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Page 1: Maquinas Electricas de LD Didactic
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EMS 10

Elektrische Maschinen-Schaltungen · Electrical Machines and Circuits

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

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

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

eingesetzt 1984 im WasserkraftwerkItaipú, Südamerika

A 50 Hz, 730 MVA SIEMENSgenerator rotor weighting 2000 tons

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

plant in Itaipú, 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 für den zukunfts-weisenden Einsatz an Berufsschulen, an industriellen und staatlichenBildungseinrichtungen sowie an technischen Hochschulen, Fach-hochschulen und Universitäten

Leicht zu handhabende, modulare Komplettsysteme mit kurzer Rüst-zeit � Alle Maschinen in 0,3 kW oder 1,0 kW Ausführung unterBerücksichtigung 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 Temperatur-überwachung aller Maschinen und konsequente Verwendung vonSicherheits-Experimentierkabeln � Manuelles oder computerunter-stütztes Experimentieren � Erprobte Experimentierliteratur mit Lehr-einheiten, Lernzielen, ausführlichen Aufgaben und detaillierten Lösun-gen

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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

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1880

1890

1900

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1887F. A. Haselwander & Bradley

Der SynchronmotorThe synchronous motor . . .18

1901Walzenläufer, 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 SoftwarelösungThe software solution . . . . . . . . . . . . . . . . . .24Das ZubehörThe accessories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Die AusstattungThe equipment set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Allgemeine HinweiseGeneral Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

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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!

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Unser Programm im ÜberblickOur Program - an Overview

Sie halten den Systemkatalog “EMS 10: Elektrische Maschinen” vonLD DIDACTIC in Ihren Händen! In diesem Katalog wollen wir Siezu einer faszinierenden Reise durch die Welt der elektrischen Maschi-nen einladen. Begleiten Sie uns, wenn wir Ihnen vom Transformatorüber Gleich- und Wechselstrommaschinen bis hin zu MechatronikMotoren die Vielfalt der elektromechanischen Energieumformer eröff-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 Klassenräumenverwirklicht, die für die Untersuchung von 15 kW Maschinensätzennicht infrage kommen. Deshalb werden kompakte, komplette undgleichzeitig flexible Systeme benötigt, 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 kön-nen. Zögern Sie nicht, LD DIDACTIC zu kontaktieren, wenn SieDetailinformationen einzelner Geräte benötigen.

Denn LD DIDACTIC macht die elektrische Maschine transparent!

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EMS 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

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EMS 10.1

Wechsel- und DrehstromtransformatorenSingle- 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 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.

Don’t 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 gehört von seiner Physik her zu den elektrischenMaschinen, wenngleich nicht zu den rotierenden. Transformatorenwandeln kleine elektrische Spannungen (Klein- und Niederspannun-gen) in große (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 fürWechsel- als auch für Drehstromtransformatoren im Niederspan-nungsbereich. Diverse Sonderausführungen - 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 Durchführung der Experimente stehen dieTransformatoren in den Leistungsklassen 0,3 kW und 1,0 kW zur Ver-fügung.

Seien Sie dabei, wenn LD DIDACTIC die ungewöhnlichste allerelektrischen Maschinen didaktisch präsentiert!

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Gebräuchliche Schaltungen von Drehstromtrans-formatoren. Auswahl aus VDE 0532

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

Erläuterung der Schaltung Dy 5

An elaboration of the circuit Dy5

Transformatoren · Transformers

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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� 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

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

Belastungskennlinien U2 = ƒ( I2) beiU1 = konst. für ϕκ = 63,5°

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

Verzerrung des Magnetisierungsstroms infolge

der Eisensättigung

Distortion in the magnetisationcurrent resulting from the

saturation of iron

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Page 8: Maquinas Electricas de LD Didactic

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 Eisenhüttenanlagen sind Gleichstrom-motoren unverzichtbar. Ihre Fähigkeit, hohe Drehmomentspitzenabzufangen sowie ihre über weite Bereiche linear verlaufende Dreh-zahlcharakteristik zeichnen sie dabei aus. Ebenso kommen dieseMaschinen noch im Kleinmotorenbereich vor, wenn nur Gleichstrom-versorgungen zur Verfügung 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. Weiterführend wird dort ihr Verhalten bei Strom- undDrehzahlregelung untersucht.

