Wydział Elektryczny Politechniki Poznańskiej Instytut Elektrotechniki Przemysłowej Zakład Maszyn Elektrycznych
Laboratorium Podstaw Elektrotechniki Ćwiczenie nr 4 Temat: Badanie jednofazowego silnika indukcyjnego jednoklatkowego.
Rok akademicki: 2006 / 2007 Wydział Elektryczny kierunek Elektrotechnika Specjalność: elen	Wykonawcy: Paweł Nowaczyk Lidia Szymczak Marta Budych	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				Ocena:
Uwagi:

1. Wstęp teoretyczny

Warunkiem wytworzenia momentu rozruchowego w maszynie indukcyjnej jest istnienie pola magnetycznego wirującego. W tym celu w silniku jednofazowym umieszcza się dwa uzwojenia o osiach przesuniętych w przestrzeni, zwykle o 90˚ elektrycznych, przy czym pomiędzy prądami przepływającymi przez te uzwojenia musi istnieć przesunięcie fazowe.

W silniku indukcyjnym jednofazowym jedno z uzwojeń nazywane jest głównym lub roboczym, które jest zasilane przez cały czas pracy silnika. Drugie z uzwojeń może być również zasilane przez cały czas i wówczas nazywane jest pomocniczym pracy. Może ono być również załączone wyłącznie w chwili rozruchu, nazywane jest wtedy pomocniczym rozruchowym.

Schemat pomiarowy:

U_G1, U_G2 - zaciski uzwojenia głównego (roboczego),

U_R1, U_R2 - zaciski uzwojenia pomocniczego (rozruchowego),

W_G, W_R - watomierze w gałęziach głównej i rozruchowej,

A_G, A_R - amperomierze w gałęziach głównej i rozruchowej,

C - kondensator rozruchowy, W - wyłącznik odśrodkowy.

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było dokonanie pomiaru prądów, mocy oraz napięcia w układzie przedstawionym na powyższym schemacie. Tych pomiarów dokonywaliśmy przy różnych stanach pracy silnika, a mianowicie przy: próbie biegu jałowego, próbie obciążenia oraz próbie zwarcia.

3. Wyniki pomiarów

1. Próba biegu jałowego

Uzwojenie pomocnicze (rozruchowe) po rozruchu silnika zostaje rozwarte, prąd płynący przez uzwojenie główne jest równy prądowi płynącemu w obwodzie I = I_G. Obniżając odpowiednio napięcie (co 20V) dokonywaliśmy odczytu prądu oraz mocy w układzie.

Lp.	U	IG	PG	cosφ
-	[V]	[A]	[W]	[-]
1	220	6,8	240	0,16
2	200	5,75	230	0,20
3	180	4,9	220	0,25
4	160	4,2	200	0,30
5	140	3,6	170	0,34
6	120	3,05	150	0,41
7	100	2,6	140	0,54

2. Próba obciążenia

Celem tej próby było wyznaczenie charakterystyk ruchowych silnika. W tym celu zaczynaliśmy pomiar na biegu jałowym (tylko pierwszy pomiar), następnie dokonywaliśmy zwiększenia momentu T odczytując przy tym prędkość obrotową silnika, prąd płynący w obwodzie oraz moc. Ograniczeniem ilości pomiarów było nie przekroczenie wartości prądu znamionowego, który wynosił I = I_G = 10A.

Lp.	U	IG	n	T	PG	P	cosφ	η
-	[V]	[A]	[obr/min]	[Nm]	[W]	[W]	[-]	[-]
1	220	6,8	1495	0	290	0,00	0,19	0,00
2	220	6,9	1491	1	390	156,13	0,26	0,40
3	220	7,15	1485	2	580	310,99	0,37	0,54
4	220	7,5	1479	3	760	464,61	0,46	0,61
5	220	8,1	1473	4	940	616,96	0,53	0,66
6	220	8,7	1465	5	1110	767,02	0,58	0,69
7	220	9,55	1458	6	1310	916,02	0,62	0,70

Przykładowe obliczenie dla pomiaru nr 4:

3. Próba zwarcia

Próba zwarcia została przeprowadzona przy zahamowanym wirniku. Celem tej próby było wyznaczenie parametrów nieruchomej maszyny w funkcji napięcia zasilającego. Również w tym przypadku ograniczeniem ilości pomiarów było nie przekroczenie wartości znamionowej prądu. Ponieważ wirnik był zatrzymany, pomiarów należało dokonywać dość szybko.

Lp.	U	I	IG	IR	PG	PR	T	cosφ
-	[V]	[A]	[A]	[A]	[W]	[W]	[Nm]	[-]
1	14	2	1,8	1	0	10	-	0,35
2	30	4	3,6	2,1	20	50	-	0,43
3	58	6	5,7	3,1	80	110	-	0,36
4	68	8	7,9	4,0	170	190	0,75	0,42
5	78	10	10	4,6	280	250	1	0,44

4. Wykresy

4.1. Próba biegu jałowego

1. I = f(U)

2. P = f(U)

3. cosφ = f(U)

4.2. Próba obciążenia

1. I = f(T)

2. P = f(T)

3. cosφ = f(T)

4. n = f(T)

5. η = f(T)

4.3. Próba zwarcia

1. I = f(U)

2. P = f(U)

3. cosφ = f(U)

5. Wnioski

Po przeprowadzeniu wszystkich prób oraz wykreśleniu charakterystyk można stwierdzić, że otrzymane wyniki są poprawne a kształt charakterystyk jest zbliżony do wzorcowych. Podczas próby obciążenia, tzn. podczas zwiększania momentu zauważamy, że zarówno cosφ jak i sprawność η wzrastają wraz ze wzrostem prądu i zaczynają się powoli stabilizować, gdy dochodzimy do wartości znamionowej prądu czyli 10A. Wtedy cosφ oraz η osiągają najwyższe wartości, czego należało się spodziewać.

Podczas próby zwarcia charakterystyki I = f(U) oraz P = f(U) mają pożądany kształt. Jednak kształt charakterystyki cosφ = f(U) odbiega nieco od wzorcowej. Może to być spowodowane tym, że podczas pomiarów wirnik silnika był zatrzymany i każdego pomiaru dokonywaliśmy ustawiając daną wartość prądu a następnie obniżając prąd do zera. Należało tak robić, ponieważ podczas próby zwarcia wydziela się dość duża ilość ciepła. Przy prądzie 6, 8 i 10A odczyt był dokonywany bardzo szybko, więc mogły pojawić się błędy przy odczycie z przyrządów oraz podczas odczytu wartości na miernikach mogły być nieustabilizowane. W tabeli widzimy również, że suma prądów - głównego I_G oraz rozruchowego I_R nie dają wartości jakie wskazywał amperomierz w głównej gałęzi. Aby otrzymać poprawną wartość musimy prądy dodawać geometrycznie, ponieważ między tymi prądami musi występować przesunięcie fazowe aby silnik mógł pracować.

4

---