetWhat you will find in this brochure

    2

    Montage eines 50 Hz Generatorlu-fers von SIEMENS mit 730 MVA

    Leistung und einem Gewicht von2000 Tonnen (16 m Durchmesser),

    eingesetzt 1984 im WasserkraftwerkItaip, Sdamerika

    A 50 Hz, 730 MVA SIEMENSgenerator rotor weighting 2000 tons

    (16 meter diameter), put to use in1984 in the hydro-electric power

    plant in Itaip, South America

    1832H. Pixii, FrankreichH. Pixii, France

    Der GleichstrommotorThe DC motor . . . . . . . . . . . .8

    The concept

    Training in the area of electrical machines fromLD DIDACTIC for future-oriented instructionin vocational schools, industrial andgovernment training facilities as well astechnical colleges and universities

    Easy to operate, modularly-designed completesystems with short assembly times All of themachines are built in 0.3 kW or 1.0 kW modelsand are designed with current standardsyllabus and training objectives taken intoaccount Use of the most modern genuineindustrial machines in accordance with GermanDIN 0530, model B3, protective class IP 23/44and IP 54, Insulation classes B and F Protection afforded both people and themachine using integrated temperaturemonitoring of all machines and consistent useof safety connecting leads Manual orcomputer-assisted experimenting Tried andtested experiment literature with training units,objectives, detailed exercises and solutions

    Das Konzept

    Elektromaschinen-Ausbildung von LD DIDACTIC fr den zukunfts-weisenden Einsatz an Berufsschulen, an industriellen und staatlichenBildungseinrichtungen sowie an technischen Hochschulen, Fach-hochschulen und Universitten

    Leicht zu handhabende, modulare Komplettsysteme mit kurzer Rst-zeit Alle Maschinen in 0,3 kW oder 1,0 kW Ausfhrung unterBercksichtigung der aktuellen Lehrplne fr 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 Temperatur-berwachung aller Maschinen und konsequente Verwendung vonSicherheits-Experimentierkabeln Manuelles oder computerunter-sttztes Experimentieren Erprobte Experimentierliteratur mit Lehr-einheiten, Lernzielen, ausfhrlichen Aufgaben und detaillierten Lsun-gen

    1856S. Varley, EnglandS. Varley, United Kingdom

    Der WechselstromtransformatorThe AC transformer . . . . . . .6

    1866Entdeckung des elektrodynami-schen Prinzips, W. Siemens Discovery of the electro-dynamicprinciple, W. Siemens

    Der GleichstrommotorThe DC motor . . . . . . . . . . . .8

    1860Motor mit Ringwicklung undvierteiligem Stromwender, A Pacinotti Motor with toroidal winding and four-piecescommutator

    Der GleichstrommotorThe DC motor . . . . . . . . . . . .8

    1872Der Trommelanker, F. v. Hefner-Alteneck The drum-rotor, F. v. Hefner-Alteneck

    Der GleichstrommotorThe DC motor . . . . . . . . . . . .8Geschichte und Inhalt

    History and content

  • 1880

    1890

    1900

    3

    1887F. A. Haselwander & Bradley

    Der SynchronmotorThe synchronous motor . . .18

    1901Walzenlufer, Charles E. L. BrownMotor with drum armature, Charles E. L. Brown

    Der SynchronmotorThe synchronous motor . . .18

    1885Die Mehrstrangwicklung, GalileoFerraris und Nicola Tesla Themultiple winding, Galileo Ferrarisand Nicola Tesla

    Der AsynchronmotorThe asynchronous motor . . . . . . . . . . . . . . . .14

    1889Michael v. Dolivo-Dobrowolski

    Der AsynchronmotorThe asynchronous motor . . . . . . . . . . . . . . . .14Der DrehstromtransformatorThe three-phase transformer .7

    Der GleichstromgeneratorThe DC generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10Die WechselstrommaschineThe AC machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12Der AsynchrongeneratorThe asynchronous generator . . . . . . . . . . . .16Der SynchrongeneratorThe synchronous generator . . . . . . . . . . . . .19Die Mechatronik-MotorenThe mechatronic motors . . . . . . . . . . . . . . . .20Die Last- und AntriebsmaschinenThe load and drive machines . . . . . . . . . . . .22Die SoftwarelsungThe software solution . . . . . . . . . . . . . . . . . .24Das ZubehrThe accessories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Die AusstattungThe equipment set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Allgemeine HinweiseGeneral Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

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    JWebersss

  • EMS 10

    Elektrische Maschinen-Schaltungen Electrical Machines and Circuits

    You are holding the EMS 10: ElectricalMachines system catalogue from LD DIDACTICin your hands! In this catalogue wewant to invite you to a fascinating journeythrough the world of electrical machines.Come along with us as we go fromtransformers to DC and AC machines and onto special machines, opening up for you themultitude of electromechanical powertransformers. Based on the fundamentalsacquired from TPS 2.5: Electrical MachineTeaching Models, the EMS 10 area focuseson investigating operating response and alsocovers aspects of the machine as it is used indrive technology dealt with in TPS 12.

    The Electrical Machine laboratory isincreasingly being found in the classroomwhere the investigation of 15 kW machine setsis simply out of the question. For that reasoncompact, complete and at the same timeflexible systems are needed which permit theuse of genuine industrial machines in theclassroom.

    We would like to present to you completesystems as well as individual components in0.3 kW and 1.0 kW power classes with whichyou can realise your ideas in the area ofelectrical machine training and education. Ifyou need more detailed information on any ofthe individual pieces of equipment do nothesitate to contact us at LD DIDACTIC.

    This is because LD DIDACTIC lifts the veilfrom electrical machines!

    4

    Unser Programm im berblickOur Program - an Overview

    Sie halten den Systemkatalog EMS 10: Elektrische Maschinen vonLD DIDACTIC in Ihren Hnden! In diesem Katalog wollen wir Siezu einer faszinierenden Reise durch die Welt der elektrischen Maschi-nen einladen. Begleiten Sie uns, wenn wir Ihnen vom Transformatorber Gleich- und Wechselstrommaschinen bis hin zu MechatronikMotoren die Vielfalt der elektromechanischen Energieumformer erff-nen. Auf den Grundlagen von TPS 2.5: Elektrolehrmaschinen auf-bauend, widmet sich der Bereich EMS 10 der Untersuchung desBetriebsverhaltens und verweist nicht zuletzt auf den Einsatz derMaschine in der Antriebstechnik in TPS 12.

    Das Elektromaschinen-Labor wird zunehmend in Klassenrumenverwirklicht, die fr die Untersuchung von 15 kW Maschinenstzennicht infrage kommen. Deshalb werden kompakte, komplette undgleichzeitig flexible Systeme bentigt, die den Einsatz von Original-industriemaschinen im Klassenraum gestatten.

    Wir wollen Ihnen Komplettsysteme sowie Einzelkomponenten der0,3 kW und 1,0 kW Leistungsklasse vorstellen, mit denen Sie IhreIdeen im Bereich der Elektromaschinen-Ausbildung realisieren kn-nen. Zgern Sie nicht, LD DIDACTIC zu kontaktieren, wenn SieDetailinformationen einzelner Gerte bentigen.

    Denn LD DIDACTIC macht die elektrische Maschine transparent!