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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

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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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Feldschwächkennlinie eines Gleichstrom-Nebenschlussmotors

Field-shunt characteristic of a DC shunt-wound machine

Funkenbildung zwischen Bürsten und Kommutator

Sparking between the carbon brushes and the commutator

Grundlagen� Aufbau und Wirkungsweise� Wirkung des Kommutators� Ankerrückwirkung und Kommutierung

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

triebsverhalten,Kennlinien von Motoren,Lastkennlinien, Möglichkeiten der Dreh-zahlstellung 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 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

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Page 10: Maquinas Electricas de LD Didactic

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 für das Verständnis der elektrischen Maschinen imAllgemeinen. Die Umsetzung von mechanischer in elektrische Ener-gie und die dafür benötigten 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)können typische Betriebsuntersuchungen an den verschiedenen DC-Generatortypen – selbst- oder fremderregt – durchgeführt werdenund das sowohl herkömmlich als auch computerunterstützt. DieSteuergeräte der Drehstrom-Pendelmaschinen sind hierfür miteiner PC-Schnittstelle ausgerüstet, die 1,0 kW DC-Pendelmaschinekommuniziert via CASSY mit dem Computer.

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Schaltung des Nebenschlussgenerators

Circuit of the shunt-wound generator

Gleichstrommaschinen · DC Machines

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Page 11: Maquinas Electricas de LD Didactic

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

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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 = ƒ(M) der Neben-

schlussmaschine

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

shunt-wound machine

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Page 12: Maquinas Electricas de LD Didactic

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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.

Für Dünn- und Dickbrettbohrer...

Die Einphasen-Asynchronmaschine verliert zunehmend an Bedeu-tung, seitdem der nahezu verschleißfreie, frequenzumrichtergespeis-te Käfigläufermotor in Massen preiswert zur Verfügung 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 Verständniseiniger Betriebseigenschaften der Induktionsmaschinen von Bedeu-tung.

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

Mit unserem Programm legen Sie den Grundstein für 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

Page 13: Maquinas Electricas de LD Didactic

Elektroantrieb eines Überlaufschiebers

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

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EMS 10.3

Kennlinien n = f(M) des Einphasen-Reihenschluss-motors für 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 Bürstenstellung auf das

Betriebsverhalten

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Page 14: Maquinas Electricas de LD Didactic

EMS 10.4.1

Aysnchronmotoren · Asynchronous Motors

0,3 kW Käfigläufermotor 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 area“Three-phase Drives” (TPS 12.4).

Das Gute ist immer einfach!

Die Asynchronmaschine ist die Maschine der Zukunft! Besonders derfrequenzumrichtergespeiste, wartungsarme Käfigläufermotor ersetztin zunehmendem Maße 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 Maßnahmen gekennzeichnet.

LD DIDACTIC bietet die Standardmodelle Schleifringläufermotorund Käfigläufermotor an, darüber 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 computerunterstützte Aufnahmeder Betriebskennlinien und der Stromortskurve.

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

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

triebsverhalten wird weiterführend im Themenbereich “Drehstroman- triebe” (TPS 12.4) behandelt.

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Ersatzschaltbild der Asynchronmaschineim p.u.-System

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

Anschluss einer Asynchronmaschinea) für Rechtslauf b) für Linkslauf

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

Asynchronmaschinen · Asynchronous Machines

Page 15: Maquinas Electricas de LD Didactic

1,0 kW Schleifringläufermotor mit Anlaufwiderständen

1.0 kW slip-ring motor with starting resistors

Maschine Machine 0,3 kW 1,0 kW

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

� Aufbau und Wirkungsweise� Betriebskennlinien� Anfahren

SchleifringläuferStromverdrängungsläuferStern/Dreieck-EinschaltungEinschaltungen überAnlasstransformatorKusa-Schaltung

� BremsenGegenstrombremsungGleichstrombremsungSenkbremsschaltung

� Leistungsbilanz der idealen Dreh-feldmaschine

� Leistungsfluss� Ortskurve (Heyland-Kreis)� Leerlaufversuch� Kurzschlussversuch� Drehzahlstellbare

AsynchronmotorenPolumschaltungDahlanderschaltungDrehzahlstellung durchSchlupfänderungSchleifringläufer

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EMS 10.4.1

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

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

Kreisdiagramm des Ständerstroms

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

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“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

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Page 16: Maquinas Electricas de LD Didactic

EMS 10.4.1

AsynchrongeneratorenAsynchronous 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 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-called“dynamic 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 überwiegend zum Einsatz kom-men, sind Erzeuger elektrischer Energie, die ohne zusätzliche Gleich-spannungs-Hilfsenergie auskommen. In Verbindung mit einerAntriebsmaschine ( Drehstrom-Pendelmaschine 0,3 kW bzw. 1 kW,DC-Pendelmaschine 1,0 kW) können 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 ergänzend die Asynchronmaschine in der Betriebsart“Bremse” untersucht werden. Das zugrunde liegende elektromecha-nische Prinzip - die sogenannte “Senkbremsschaltung” - kommtimmer noch bei Hebezeugen zum Einsatz. Durch computerunter-stützte Messwerterfassung wird das Gesamtsystem dem Anspruchdes modernen Elektromaschinen-Labors gerecht.

