1

BADANIE SILNIKA PIERŚCIENIOWEGO

3.1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z pracą silnika pierścieniowego w stanach: jałowym, obciążenia

oraz wyznaczenie charakterystyk tego silnika. Przedmiotem badań jest indukcyjny silnik pierścieniowy na
napięcie 220/380 V. Uzwojenia stojana wyprowadzone są do tablicy z sześcioma zaciskami, umożliwiającej
połączenie uzwojeń w gwiazdę lub trójkąt.

3.2. Dane znamionowe silnika.

Przed rozpoczęciem ćwiczenia należy zapoznać się z charakterystycznymi danymi silnika

umieszczonymi na tabliczce znamionowej, z danymi rozrusznika oraz przeprowadzić oględziny zewnętrzne
maszyny.

3.3. Przebieg pomiarów.

3.3.1. Pomiar rezystancji uzwojeń silnika.

Rezystancję uzwojeń stojana mierzy się metodą techniczną według schematu i wskazówek podanych

w punkcie 2.3.1. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisuje się do tabeli 3.1. Rezystancję uzwojeń wirnika mierzy
się według schematu przedstawionego na rysunku 3.1. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisuje się do tabeli 3.1.
Z trzech pomiarów rezystancji oblicza się wartość średnią, a następnie oblicza się średnią wartość fazowej
rezystancji wirnika

.

R

f

2

6

R

R

R

R

uwsr

vwsr

uvsr

f

2

+

+

=

U

V

W

x

y

z

Rys. 3.1. Schemat połączeń do pomiaru rezystancji uzwojeń wirnika.

Tabela 3.1.

U

I

uv

R

uvsr

R

Lp.

V A

Ω

Ω

1

2

3

4

5

6

wykonać pomiary dla faz:

U-V, V-W, U-W

3.3.2. Pomiar przekładni.

Przekładnię maszyny indukcyjnej określa się jako stosunek fazowego napięcia stojana i wirnika przy

otwartym obwodzie wirnika i zahamowanym wirniku. Przy zahamowanym wirniku i rozwartych
pierścieniach doprowadza się do uzwojeń stojana symetryczne, regulowane napięcie trójfazowe. Dla trzech
wartości napięcia zasilania zbliżonego do napięcia znamionowego mierzy się międzyprzewodowe napięcie

2

stojana i wirnika. Schemat połączeń podany jest na rysunku 3.2. Wyniki pomiarów i obliczenia wartości
średnich napięć stojana

i wirnika

oraz przekładni silnika wpisuje się do tabeli 3.2., gdzie:

1

U

2

U

ϑ =

k

U

U

2

1

− k - współczynnik zależny od rodzaju połączeń uzwojeń stojana i wirnika
− k = 1 - jeżeli obydwa uzwojenia połączone są w gwiazdę lub trójkąt
− k =

3

- jeżeli uzwojenia stojana połączone są w trójkąt, a wirnika w gwiazdę

− k =

1

3

- jeżeli uzwojenia stojana połączone są w gwiazdę, a wirnika w trójkąt

L1

L2

L3

RI

U

V

W

u

v

w

Rys. 3.2. Schemat połączeń do pomiaru przekładni silnika pierścieniowego

Tabela 3.2.

Stojan Wirnik

UV

U

VW

U

UW

U

1

U

uv

U

vw

U

uw

U

2

U

ϑ

Lp.

V V V V V V V V -

1

2

3

4

5

6

7

8

3.3.3. Próba biegu jałowego.

Podczas dokonywania rozruchu silnika pierścieniowego należy opornik rozruchowy, dołączony do

wirnika, nastawić na wartość maksymalną. W miarę wzrostu prędkości obrotowej i obniżania się prądów
w fazach stojana zmniejsza się wartość rezystancji rozrusznika aż do zupełnego zwarcia na pierścieniach.
Próbę biegu jałowego wykonujemy przy zwartych pierścieniach według schematu i wskazówek podanych
w punkcie 2.3.2. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisuje się do tabeli 2.2.

3.3.4. Próba zwarcia.

Próbę zwarcia silnika przeprowadza się doprowadzając do uzwojeń stojana obniżone napięcie do

wartości, przy której prąd ma wartość około

1 3

. W czasie próby są zwarte uzwojenia wirnika a wirnik

jest zahamowany. Próbę tę należy wykonać bardzo szybko, aby można było pominąć wpływ nagrzewania się
uzwojeń. Schemat połączeń podany jest na rysunku 3.3. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisuje się do tabeli
3.3., gdzie:

, I

n

3

I

I

I

I

W

V

U

z

+

+

=

- wartość prądu zwarcia

β

α

±

=

P

P

P

z

- moc czynna zwarcia

z

z

z

z

I

U

3

P

cos

=

ϕ

- współczynnik mocy zwarcia

3

L1

L2

L3

RI

*

*

W

α

*

*

W

β

U

V

W

u

v

w

Rys. 3.3. Schemat połączeń do próby zwarcia silnika pierścieniowego

Tabela 3.3.

Pomiary Obliczenia

z

U

U

I

V

I

W

I

α

P

β

P

Z

I

z

P

z

cos

ϕ

Lp.