  • 5EMS 10

    Elektrische Maschinen

    Electrical Machines

    EMS 10.1.1

    Einphasentransformator 0,3 kW

    Single-phase transformer 0.3 kW

    EMS 10.1.2

    Einphasentransformator 1,0 kW

    Single-phase Transformer1.0 kW

    EMS 10.1.3

    Drehstromtransformator 0,3 kW

    Three-phase Transformer 0.3 kW

    EMS 10.2

    Gleichstrommaschinen

    DC Machines

    EMS 10.3

    Wechselstrommaschinen

    AC Machines

    EMS 10.4

    Drehstrommaschinen

    Three-phase Machines

    EMS 10.5

    Mechatronik-Motoren

    Mechatronic Motors

    EMS 10.1

    Transformatoren

    Transformers

    EMS 10.2.1

    Gleichstrommaschine 0,3 kW

    DC Machine 0.3 kW

    EMS 10.1.4

    Drehstromtransformator 1,0 kW

    Three-phase Transformer 1.0 kW

    EMS 10.2.2

    Gleichstrommaschine 1,0 kW

    DC Machine 1.0 kW

    EMS 10.3.1

    Wechselstrommaschine 0,3 kW

    AC Machine 0.3 kW

    EMS 10.3.2

    Wechselstrommaschine 1,0 kW

    AC Machine 1.0 kW

    EMS 10.4.1

    Asynchronmaschinen

    Asynchronous Machines

    EMS 10.4.2

    Synchronmaschinen

    Synchronous Machines

    EMS 10.5.1

    AC-Servomotor 0,3 kW

    AC Servo Motor 0.3 kW

    EMS 10.5.2

    Frequenzumrichtermotor

    Motor with FCC

    EMS 10.4.1.1

    Asynchronmaschine 0,3 kW

    Asynchronous Machine 0.3 kW

    EMS 10.4.1.2

    Asynchronmaschine 1,0 kW

    Asynchronous Machine 1.0 kW

    EMS 10.4.2.1

    Synchronmaschine 0,3 kW

    Synchronous Machine 0.3 kW

    EMS 10.4.2.2

    Synchronmaschine 1,0 kW

    Synchronous Machine 1.0 kW

    EMS 10.5.2.1

    Frequenzumrichtermotor 0,3 kW

    Motor with FCC 0.3 kW

    EMS 10.5.2.2

    Frequenzumrichtermotor 1,0 kW

    Motor with FCC 1.0 kW

    JWebersss

  • EMS 10.1

    Wechsel- und DrehstromtransformatorenSingle- and Three-phase Transformers

    Bestimmung des Kappschen Dreiecks

    Recording the Kapp triangle

    A machine that does not rotate!

    The physics of the transformer make it anelectrical machine albeit one that does notrotate. Transformers convert low electricalvoltages low and extra-low voltages intomedium and high voltages and vice versa.They are used anywhere from the mVA rangeright up to several MVA.

    LD DIDACTIC offers a broad product rangefor both AC as well as three-phasetransformers in the extra-low voltage range.Diverse special models autotransformers,Scott transformers or toroidal transformers -round off our offer. Starting with the physicalfundamentals of the law of induction, theexperiment literature investigates in depth on-and-off switching as well as operatingresponses in normal and special operatingstates (no-load and short-circuit). There aretransformers in the power classes 0.3 kW and1.0 kW available to perform the experiments.

    Dont be left out when LD DIDACTIC givesa didactic presentation of the most unusual ofall the electrical machines.

    Eine Maschine, die sich nicht dreht!

    Der Transformator gehrt von seiner Physik her zu den elektrischenMaschinen, wenngleich nicht zu den rotierenden. Transformatorenwandeln kleine elektrische Spannungen (Klein- und Niederspannun-gen) in groe (Mittel- und Hochspannungen) um sowie umgekehrt.Im Einsatz sind sie von wenigen mVA bis hin zu einigen MVA .

    LD DIDACTIC bietet ein weites Produktspektrum sowohl frWechsel- als auch fr Drehstromtransformatoren im Niederspan-nungsbereich. Diverse Sonderausfhrungen - Spar-, Scott- oderRingkerntransformatoren - runden das Angebot ab. Aufbauend aufden physikalischen Grundlagen des Induktionsgesetzes wird in derExperimentierliteratur das Ein- und Ausschalten sowie das Betriebs-verhalten im Normal- und Sonderfall (Leerlauf und Kurzschluss) ein-gehend untersucht. Zur Durchfhrung der Experimente stehen dieTransformatoren in den Leistungsklassen 0,3 kW und 1,0 kW zur Ver-fgung.

    Seien Sie dabei, wenn LD DIDACTIC die ungewhnlichste allerelektrischen Maschinen didaktisch prsentiert!

    6

    Gebruchliche Schaltungen von Drehstromtrans-formatoren. Auswahl aus VDE 0532

    Standard circuits of three-phase transformers. A selection from German VDE 0532

    Erluterung der Schaltung Dy 5

    An elaboration of the circuit Dy5

    Transformatoren Transformers

  • 7Topi

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    Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

    1-Ph.-Trenntransformator 1-Phase transformer 73397 733971-Ph.-Ringkern-Transformator 1-Phase-toroidal core transfomer 73398 733981-Ph.-Spar-Transformator 1-Phase-auto transformer 73399 73399Scott Transformator Scott transformer 73393 733933-Ph.-Trenntransformator 3-Phase transformer 73390 73391

    Untersuchung des Rush-Effektes beimDrehstromtransformator

    Investigation of the Rush effect in athree-phase transformer

    Einphasentransformator Leerlauf, Kurzschluss und Belastung Gegeninduktivitt, magnetische

    Kopplung und Streuung Verluste, Spannungsnderung 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

    Drehstrom-ltransformator 100 kV fr 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

    Belastungskennlinien U2 = ( I2) beiU1 = konst. fr = 63,5

    Load characteristics U2 = ( I2) bei U1 = const. for = 63.5

    Verzerrung des Magnetisierungsstroms infolge

    der Eisensttigung

    Distortion in the magnetisationcurrent resulting from the

    saturation of iron

    EMS 10.1

    JWebersss

  • EMS 10.2

    Gleichstrommotoren DC Motors

    0,3 kW Verbundmaschine:Aufnahme der Erregerstrom-Drehzahl-Kennlinie

    0.3 kW compound-woundmachine: recording the exciter-current-speed characteristic

    100 years and one iota quieter!

    Although recently the DC machine has beengetting more and more competition fromasynchronous machines fed by frequencyconverters, it is still the machine of preferencein some areas of drive technology. Whether itbe for high-inertia starting, use in stone-crushers or cement works or in ironworks, theDC motors are indispensable. Their ability tohandle high peaks in torque as well as thelinearity of their speed characteristics over abroad range are areas where they excel. Thesemachines can also still be found in the smallmotor range when there is only DC poweravailable (e.g. automotive).

    LD DIDACTIC offers the entire spectrum ofDC machines shunt-wound, series-woundas well as compound-wound machines inthe power classes 0.3 kW and 1.0 kW. With itsmodular design there is a particular emphasisplaced on conveying the fundamentals ofrotating machines. Start up and operatingcircuits and auxiliary mechanisms as well asthe determination of the mechanical andelectrical characteristics complete theexercises. In TPS 12.3 DC Drives the DCmachine is operated via a rectifier. Furtherinvestigations are made on its response toautomatic current and speed control.