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

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Schaltung zur Schlupfänderung

Circuit for slip regulation

Asynchronmaschinen · Asynchronous Machines

Page 17: Maquinas Electricas de LD Didactic

1,0 kW Käfigläufer: 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

Käfigläufermotor 400/690V Squirrel-cage motor 400/690V 73211 73281Käfigläufermotor D Squirrel-cage motor D 73224 73294Käfigläufermotor GW Squirrel-cage motor SW 73226 73296Schleifringläufermotor Slip-ring motor 73233 73303Multifunktionsmaschine Multifunction machine 73228 73298Käfigläufermotor 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 Ständerstroms

Braking ranges in the locuscurve of the stator current

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Page 18: Maquinas Electricas de LD Didactic

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

Don’t 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 ship’s 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 of“power station control” which is dealt with inthe subject area TPS 11 “Electrical PowerEngineering”.

Nur nicht nachgeben!

Zu den Drehstrommaschinen zählt auch die Synchronmaschine. ImGegensatz zur Asynchronmaschine läuft sie mit konstanter, nur vonder Frequenz des Drehfeldes abhängigen Drehzahl, die somit nichtvom Lastmoment beeinflusst wird. Neben dem Einsatz als Motor –z. B. bei Förderbändern, Textilmaschinen, Papier- und anderenWickelmaschinen – wird sie als sogenannter “Phasenschieber”betrieben. 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 vongroßen 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 wasserstoffgekühlten 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 Thematik“Kraftwerksregelung”, die weiterführend im Gebiet TPS 11: “Elektri-sche Energietechnik” behandelt wird.

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Synchronisiereinrichtungen, a) Dunkelschaltungb) Zeigerdiagramm für Dunkelschaltung

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

a) b)

Sychronmaschinen · Synchronous Machines

Page 19: Maquinas Electricas de LD Didactic

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 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 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)

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Page 20: Maquinas Electricas de LD Didactic

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 erwähnt. Beide Typen werden mit kleinen bis mittle-ren Leistungen z. B. für Positionieraufgaben eingesetzt und benötigenzwingend 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 für die0,3 kW Leistungsklasse und die DC-Pendelmaschine für den 1,0 kWFrequenzumrichtermotor.

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

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Spezielle Drehfeldmaschinen · Special Three-Phase Maschines

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Page 21: Maquinas Electricas de LD Didactic

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 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

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Frequenzabhängige Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien eines FCC-Motors

Frequency-dependent speed-torquecharacteristics of a FCC motor

Fertigungsstraße bei Ford, Köln

Assembly line at the Ford plantin Cologne

Drehzahl-Drehmoment-Kennlinieeines AC-Servomotors

Speed-torque characteristic ofan AC servo motor

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Page 22: Maquinas Electricas de LD Didactic

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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

Prüflingen - bei variabler Drehzahl - in beiden Drehrichtungen mög-

lich. Das Steuergerät ist kompakt, übersichtlich und leicht an die Pen-

delmaschine anzuschließen. Dies garantiert kurze Rüstzeiten, ver-

meidet Fehlbedienung und ermöglicht die Konzentration auf das

Wesentliche.

Die Drehmomentmessung geschieht realitätsnah mit Biegebalken

und zugehöriger Elektronik innerhalb der Pendelmaschine. Die Dreh-

zahl wird mit einem Inkrementalgeber erfasst. Das Steuergerät misst

Strom- und Spannungseffektivwerte des Prüflings über einen zu-

sätzlich benötigten Trennverstärker. Die Auswertung dieser Größen

kann manuell oder – zeitgemäß – auch mittels PC erfolgen. Dazu

können alle Messwerte über eine USB- Schnittstelle an diesen über-

mittelt werden.

Lüfter-, Hub- oder Wickelantrieb existieren normalerweise nicht im

Labor. Für die Pendelmaschine mit intelligenter Mikrocomputersteue-

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

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

nik-Ausbildung ergibt.