V A A A W W A W -

1

2

3

4

5

6

7

8

Przy założeniu prostoliniowego przebiegu prądów zwarcia należy obliczyć prąd i moc zwarcia przy

napięciu znamionowym:

zp

2
zp

2
n

zn

zp

zp

n

zn

P

U

U

P

;

I

U

U

I

=

=

gdzie:

zp

zp

P

i

I

- prąd i moc zwarcia zmierzone przy napięciu

.

zp

U

Przebieg charakterystyk zwarcia silnika pierścieniowego jest analogiczny do przebiegu charakterystyk

zwarcia silnika klatkowego. Charakterystyki te przedstawione są na rysunku 2.6. i omówione w punkcie
2.3.3.

3.3.5. Próba obciążenia silnika pierścieniowego.

Próbę obciążenia wykonuje się według schematu połączeń przedstawionego na rysunku 3.4.

L1

L2

L3

RI

*

* W

α

*

* W

β

U

V

W

u

v

w

Rys. 3.4. Schemat połączeń do próby obciążenia silnika pierścieniowego.

Po przeprowadzeniu rozruchu utrzymuje się stała wartość napięcia zasilającego równa napięciu

znamionowemu. Pomiary wykonuje się zmieniając obciążenie silnika w zakresie od prądu biegu jałowego do

. Silnik obciąża się hamulcem bębnowym.

n

I

3

,

1

4

Pomiary przeprowadza się dla dwóch przypadków:

− rezystancja rozrusznika

= 0

r

R

− rezystancja rozrusznika

ustawiona jest na wartość, przy której prędkość obrotowa silnika przy

obciążeniu znamionowym wynosi 75% prędkości znamionowej.

r

R

Wyniki pomiarów wpisuje się do tabeli 3.4., gdzie:

3

U

U

U

U

UW

VW

UV

1

+

+

=

- średnia wartość napięć międzyprzewodowych

3

I

I

I

I

W

V

U

1

+

+

=

- średnia wartość prądów przewodzących

β

α

±

=

P

P

P

1

- moc czynna pobierana przez silnik

2

1

F

F

F

−

=

- siła na obwodzie bębna hamulca

2

FD

81

,

9

M

2

=

- moment na wale silnika

D

- średnia bębna hamulca

n

M

105

,

0

P

2

2

=

- moc na wale silnika

1

1

1

I

U

3

P

cos

=

ϕ

- współczynnik mocy

1

2

P

P

=

η

- sprawność silnika

1

1

n

n

n

s

−

=

- poślizg

p

f

60

n

1

=

- prędkość synchroniczna silnika

Tabela 3.4

Pomiary

n

UV

U

VW

U

UW

U

U

I

V

I

W

I

α

P

β

P

F

1

F

2

Lp.

min

obr

V V V A

A

A W W kG

kG

1

2

3

4

5

6

7

8

5

Obliczenia

1

U

1

I

1

P

F

2

M

2

P

ϕ

cos

s

η

Lp.

V A W kG

Mm W - - -

1

2

3

4

5

6

7

8

Charakterystyki obciążania przedstawione są na rysunku 3.5. Ponieważ prąd magnesujący pozostaje

prawie stały ze wzrostem obciążenia, a prąd czynny rośnie, współczynnik mocy cos

ϕ ze wzrostem

obciążenia rośnie. Przebieg sprawności podobny jest do przebiegu sprawności innych maszyn elektrycznych.
Ze wzrostem obciążenia maleje prędkość obrotowa. Spadek prędkości jest niewielki, dlatego przebieg
prędkości można uważać za prostoliniowy.

3.3.6. Wyznaczenie sprawności metodą obliczeniową.

Korzystając z wyników przeprowadzonych pomiarów oblicza się sprawność silnika dla różnych

obciążeń według wzorów:

1

1

1

1

cos

I

U

3

P

ϕ

=

- dla wartości odpowiednio

z tabeli 3.4,

1

1

1

cos

,

I

,

U

ϕ

(

punkt 3.3.5

)

1

2

P

P

=

η

- sprawność

2

1

1

2

P

P

P

P

∆

−

∆

−

=

- moc na wale silnika

1

Cu

Fe

1

P

P

P

∆

+

∆

=

∆

- straty mocy w stojanie

Fe

P

∆

-straty w rdzeniu stojana z pomiaru biegu jałowego

dla

U

U

n

=

f

1

2
f

1

Cu

R

I

3

P

=

∆

- straty w uzwojeniu stojana

f

I

- fazowa wartość prądu

f

1

R

- rezystancja fazy stojana

d

m

2

Cu

2

P

P

P

P

∆

+

∆

+

∆

=

∆

- straty mocy w wirniku

(

1

1

2

Cu

P

P

s

P

∆

−

)

=

∆

- straty obciążeniowe w wirniku

1

1

P

P

∆

−

- moc elektromagnetyczna silnika

m

P

∆

- straty mechaniczne /z pomiarów biegu jałowego

6

2

n

n

d

I

I

P

005

,

0

P

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

∆

- dodatkowe straty obciążeniowe

η

1

cos

ϕ

I

1

n, I

η; ;

1

cos

ϕ

n

0

P

2n

P

2

n

Rys. 3.5. Charakterystyki obciążenia silnika pierścieniowego.

3.4. Sprawozdanie.

Sprawozdanie powinno zawierać:
• dane znamionowe badanego silnika;

• charakterystyki biegu jałowego, zwarcia i obciążenia;

• charakterystykę sprawności, wyznaczoną metodą obliczeniową;

• obliczoną wartość przekładni;

• obliczone wartości prądu zwarcia i mocy zwarcia przy napięciu znamionowym;

• wnioski i spostrzeżenia.