    100 Jahre und ein bisschen leise!

    Obwohl die Gleichstrommaschine in den letzten Jahren von der fre-quenzumrichtergespeisten Asynchronmaschine Konkurrenz erhaltenhat, wird sie noch immer in einigen Gebieten der Antriebstechnikbevorzugt eingesetzt. Bei Schwerlastanlauf, im Steinbrecher- oderZementwerkeinsatz sowie in Eisenhttenanlagen sind Gleichstrom-motoren unverzichtbar. Ihre Fhigkeit, hohe Drehmomentspitzenabzufangen sowie ihre ber weite Bereiche linear verlaufende Dreh-zahlcharakteristik zeichnen sie dabei aus. Ebenso kommen dieseMaschinen noch im Kleinmotorenbereich vor, wenn nur Gleichstrom-versorgungen zur Verfgung stehen (z. B. Kfz).

    LD DIDACTIC bietet die gesamte Bandbreite der Gleichstromma-schinen - Neben-, Reihen- sowie Doppelschlussmaschinen - in denLeistungsklassen 0,3 kW und 1,0 kW an. Modular aufgebaut wird inden Experimenten besonderer Wert auf die Vermittlung von Grundla-gen rotierender Maschinen gelegt. Anlauf- bzw. Betriebsschaltungenund -hilfsmittel sowie die Bestimmung der mechanischen und elek-trischen Kennlinien runden die Aufgabenstellungen ab. In TPS 12.3:Gleichstromantriebe wird die Gleichstrommaschine am Gleichrich-ter betrieben. Weiterfhrend wird dort ihr Verhalten bei Strom- undDrehzahlregelung untersucht.

    8

    Schaltung der Erregerwicklung von Gleichstrommaschinen a) Nebenschluss-maschine, b) Reihenschlussmaschine, c) Ver-bundmaschine, d) fremderregte Maschine

    Exciter winding circuit for DC machinesa) Shunt-wound machine, b) Series-woundmachine, c) Compound-wound machine, d) separately-excited machine

    Gleichstrommaschinen DC Machines

  • 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

    Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

    Nebenschlussmaschine Shunt-wound machine 73191 73261Reihenschlussmaschine Series-wound machine 73192 73262Verbundmaschine Compound-wound machine 73186 73260Universalmotor Universal Motor 73200 73270

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    Feldschwchkennlinie eines Gleichstrom-Nebenschlussmotors

    Field-shunt characteristic of a DC shunt-wound machine

    Funkenbildung zwischen Brsten und Kommutator

    Sparking between the carbon brushes and the commutator

    Grundlagen Aufbau und Wirkungsweise Wirkung des Kommutators Ankerrckwirkung und Kommutierung

    Nebenschlussmaschine Betrieb mit konstanter Drehzahl Selbsterregungsvorgang Strom-Spannungs-Kennlinien Betrieb mit konstanter Spannung, Be-

    triebsverhalten,Kennlinien von Motoren,Lastkennlinien, Mglichkeiten der Dreh-zahlstellung und der Lasteinstellung

    Anlassen und Bremsen Energieumsatz

    Reihenschlussmaschine Betrieb mit konstanter Spannung Mglichkeiten 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 ofmotors, load characteristics, possibilitiesof speed adjustment and load setting

    starting and braking energy conversion

    Series-wound machine Operation with constant voltage possibilities of speed adjustment starting and braking energy conversion

    Betriebsdiagramm eines drehzahlstellbaren

    Gleichstrommotors

    Operating diagram of a speed-variable DC motor

    EMS 10.2

    JWebersss

  • EMS 10.2

    Gleichstromgeneratoren DC Generators

    0,3 kW Nebenschlussmaschineals Generator: Untersuchungder Selbsterregung

    0.3 kW shunt-wound machineas generator: investigation ofself-excitation

    Generating electricity like Thomas Alva Edison did...

    The DC generator graphically demonstratesthe practical application of the physicalprinciple of electromagnetic induction.Although it is now only rarely seen, it helpsconvey essential information needed tounderstand how electrical machines operate ingeneral. The conversion of mechanical intoelectrical energy and the required auxiliaryenergy, energy conversion and efficiency aswell as typical machine components (e.g.commutators, commutating poles) areexamined in the comprehensive experimentliterature.

    Driven by the AC pendulum machine (0.3 kWor 1 kW) or the DC pendulum machine(1.0 kW) typical investigations of operating conditions can be performed on thevarious generator types self-starting orexternally excited both conventionally andwith computer-support. For that reason thecontrol units of the AC pendulum machines areequipped with a PC interface whilethe 1.0 kW DC pendulum machine cancommunicate with the computer via CASSY.

    Wie Thomas Alva Edison Strom erzeugte...

    Der DC Generator veranschaulicht die Anwendung des physikali-schen Prinzips der elektromagnetischen Induktion in der Praxis.Wenngleich er heute kaum noch zu finden ist, vermittelt er wesentli-che Kenntnisse fr das Verstndnis der elektrischen Maschinen imAllgemeinen. Die Umsetzung von mechanischer in elektrische Ener-gie und die dafr bentigten Hilfsenergien, Energieumsatz und Wir-kungsgrad sowie maschinentypische Bauteile (z. B. Kommutator,Wendepole) werden in der umfangreichen Experimentierliteraturuntersucht.

    Angetrieben von einer Drehstrom-Pendelmaschine (0,3 kW oder1 kW) bzw. einer DC-Pendelmaschine (1,0 kW Maschinenklasse)knnen typische Betriebsuntersuchungen an den verschiedenen DC-Generatortypen selbst- oder fremderregt durchgefhrt werdenund das sowohl herkmmlich als auch computeruntersttzt. DieSteuergerte der Drehstrom-Pendelmaschinen sind hierfr miteiner PC-Schnittstelle ausgerstet, die 1,0 kW DC-Pendelmaschinekommuniziert via CASSY mit dem Computer.

    10

    Schaltung des Nebenschlussgenerators

    Circuit of the shunt-wound generator

    Gleichstrommaschinen DC Machines

    JWeberDurchstreichen

    JWeberweiss2

  • 1,0 kW Verbundmaschine alsGenerator: Aufnahme der Betriebs-Kennlinien

    1.0 kW compound-woundmachine as generator: recor-ding the operating characteris-tics

    Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

    Nebenschlussmaschine Shunt-wound machine 73191 73261Reihenschlussmaschine Series-wound machine 73192 73232Verbundmaschine Compound-wound machine 73186 73260

    Grundlagen der Gleichspannungserzeugung

    Aufbau und Wirkungsweise Kennlinien von Generatoren

    LeerlaufkennlinieSelbsterregungBelastungskennlinien

    Arten von GleichspannungsgeneratorenNebenschlussgeneratorReihenschlussgenerator

    Belastung des Generators Energieumsatz Leistungsbilanz

    Fundamentals of DC voltage generation

    design and function characteristics of generators

    no-load characteristicsself-excitation load characteristics

    types of DC voltage generatorsshunt-wound generatorseries-wound generator

    generators under load energy conversion power balance

    11

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    EMS 10.2

    Selbsterregungsvorgang des Nebenschlussgenerators

    Self-excitation process of an shunt-wound generator

    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

    Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie n = (M) der Neben-

    schlussmaschine

    Rotation speed-torquecharacteristic n = (M)) of the

    shunt-wound machine

    JWebersss

  • 12

    EMS 10.3

    Wechselstrommaschinen AC Machines

    0,3 kW Kondensatormotor:Aufnahme der Belastungs-Kennlinien mit PC

    0.3 kW capacitor motor:recording of the loadcharacteristics with the PC

    The drill for thick and thin...