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Antriebs- und Belastungsmaschinen · The load and drive machines

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Page 23: Maquinas Electricas de LD Didactic

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DC-PendelmaschineDC Pendulum Machine

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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 über 6 Nm Nenndrehmo-ment sorgen dafür, dass alle 1,0 kW Maschinen vollständig abge-bremst und bis weit über den generatorischen Nennbetriebspunkthinaus angetrieben werden können. An das passende Steuergerätangeschlossen, kann die DC-Pendelmaschine, die als Gleichstrom-nebenschlussmaschine ausgeführt ist, drehzahl- oder drehmoment-geregelt arbeiten. Aufgenommen werden diese Größen rein mecha-nisch: das Drehmoment mit Hilfe eines Biegebalkens im Chassis derPendelmaschine und die Drehzahl durch einen separaten, analogenoder inkrementalen Tacho. Diese Daten können anschließend manu-ell oder computerunterstützt ausgewertet werden. Und schließlichkann über ein Computerein-/ausgabe-Interface (z. B. CASSY) diePendelmaschine auch extern angesteuert werden, so dass eine voll-ständige Fernbedienung durch den PC möglich 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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Page 24: Maquinas Electricas de LD Didactic

Computerunterstützte Messwerterfassung · Computer Based Measurement

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Computerunterstützte Messwerterfassung Computerbased Measurement

CBM 10

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-Kennlinien-

steuergerätes (falls vorhanden)

� Aktives Einrasten - dynamischesErstellen von Einrastpunkten für 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

Page 25: Maquinas Electricas de LD Didactic

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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 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

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

� Übernahme der aktuellen Mess-werte in die Ortskurvendarstel-lung mit manueller Interpolations-möglichkeit

� 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

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Page 26: Maquinas Electricas de LD Didactic

1 Zubehör · Xtras

Elektrische Maschinen-Schaltungen · Electrical Machines and Circuits

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Entstörfilter · Interference supressor filter

Zweistufiges Entstörfilter mit zwei stromkom-pensierten Drosseln, jeweils zwei X- und Y-Kondensatoren und einer Schutzleiterdrossel(nur 73131) zur Entstörung von Universalmotorund Repulsionsmotor. Das Filter wird zwischenNetz und Maschine geschaltet und vermindertdie Abgabe leitungsgebundener Störsignaleentsprechend 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

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Schnittmodell Synchronmaschine 1,0Cutaway Model Synchronous Machine 1.0

Handelsübliche Drehstrom-Synchronmaschinemit Schenkelpolläufer. Der Ständer ist in derganzen Länge zu 1/4 aufgeschnitten, um einenoptimalen Einblick in den inneren Aufbau derMaschine zu ermöglichen.Außerdem lieferbar:733 192 Käfigläufermotor 1,0 kW733 193 Schleifringläufermotor 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

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Digitaler Handdrehzahlmesser Digital Hand-Held Tachometer

Komplett mit Bereitschaftstasche, 3 Batterien,2 konischen und 1 trichterförmigen Messfühlersowie 1 Messrad für Umfangsgeschwindigkei-ten mit eingebauter Speicherfunktion für 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.

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Page 27: Maquinas Electricas de LD Didactic

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Fehlersimulator Käfigläufer Fault simulator squirrel-cage

Der Fehlersimulator ermöglicht in Verbindungmit den Käfigläufermotoren 0,3 kW und 1,0 kWdie Simulation typischer Fehler wie: Erdschluss,Wicklungsunterbrechung, Windungsschluss,Wicklungsschluss und Thermoschalteranspra-che. Die Fehler werden über 13 hinter einerverschließbaren 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.

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Schwungmasse · Flywheel

Geeignet zur Bestimmung der Reibungs-,Eisen- und Kupferverluste bei elektrischenMaschinen sowie zur Verlängerung der Ener-gierückspeisung ins Netz. Die maximale Dreh-zahl beträgt 3.000 min-1.Masseträgheitsmoment 0,3 kW: 0,006 kg m2

Masseträgheitsmoment 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

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7331473244

Stellgetriebe · Blocking Gear Mechanism

Handbetätigtes Getriebe zum Verstellen desRotors eines Drehstrom-Asynchronmotors mitSchleifringläufer 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 Geräten 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.

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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 GleichstromantriebeDC Drives

TPS 12.3.1 Stromrichtergespeiste Gleich-strommaschinenStatic Converter-fed DCMachines

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

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