    The single-phase asynchronous machine hasbeen losing importance ever since the nearlywear-free squirrel-cage motor with frequency-converter feed has been available in mass andat low cost. In low power classes e.g. as awashing machine drive the real AC motor isbeing used less and less but as an AC-feduniversal motor it is still finding use particularlyin the area of very low power categories, forexample, in hair dryers or drills. Nevertheless, itis of vital importance for the understanding ofsome operating characteristics of inductionmachines.

    LD DIDACTIC offers a diverse productrange of AC motors whose design, connectionto an AC power mains as well as starting andoperating response are described in detail inthe extensive experiment literature. With ourprogram you are laying the foundation for afuture-oriented training in electrical machines.

    Fr Dnn- und Dickbrettbohrer...

    Die Einphasen-Asynchronmaschine verliert zunehmend an Bedeu-tung, seitdem der nahezu verschleifreie, frequenzumrichtergespeis-te Kfiglufermotor in Massen preiswert zur Verfgung steht. Bei klei-nen Leistungsklassen z. B. als Waschmaschinenantrieb kommtder "echte" Wechselstrommotor daher immer seltener zum Einsatz,als wechselstromgespeister Universalmotor findet er jedoch weiterhinVerwendung im Bereich sehr kleiner Leistungen, wie z.B. im Haar-trockner oder in der Bohrmaschine. Dennoch ist er zum Verstndniseiniger Betriebseigenschaften der Induktionsmaschinen von Bedeu-tung.

    LD DIDACTIC bietet eine vielfltige Produktpalette von Wechsel-strommotoren an, deren Aufbau, Anschluss an das Wechselstrom-netz sowie Anlauf- und Betriebsverhalten in der ausfhrlichen Experi-mentierliteratur beschrieben werden.

    Mit unserem Programm legen Sie den Grundstein fr die zukunfts-orientierte Elektromaschinen-Ausbildung!

    Einphasen-Asynchronmaschine mit Hilfsstranga) Hauptstrang b) Hilfsstrang

    Single-phase asynchronous machine withauxiliary winding a) primary winding b) auxiliarywinding

    Zeigerdiagramm eines Kondensatormotors

    Vector diagram of a capacitor motor

    Einphasen Induktionsmaschinen Single-Phase Machines

  • Elektroantrieb eines berlaufschiebers

    Electric drive of an overflow gate

    Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

    Universalmotor Universal motor 73200 73270Repulsionsmotor Repulsion motor 73202 73272Hilfsphasenmotor R Bifilar wound motor R 73203 73273Kondensatormotor R Capacitor motor R 73204 73274Hilfsphasenmotor F Bifilar wound motor F 73205 73275Kondensatormotor F Capacitor motor F 73206 73276

    13

    Topi

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    en

    EMS 10.3

    Kennlinien n = f(M) des Einphasen-Reihenschluss-motors fr unterschiedliche Klemmenspannungen U

    Characteristics n = f(M) of the single-phase series-wound motor for various terminal voltages U

    Drehmomentkennlinie ME einesreinen Einphasenmotors

    Torque characteristic ME of apure single-phase motor

    Motor with capacitor auxiliarywinding

    Design and function capacitor auxiliary winding

    starting capacitoroperating capacitor

    starting responsecurrent relaycentrifugal switch

    load characteristics Steinmetz circuit

    Motor with auxiliary starting winding

    Design and function starting response

    current relaycentrifugal switch

    load characteristics

    Universal motor Design and function operation on an AC mains

    run-upload characteristics

    Repulsion motor Design and function run-up influence of the carbon brush setting

    on the operating response

    Motor mit Kondensator-Hilfsphase

    Aufbau und Wirkungsweise Kondensator-Hilfsphase

    AnlaufkondensatorBetriebskondensator

    AnlaufverhaltenStromrelaisFliehkraftschalter

    Belastungskennlinien Steinmetz-Schaltung

    Motor mit Widerstands-Hilfsphase

    Aufbau und Wirkungsweise Anlaufverhalten

    StromrelaisFliehkraftschalter

    Belastungskennlinien

    Universalmotor Aufbau und Wirkungsweise Betrieb am Wechselstromnetz

    HochlaufBelastungskennlinien

    Repulsionsmotor Aufbau und Wirkungsweise Hochlauf Einfluss der Brstenstellung auf das

    Betriebsverhalten

    JWebersss

  • EMS 10.4.1

    Aysnchronmotoren Asynchronous Motors

    0,3 kW Kfiglufermotor mitStern-Dreieck-Anlaufschaltung

    0.3 kW squirrel-cage motor withstar-delta start-up circuit

    Simplicity is always good!

    The asynchronous machine is the machine ofthe future! Especially the low-maintenancesquirrel-cage motor with frequency-converterfeed continues to make inroads into theapplication areas of DC and AC machines.With this degree of manipulation theasynchronous machine can be used in allpower classes from small washing machinemotors up to roller drives. They arecharacterised by their linear rotationspeed/torque responses in the proximity oftheir nominal operating point as well as itsexcellent flexibility through constructivemeasures.

    LD DIDACTIC offers the standard slip-ringand squirrel-cage motor models and alsospecial types such as Dahlander motors ormotors with separate windings in the 0.3 kWand 1.0 kW power classes. Experimentsinvolving switch-on and start-up as well as run-up of these machine are didactically preparedand covered in the experiment literature. Themanual or computer-assisted recording of theoperating characteristics and current locuscurves are also dealt with.

    In conjunction with a drive machine(AC pendulum machine 0.3 kW or 1.0 kW) thecharacteristics can be recorded in the 1st and3rd operating quadrants for motor operation.The asynchronous machine with frequency-converter feed and its operating response isdealt with in greater depth in the topic areaThree-phase Drives (TPS 12.4).

    Das Gute ist immer einfach!

    Die Asynchronmaschine ist die Maschine der Zukunft! Besonders derfrequenzumrichtergespeiste, wartungsarme Kfiglufermotor ersetztin zunehmendem Mae die Gleichstrom- sowie die Wechselstrom-maschine. Derart manipulierbar wird die Asynchronmaschine in allenLeistungsklassen eingesetzt, vom kleinen Waschmaschinenmotor bishin zum Walzantrieb. Sie ist durch ihr lineares Drehzahl-/ Drehmo-mentenverhalten um den Nennbetriebspunkt sowie dessen guteBeeinflussbarkeit durch konstruktive Manahmen gekennzeichnet.

    LD DIDACTIC bietet die Standardmodelle Schleifringlufermotorund Kfiglufermotor an, darber hinaus aber auch Sonderbaufor-men wie Dahlandermotoren oder Motoren mit getrennten Wicklun-gen in den Leistungsklassen 0,3 kW und 1,0 kW. Versuche zum Ein-schalten und Anlassen sowie dem Hochlauf solcher Maschinen wer-den in der Experimentierliteratur - didaktisch aufbereitet ebensobehandelt, wie die manuelle oder computeruntersttzte Aufnahmeder Betriebskennlinien und der Stromortskurve.

    In Verbindung mit einer Antriebsmaschine (Drehstrom-Pendelmaschi-ne 0,3 kW bzw. 1,0 kW) knnen die Kennlinien in den motorischen

    Betriebsquadranten I und III aufgenommen werden. Die frequenzumrichtergespeiste Asynchronmaschine und deren Be-

    triebsverhalten wird weiterfhrend im Themenbereich Drehstroman- triebe (TPS 12.4) behandelt.

    14

    Ersatzschaltbild der Asynchronmaschineim p.u.-System

    Equivalent circuit diagram of the asynchronousmachine in p.u. system

    Anschluss einer Asynchronmaschinea) fr Rechtslauf b) fr Linkslauf

    Connection of an asynchronous machine a) for clockwise rotation b) for counter-clockwiserotation

    Asynchronmaschinen Asynchronous Machines

  • 1,0 kW Schleifringlufermotor mit Anlaufwiderstnden

    1.0 kW slip-ring motor with starting resistors

    Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

    Kfiglufermotor 400/690V Squirrel-cage motor 400/690V 73211 73281Kfiglufermotor D Squirrel-cage motor D 73224 73294Kfiglufermotor GW Squirrel-cage motor SW 73226 73296Schleifringlufermotor Slip-ring motor 73233 73303Multifunktionsmaschine Multifunction machine 73228 73298Kfiglufermotor 230/400 V Squirrel-cage motor 230/400 V 732104 732804

    Aufbau und Wirkungsweise Betriebskennlinien Anfahren

    SchleifringluferStromverdrngungsluferStern/Dreieck-EinschaltungEinschaltungen berAnlasstransformatorKusa-Schaltung

    BremsenGegenstrombremsungGleichstrombremsungSenkbremsschaltung

    Leistungsbilanz der idealen Dreh-feldmaschine

    Leistungsfluss Ortskurve (Heyland-Kreis) Leerlaufversuch Kurzschlussversuch Drehzahlstellbare

    AsynchronmotorenPolumschaltungDahlanderschaltungDrehzahlstellung durchSchlupfnderungSchleifringlufer

    15

    Them

    en

    EMS 10.4.1

    Drehmoment- und Stromverlauf einer Asyn-chronmaschine in Abhngigkeit von der Drehzahl

    Torque and current characteristic of anasynchronous machine as a function of thespeed

    Kreisdiagramm des Stnderstroms

    Diagram of the stator current

    Design and function operating response start-up

    slip-ring rotordeep-bar squirrel-cage motorstar/delta switch-onswitch-on via starting transformersshort-circuit smooth-starting circuit (KUSA)

    brakingbraking by reversalDC brakingcounter-torque lowering circuits

    power balance of the ideal rotatingfield machines

    power flux locus curve (Heyland circle) no-load experiment short-circuit experiment speed-variable asynchronous

    motorspole reversing circuitDahlander circuitspeed setting by means of slipregulationslip-ring rotor

    Topi

    cs

    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

    JWebersss

  • EMS 10.4.1

    AsynchrongeneratorenAsynchronous Generators

    0,3 kW Scheifringlufer:

    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 asa motor but also as a generator of mediumpower (up to 2.5 MW). Such generators,primarily used in wind power stations, aregenerators of electrical energy which functionwithout needing additional auxiliary DC voltagepower. Characteristics can be recorded in the2nd and 4th operating quadrants for generatoroperation 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 powerclass). Measurements of energy demand aswell as efficiency round off the experimentsdescribed in the literature.

    As a supplement to these experiments theasynchronous machine can be investigated inthe braking modus. The electromechanicalprinciple which this is based on the so-calleddynamic lowering circuit is still being usedin hoisting gear. By supplementing all this withcomputer-assisted measurements the entiresystem lives up to the requirements made ofmodern electrical machine laboratory.

    Have a look for yourself LD DIDACTIC willmake the world of asynchronous machinesclear!

    Born to be wild!

    Die Asynchronmaschine wird nicht nur als Motor sondern auch alsGenerator kleiner Leistung (bis 2,5 MW) eingesetzt. Solche Genera-toren, wie sie in Windkraftanlagen berwiegend zum Einsatz kom-men, sind Erzeuger elektrischer Energie, die ohne zustzliche Gleich-spannungs-Hilfsenergie auskommen. In Verbindung mit einerAntriebsmaschine ( Drehstrom-Pendelmaschine 0,3 kW bzw. 1 kW,DC-Pendelmaschine 1,0 kW) knnen die Kennlinien in den generato-rischen Betriebsquadranten II und IV aufgenommen werden. Ener-giemengenmessung sowie Wirkungsgradbestimmung runden die inder Experimentierliteratur beschriebenen Versuche ab.

    Ebenso kann ergnzend die Asynchronmaschine in der BetriebsartBremse untersucht werden. Das zugrunde liegende elektromecha-nische Prinzip - die sogenannte Senkbremsschaltung - kommtimmer noch bei Hebezeugen zum Einsatz. Durch computerunter-sttzte Messwerterfassung wird das Gesamtsystem dem Anspruchdes modernen Elektromaschinen-Labors gerecht.

    berzeugen Sie sich selbst: LD DIDACTIC macht die Asynchron-maschine transparent!

    16

    Schaltung zur Schlupfnderung

    Circuit for slip regulation

    Asynchronmaschinen Asynchronous Machines

  • 1,0 kW Kfiglufer: Aufnahme der Stromortskurvemit CASSY-S und PC

    1.0 kW squirrel-cage motor:Recording of the current locuscurve with CASSY-S and PC

    Aufbau und Wirkungsweise Grundlagen des

    3-Phasen-GeneratorsBetriebskennlinienGeneratorschlupf

    Selbsterregung des Asynchrongenerators

    Stromortskurve Spannungshaltung Einsatzgebiete

    Betrieb am starren NetzInselbetrieb

    Leistungsbilanz

    Design and function fundamentals of the 3-phase gene-

    ratoroperating characteristicsgenerator slip

    self-excitation of the asynchronousgenerator

    current locus curve voltage stability area of application

    operation on a constant-voltageconstant-frequency systemstand-alone operation

    power balance

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    Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

    Kfiglufermotor 400/690V Squirrel-cage motor 400/690V 73211 73281Kfiglufermotor D Squirrel-cage motor D 73224 73294Kfiglufermotor GW Squirrel-cage motor SW 73226 73296Schleifringlufermotor Slip-ring motor 73233 73303Multifunktionsmaschine Multifunction machine 73228 73298Kfiglufermotor 230/400V Squirrel-cage Motor 230/400V 732104 732804

    EMS 10.4.1

    Kennlinien von Senkbremsschaltungen

    Characteristics of the counter-torque loweringcircuits

    600 kW NORDEX-Windkraftanlage in Sechtem, betrieben von RWEEnergie mit einer Jahresgesamtleistung von 900000 kWh

    600 kW wind power station in Sechtem built by NORDEX with anannual power output of 900000 kWh, operated by RWE Energie

    Bremsbereiche in der Ortskurve des Stnderstroms

    Braking ranges in the locuscurve of the stator current

    JWebersss

  • EMS 10.4.2

    Synchronmotoren und -generatorenSynchronous Motors and -Generators

    0,3 kW Synchronmotor: Hochlauf und Netzsynchronisation

    0.3 kW synchronous motor: run-up and mains synchronisation

    Dont give in!

    Three-phase machines also includesynchronous machines. In contrast toasynchronous machines they run at constantspeed and are dependent solely on thefrequency of the revolving field. Thus they areindependent of the load torque. Besides beingoperated as a motor e.g. conveyor belts,textile machines, paper and other winding orreeling machines it is also used as a so-called phase-shifter. Here the effect isexploited that both inductive as well ascapacitive reactance can be tapped from themains feed. For that reason it is used insteadof large capacitors to compensate for inductivereactance as it arises, for example, whenmachines are in operation.

    However, the area where synchronousmachines are really used is generatoroperation. They are used today anywhere fromthe small shaft generators of a ships powersupply (several kW) up to the hydrogen-cooledpower generators (several MW). Investigationsare undertaken on run-up, excitation as well asefficiency and the various types of load. Asdrive machines you can use the AC pendulummachine for the 0.3 kW power class or theDC pendulum machine for the 1.0 kW class.Also of interest in this context is the topic ofpower station control which is dealt with inthe subject area TPS 11 Electrical PowerEngineering.

    Nur nicht nachgeben!

    Zu den Drehstrommaschinen zhlt auch die Synchronmaschine. ImGegensatz zur Asynchronmaschine luft sie mit konstanter, nur vonder Frequenz des Drehfeldes abhngigen Drehzahl, die somit nichtvom Lastmoment beeinflusst wird. Neben dem Einsatz als Motor z. B. bei Frderbndern, Textilmaschinen, Papier- und anderenWickelmaschinen wird sie als sogenannter Phasenschieberbetrieben. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass sie sowohl indukti-ve als auch kapazitive Blindleistung aus dem speisenden Netz auf-nehmen kann. Deshalb wird sie gerne benutzt, um bspw. anstelle vongroen Kondensatorbatterien induktive Blindleistung wie sie z. B.beim Betrieb von Elektromotoren entsteht - zu kompensieren.

    Das eigentliche Einsatzgebiet der Synchronmaschine ist jedoch derGeneratorbetrieb. Vom kleinen Wellengenerator einer Schiffsenergie-versorgung (einige kW) bis hin zum wasserstoffgekhlten Kraftwerks-generator (einige MW) findet sie heute ihre Anwendung. Untersuchtwerden Hochlauf, Erregung sowie Wirkungsgrad ebenso wie unter-schiedliche Formen der Belastung. Als Antriebsmaschine kommendabei die Drehstrom-Pendelmaschine in der 0,3 kW Maschinenklas-se bzw. die DC-Pendelmaschine in der 1,0 kW Maschinenklasse zumEinsatz. Interessant ist in diesem Zusammenhang auch die ThematikKraftwerksregelung, die weiterfhrend im Gebiet TPS 11: Elektri-sche Energietechnik behandelt wird.

    18

    Synchronisiereinrichtungen, a) Dunkelschaltungb) Zeigerdiagramm fr Dunkelschaltung

    Synchronisation mechanisms a) synchronisingdark-method b) vector diagram for synchronisingdark-method

    a) b)

    Sychronmaschinen Synchronous Machines

  • 1,0 kW Synchrongenerator: Aufnahme der V-Kurven

    1.0 kW synchronous generator: recording the V-curves

    Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

    Synchronmschine SP Synchronous machine SP 73228 73306Synchronmaschine VP Synchronous machine SC 73237 73307Reluktanzmotor Reluctance Motor 73245 73315

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    Steuerkennlinien der Synchronmaschine (V-Kurven)

    Control characteristics of the synchronousmachine (V-curves)

    Synchronmotor Voll- und Schenkelpollufer Spannungsgleichungen,

    Ersatzstromkreis und Zeigerdiagramm Leerlauf und dreipoliger Dauerkurzschluss Ortskurven und Steuerkennlinien Drehmoment und Belastung Potierdreieck und Ankerrckwirkung Synchronisieren und Parallelschalten Anlaufverfahren fr 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 andvector 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

    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

    Wartungsarbeiten am Stator eines 1344 MW Synchron-generators, betrieben seit 1984 im KKW Gundremmingen

    von RWE Energie

    Maintenance work on the stator of a MW synchronousgenerator at the nuclear power plant in Gundremmingen

    (Germany) by RWE Energie

    Betrieb am starren Netz, Zeiger-diagramme bei Wirklast a) Gene-

    ratorbetrieb, b) Motorbetrieb

    Operation on the constant-volta-ge constant frequency system,

    vector diagrams for active-power load a) generator opera-

    tion, b) motor operation

    EMS 10.4.2

    a) b)

    JWebersss

  • EMS 10.5

    Mechatronik-MotorenMechatronic Motors

    0,3 kW AC-Servomotor:Aufnahme der Belastungs-kennlinien mit PC bei Sinus-kommutierung

    0.3 kW AC servo motor: recor-ding the load characteristicswith PC for sinusoidal-typecommutation

    The future has begun!

    What is a mechatronic motor? The answer issimple: a motor suitable for use in the areas ofautomation engineering. This means that hereclassification is not based on physicalprinciples of function but according toutilisation.

    From the area of synchronous machines weneed only mention the AC servo motor andfrom the asynchronous machines thefrequency-converter motor. Both types ofmachine are used with low and medium-sizedpower classes e.g. for positioning operationsand require a power electronic component forcontrol.

    Leybold Didactic offers the AC servo motorwith 0.3 kW and the frequency convertermotor with either 0.3 kW or 1.0 kW. As a loadhere you can use the AC pendulum machinefor the 0.3 kW power class or the DCpendulum machine for the 1.0 kW frequencyconverter motor.

    In the experiment literature peculiar operatingresponses and features are dealt with andcontrasted with the corresponding machinetypes without power electronic control. Moredetailed topics such as automatic positionservo control or non-linear load characteristics(winders, ventilators, etc.) are investigated inmore detail in the area of Drive Technology(TPS 12.4-5). Machines for the applicationareas of the future presented by LeyboldDidactic!

    Die Zukunft hat begonnen!

    Was ist das, ein Mechatronik-Motor? Die Antwort ist einfach: einMotor, der in Bereichen der Automatisierung eingesetzt wird. Hierwird also nicht nach dem physikalischen Funktionsprinzip sondernnach der Verwendung klassifiziert.

    Aus dem Bereich der Synchronmaschinen seien hier der AC-Servo-motor und aus dem Bereich der Asynchronmaschinen der Frequenz-umrichtermotor erwhnt. Beide Typen werden mit kleinen bis mittle-ren Leistungen z. B. fr Positionieraufgaben eingesetzt und bentigenzwingend eine Leistungselektronik-Komponente zur Ansteuerung.

    LD Didactic bietet den AC-Servomotor mit 0,3 kW und den Fre-quenzumrichtermotor mit wahlweise 0,3 kW oder 1,0 kW an. AlsBelastung dienen auch hier die Drehstrom-Pendelmaschine fr die0,3 kW Leistungsklasse und die DC-Pendelmaschine fr den 1,0 kWFrequenzumrichtermotor.

    In der Experimentierliteratur werden die Besonderheiten desBetriebsverhaltens im Gegensatz zu den entsprechenden Maschi-nentypen ohne Leistungselektronik - Ansteuerung eingehend unter-sucht. Weiterfhrende Themen wie z. B. Positionsregelung odernichtlineare Belastungskennlinien (Wickler, Lfter, usw.) werden imBereich Antriebstechnik (TPS 12.4-5) nher untersucht. Maschinenfr die Einsatzgebiete der Zukunft: LD Didactic zeigt sie Ihnen!

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    Spezielle Drehfeldmaschinen Special Three-Phase Maschines

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    JWebertps_10_5

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    JWebertps105e

  • Aufnahme der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie eines

    0,3 kW FCC-Motors

    Recording of the speed-torquecharacteristic of a

    0.3 kW FCC motor

    Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

    AC-Servomotor AC Servo Motor 731994 -FCC-Motor FCC Motor 73246 73249

    AC-Servomotor Aufbau und Wirkungsweise Betrieb am Leistungsverstrker Strom- und Spannungsverlauf Belastungskennlinien Strom-, Drehzahl- und Positionsregelung Dynamik und Drehrichtungswechsel Drehzahl- und Lastnderung

    FCC Motor Aufbau und Wirkungsweise Betrieb am Leistungsverstrker Hochlauf und Belastungskennlienen Drehzahlabhngigkeit von der Frequenz Drehzahlabhngigkeit von der Belastung,

    Lfter/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

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    Topi

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    EMS 10.5

    Frequenzabhngige Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien eines FCC-Motors

    Frequency-dependent speed-torquecharacteristics of a FCC motor

    Fertigungsstrae bei Ford, Kln

    Assembly line at the Ford plantin Cologne

    Drehzahl-Drehmoment-Kennlinieeines AC-Servomotors

    Speed-torque characteristic ofan AC servo motor

    JWebersss

  • 22

    Drehstrom-Pendelmaschinen 300 W und 1 kW

    Three-phase Pendulum Machines 300 W and 1 kWFor 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

    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

    can be transmitted via the USB port.

    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.

    Bremse, Antriebs- oder Arbeitsmaschine: die Systeme Drehstrom-

    Pendelmaschinen 0,3 kW und 1 kW sind universell einsetzbar.

    Mit Hilfe einer pendelnd gelagerten und frequenzumrichterge-

    speisten Asynchronmaschine ist das Bremsen und Antreiben von

    Prflingen - bei variabler Drehzahl - in beiden Drehrichtungen mg-

    lich. Das Steuergert ist kompakt, bersichtlich und leicht an die Pen-

    delmaschine anzuschlieen. Dies garantiert kurze Rstzeiten, ver-

    meidet Fehlbedienung und ermglicht die Konzentration auf das

    Wesentliche.

    Die Drehmomentmessung geschieht realittsnah mit Biegebalken

    und zugehriger Elektronik innerhalb der Pendelmaschine. Die Dreh-

    zahl wird mit einem Inkrementalgeber erfasst. Das Steuergert misst

    Strom- und Spannungseffektivwerte des Prflings ber einen zu-

    stzlich bentigten Trennverstrker. Die Auswertung dieser Gren

    kann manuell oder zeitgem auch mittels PC erfolgen. Dazu

    knnen alle Messwerte ber eine USB- Schnittstelle an diesen ber-

    mittelt werden.

    Lfter-, Hub- oder Wickelantrieb existieren normalerweise nicht im

    Labor. Fr die Pendelmaschine mit intelligenter Mikrocomputersteue-

    rung ist es kein Problem, sich so wie diese Arbeitsmaschinen zu ver-

    halten, so dass sich eine vllig neue Dimension in der Antriebstech-

    nik-Ausbildung ergibt.

    731988

    Antriebs- und Belastungsmaschinen The load and drive machines

    JWeberweiss2

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  • 23

    DC-PendelmaschineDC Pendulum Machine

    732635

    73268

    Braking and driving 1.0 kW machines? Noproblem with the DC pendulum machine! 2 kWpower at over 6 Nm nominal torque ensurethat all 1.0 kW machines can be braked to astandstill and driven far beyond the generatornominal operating point. Connected to thesuitable control unit the DC pendulum machinedesigned as a DC shunt-wound machine canoperate in automatic speed- or torque-controlled modes. These variables arerecorded purely mechanically: the torque withthe aid of a flexing rod integrated into thechassis of the pendulum machine and thespeed using a separate, analogue orincremental tachometer. Then themeasurement data can be evaluated manuallyor using the support of a computer. And finally,using a computer input/output interface (e.g.CASSY), the pendulum machine can also becontrolled externally so that a complete remotecontrol is possible via the PC.

    Technical data

    U =150 300V I =8.5 AP=1.0 2.0 kW n =1500 3000 min-1

    UERR = 200V IERR= 0.7A

    Bremsen und Antreiben von 1,0 kW Maschinen? Mit der DC-Pendel-maschine kein Problem! 2 kW Leistung bei ber 6 Nm Nenndrehmo-ment sorgen dafr, dass alle 1,0 kW Maschinen vollstndig abge-bremst und bis weit ber den generatorischen Nennbetriebspunkthinaus angetrieben werden knnen. An das passende Steuergertangeschlossen, kann die DC-Pendelmaschine, die als Gleichstrom-nebenschlussmaschine ausgefhrt ist, drehzahl- oder drehmoment-geregelt arbeiten. Aufgenommen werden diese Gren rein mecha-nisch: das Drehmoment mit Hilfe eines Biegebalkens im Chassis derPendelmaschine und die Drehzahl durch einen separaten, analogenoder inkrementalen Tacho. Diese Daten knnen anschlieend manu-ell oder computeruntersttzt ausgewertet werden. Und schlielichkann ber ein Computerein-/ausgabe-Interface (z. B. CASSY) diePendelmaschine auch extern angesteuert werden, so dass eine voll-stndige Fernbedienung durch den PC mglich ist.

    Technische Daten

    U =150 300 V I = 8,5 AP=1,0 2,0 kW n =1500 3000 min-1

    UERR= 200 V IERR= 0,7A

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  • Computeruntersttzte Messwerterfassung Computer Based Measurement

    24

    Computeruntersttzte Messwerterfassung Computerbased Measurement

    CBM 10

    Mit CBM 10 knnen Sie...

    mechanische und elektrische Charakteristika von Gleich-, Wechsel- und Drehstrommaschinen aufnehmen

    den Prfling drehmoment- oder drehzahlgeregelt belasten den Prfling 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 berlagern die Stromortskurve fr Drehstrommaschinen darstellen

    CBM 10 Funktionsberblick

    Kennlinienstze speichern Kennlinienstze als Tabellen ausgeben Kennlinienstze 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

    Steuergerteprogramms mglich Fernbedienung des PWM-Kennlinien-

    steuergertes (falls vorhanden)

    Aktives Einrasten - dynamischesErstellen von Einrastpunkten fr Verbindungslinien zwischenKurven und Textboxen

    Point & Show Messwertcursormit automatischem Fang auf dieKurven und Anzeige der Mess-werte

    Active locking dynamic genera-tion of locking points for connec-tion lines between curves andtext boxes

    Point & Show measurementcursor

    FCCP: Integriertes Softwaremodul zur Parametrierungund Messwerterfassung bei Betrieb von Drehstrom-maschinen am Frequenzumrichter

    YAST: Bequemer Wechsel zwischen Parametrierungdes Frequenzumrichters und Kennlinienaufnahme derMaschine

    FCCP: integrated software module for setting parame-ters and recording measurement values for three-phase machines operated on a frequency converter

    YAST: easily change between the frequency convertercontrol panel and recording of the machines characteristics

  • neu

    25

    CBM 10 a functionality overview

    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)

    Kommunikation ber die serielle Schnittstelle Fernbedienung des Bremssteuergertes vom PC:

    Ein/Aus und Start/Stop, Lastcharakteristik, Grenzwerte Vier-Quadranten-Darstellung Typische Lastkennlinien:

    Lfter/Pumpe, Wickler, Schwungmasse, Freie Funktion M=f(n) Bremsen und Antreiben des Prflings mglich Darstellung der Stromortskurven von Drehstrommaschinen

    Using the CBM 10 software you can...

    record mechanical and electrical characteristics of DC, ACand three-phase machines

    subject the DUT to loads with automatic torque and speedcontrol

    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

    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

    bernahme der aktuellen Mess-werte in die Ortskurvendarstel-lung mit manueller Interpolations-mglichkeit

    Manuelle grafische Bestimmungder Leistungs- und Drehmomen-tengerade sowie der Schlupfge-rade

    Grafische Ermittlung des Schlup-fes und Vergleich mit demgemessenen Wert

    Transfer of current measuredvalues into the locus curve repre-sentation using manual interpola-tion capability

    Manual graphic determination ofthe power and torque characteri-stics as well as the degree of slip

    Graphic determination of the slipand comparison to the measu-red value

    JWebersss

  • 1 Zubehr Xtras

    Elektrische Maschinen-Schaltungen Electrical Machines and Circuits

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    Entstrfilter Interference supressor filter

    Zweistufiges Entstrfilter mit zwei stromkom-pensierten Drosseln, jeweils zwei X- und Y-Kondensatoren und einer Schutzleiterdrossel(nur 73131) zur Entstrung von Universalmotorund Repulsionsmotor. Das Filter wird zwischenNetz und Maschine geschaltet und vermindertdie Abgabe leitungsgebundener Strsignaleentsprechend EN 5008-1 von der Maschineins Niederspannungsnetz.

    Two-stage suppressor with two current-compensated chokes, two X-type and Y-typecapacitors each and a ground choke (only73131) for the radio-interference suppressionof universal and repulsion motors. The filter isconnected between the mains and themachine and reduces the extent of lineinterference from the machine into the low-voltage mains in accordance with EN 5008-1.

    0,3 kW1,0 KW73271

    73131

    7327173131

    Schnittmodell Synchronmaschine 1,0Cutaway Model Synchronous Machine 1.0

    Handelsbliche Drehstrom-Synchronmaschinemit Schenkelpollufer. Der Stnder ist in derganzen Lnge zu 1/4 aufgeschnitten, um einenoptimalen Einblick in den inneren Aufbau derMaschine zu ermglichen.Auerdem lieferbar:733 192 Kfiglufermotor 1,0 kW733 193 Schleifringlufermotor 1,0 kW733 194 Nebenschlussmaschine 1,0 kW

    Standard commercially-available three-phasesynchronous machine with salient pole rotor.The stator has a 90 cutaway over its entirelength permitting optimum view into the interiorconstruction of the machine.Also available:733192 Squirrel-cage motor 1.0 kW733193 Slip-ring motor 1.0 kW733194 Shunt wound maschine 1.0 kW

    733195

    Digitaler Handdrehzahlmesser Digital Hand-Held Tachometer

    Komplett mit Bereitschaftstasche, 3 Batterien,2 konischen und 1 trichterfrmigen Messfhlersowie 1 Messrad fr Umfangsgeschwindigkei-ten mit eingebauter Speicherfunktion fr Dreh-zahlen bis 25.000 min-1.

    Complete with accessory bag with 3 batteries,2 cone-shaped and 1 funnel-shaped measur-ement probes as well as 1 measurementwheel for revolving speeds with built-in storagefunction for speeds up to 25.000 min-1.

    31320

    73271

    733195

    31320

    JWeberweiss2

    JWeberweiss2

    JWeberweiss2

    JWeberweiss2

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    Fehlersimulator Kfiglufer Fault simulator squirrel-cage

    Der Fehlersimulator ermglicht in Verbindungmit den Kfiglufermotoren 0,3 kW und 1,0 kWdie Simulation typischer Fehler wie: Erdschluss,Wicklungsunterbrechung, Windungsschluss,Wicklungsschluss und Thermoschalteranspra-che. Die Fehler werden ber 13 hinter einerverschliebaren Abdeckung angeordneten,Schalter erzeugt.

    The fault simulator in conjunction with thesquirrel-cage motors in the 0.1 kW and 0.3 kWpower classes permits the simulation of typicalmalfunctions like:Short to ground, winding breaks, turn-to-turnfaults, winding-to-frame short-circuit andtripping the thermal circuit-breaker. The faultsare generated by 13 switches arranged behinda lockable cover.

    73139

    Schwungmasse Flywheel

    Geeignet zur Bestimmung der Reibungs-,Eisen- und Kupferverluste bei elektrischenMaschinen sowie zur Verlngerung der Ener-gierckspeisung ins Netz. Die maximale Dreh-zahl betrgt 3.000 min-1.Massetrgheitsmoment 0,3 kW: 0,006 kg m2

    Massetrgheitsmoment 1,0 kW: 0,03 kg m2

    The system is suitable for determining friction,iron and copper-losses in electrical machinesas well as prolonging the energy recovery inthe mains. The maximum rotating speedamounts 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 kW1,0 KW73314

    73244

    7331473244

    Stellgetriebe Blocking Gear Mechanism

    Handbettigtes Getriebe zum Verstellen desRotors eines Drehstrom-Asynchronmotors mitSchleifringlufer 0,3 kW bzw. 1,0 kW bei Ver-wendung als Drehtransformator.

    Hand-operated gears used to adjust the rotorof a three-phase asynchronous motor withslip-ring rotor in the 0.3 kW or 1.0 kW classwhen used as a rotary transformer.

    0,3 kW1,0 KW

    Isolationsmesser M 5022 Insulation Tester M 5022

    Batteriebetriebener Isolationsmesser nach VDE0413, Teil 1 zum Messen in Gerten und Anla-gen mit Nennspannungen bis 500 V.

    Battery-operated insulation resistance meter inaccordance with german VDE 0413, part I formeasurements conducted in equipment andsystems with nominal voltages up to 500 V.

    531600

    73305

    73165

    7330573165

    73139

    531600

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    73244

    JWebersss

  • LD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D-50354 Huerth Phone +49(0)2233-604-0 Fax +49(0)2233-604-222 Internet: www.leybold-didactic.comPrinted in the Federal Republic of Germany 13.601.21 5.0300 LGH/DZS Technical alterations reserved

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    TPS 12.3.2 Kompaktstromrichter-gespeisteGleichstrommaschinenCompact Static Converter-fedDC Machines

    TPS 12.4 DrehstromantriebeThree-Phase Drives

    TPS 12.4.1 StromrichtergespeisteAsynchronmaschinenStatic Converter-fedAsynchronous Machines

    TPS 12.4.2 Industrie-Frequenzumrichter-antriebIndustrial Frequency ConverterDrive

    TPS 12.4.3 Frequenzumrichtertechnik,GrundlagenFrequency Converter Technology,Fundamentals

    TPS 12.4.4 Frequenzumrichter, AntriebeFrequency Converter Technology,Drives

    TPS 12.5 ServoantriebeServo Drives

    TPS 12.5.1 AC-Servo mit Block-kommutierungAC Servo with BlockCommutation

    TPS 12.5.2 AC-Servo mit Sinus-kommutierungAC Servo with Sine Commutation

    TPS 12.5.3 Positions- und LageregelungPosition Servo Control