Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Ćwiczenie nr 2	Temat: Badanie klatkowego silnika indukcyjnego.	Zespół 2 : 1.Elżbieta Parzych 2.Paweł Bochenek 3.Sylwester Adamczuk 4.Radosław Belka 5.Robert Seta
Data wykonania ćw.: 97.03.07	Data oddania sprawozd.: 97.03.21	Ocena:

1.Parametry silnika klatkowego indukcyjnego.

P_n=0,8 kW -moc znamionowa

U_n=380 V -napięcie znamionowe

I_n=2,2 A -prąd znamionowy

cosf=0,74 -współczynnik mocy

n_n=1400 obr/min - prędkość znam.

Kl.E -klasa izolacji

temp.40^o -temperatura pracy

50 Hz -częstotliwość sieci

masa 17kg

PN-72/E-06000

2.PRÓBA BIEGU JAŁOWEGO.

2.1.Schemat pomiarowy.

W₁,W₂-watomierze elektrodynamiczne (pomiar mocy P₁ i P₂ ).

A₁,A₂,A₃-amperomierze magnetoelektryczne (pomiar prądów w poszczególnych

uzwojeniach stojana (U,V,W).

V-woltomierz (pomiar napięcia przewodowego silnika klatkowego indukcyjnego)

2.2.Tabela pomiarowa.

[v] [A] [A] [A] [W] [W] [W] [W] [-] [V²]

R=9,5W -rezystancja jednego uzwojenia stojana silnika

U_o- napięcie przewodowe zasilające

I1_o,I2_o,I3_o-prądy kolejnych uzwojeń stojana (U,V,W)

I_s- prąd średni pojedynczego uzwojenia

P1_o,P2_o - moce zmierzone przez odpowiednio watomierz: W1 i W2

P_o-całkowita moc pobrana przez silnik

P_o= P1_o+P2_o

DP_obc- straty obciążeniowe przy biegu jałowym (straty mocy na uzwojeniach stojana)

DP_obc=3* (I_s)²*R

DP_o-straty jałowe

DP_o= P_o- DP_obc ze związku P_o= DP_o+ DP_obc

cosf _o-współczynnik mocy

2.3.Wykresy.

I_s=f(U_o) , P_o=f(U_o) , DP_o=f(U_o²) , cosf _o=f(U_o)

Z wykresu DP_o=f(U_o²) odczytaliśmy (dla pracy znamionowej silnika { przy U_o=380V U_o²=144400 V² } ) moce:

DP_m=29,2W -straty mechaniczne

DP_Fe=133,4-29,2=104,2W -straty w żelazie

3.PRÓBA ZWARCIA.

3.1.Schemat pomiarowy.

W₁,W₂-watomierze elektrodynamiczne (pomiar mocy P₁ i P₂ ).

A₁,A₂,A₃-amperomierze magnetoelektryczne (pomiar prądów w poszczególnych

uzwojeniach stojana (U,V,W).

V-woltomierz (pomiar napięcia przewodowego silnika klatkowego indukcyjnego)

3.2.Tabela pomiarowa.

[V] [A] [A] [A] [W] [W] [-]

R=9,5W -rezystancja jednego uzwojenia stojana silnika

U_z- napięcie przewodowe zasilające

I1_z,I2_z,I3_z-prądy kolejnych uzwojeń stojana (U,V,W)

I_s- prąd średni pojedynczego uzwojenia

P1_z,P2_z - moce zmierzone przez odpowiednio watomierz: W1 i W2

P_z-całkowita moc pobrana przez silnik

P_z= P1_z+P2_z

cosf _z-współczynnik mocy

4.PRÓBA OBCIĄŻENIA.

4.1.Schemat pomiarowy.

W₁,W₂-watomierze elektrodynamiczne (pomiar mocy P₁ i P₂ ).

A₁,A₂,A₃-amperomierze magnetoelektryczne (pomiar prądów w poszczególnych

uzwojeniach stojana (U,V,W).

V-woltomierz (pomiar napięcia przewodowego silnika klatkowego indukcyjnego)

W próbie obciążenia jako obciążenie silnika zastosowano hamownicę indukcyjną zasilaną prądem stałym. Poprzez zmianę prądu wzbudzenia hamownicy możliwa jest zmiana momentu obciążenia silnika.

4.2.Tabele pomiarowe .

[A] [A] [A] [W] [W] [W] [W] [-] [-] [%]

U=380V znamionowe napięcie zasilające

I1_b,I2_b,I3_b-prądy kolejnych uzwojeń stojana (U,V,W)

I_s- prąd średni pojedynczego uzwojenia

Pw1_b,Pw2_b - moce zmierzone przez odpowiednio watomierz: W1 i W2

P1_b- całkowita moc pobrana przez silnik:

P1_b= Pw1_b+Pw2_b

cosf _b- współczynnik mocy:

P2_b-moc oddawana przez silnik (moc użyteczna)

gdzie :DP_b- suma strat podczas pracy silnika.

DP_cu1-straty w uzwojeniach stojana:

DP_cu2-straty w uzwojeniach wirnika:

gdzie: DP_el -moc wewnętrzna silnika (moc w szczelinie)

DP_Fe=104,2W -straty w żelazie uzyskane w próbie biegu

jałowego dla napięcia znamionowego:380V

[ - ] -poślizg

n_b- prędkość obrotowa zmierzona

=1500 obr/min - prędkość wirowania pola (f1=50Hz-częstotliwość pracy, p=2 -liczba par

biegunów)

DP_m =29,2W - straty mechaniczne uzyskane w próbie biegu jałowego

DP_dod - straty dodatkowe

I_n=2,2A - prąd znamionowy

P_n=1010W - moc dla znamionowych warunków pracy

h_b -sprawność silnika

%

M_odcz - moment obrotowy zmierzony

M_obl - moment obrotowy obliczony

[N*m] [rad/s]

4.3.Wykresy.

5.Wnioski

1.Próba biegu jałowego.

Próbę biegu jałowego dokonywaliśmy przy pozornie nie obciążonym silniku (dołączona hamownica oraz urządzenie do pomiaru momentu obrotowego).Za stan jałowy uważaliśmy taki dla którego (przy zmniejszaniu napięcia zasilającego od 400V) obroty silnika nie spadły znacząco (1496 - 1457 obr/min).

Podczas idealnego biegu jałowego obroty powinny być stałe natomiast w rzeczywistości na skutek znaczących wartości oporów (strat) mechanicznych, szczególnie przy małych napięciach zasilania,

prędkość silnika spada. Silniki indukcyjne klatkowe są bardzo wrażliwe na spadek napięć zasilających -gwał-

townie spada.

Przy pomiarze mocy jeden z dwóch watomierzy wskazywał ujemną moc. W celu jej zmierzenia należało zamienić początki cewek np. prądowych watomierza.

Teoretycznie cosf dla biegu jałowego powinien mieścić się w granicach 0,1-0,2 .Analizując pomiary, stan zbliżony do idealnego biegu jałowego (ze względu na cosf ) jest dla napięć U_o=250 - 400V.Dla niższych napięć straty mechaniczne zaczynają bardziej znacząco wpływać na pracę silnika.

Moc P_o (pobierana przez silnik ), jak należałoby przypuszczać jest proporcjonalna do U_o².

Prąd uzwojeń stojana przy U_n=380V wyniósł I_s=1,6A - jest niższy o ~30% niższy od I_n.

Z interpolowanej charakterystyki DP_o=f(U_o²) odczytaliśmy straty w żelazie DP_Fe=104,2W i straty mechaniczne DP_m=29,2W (dla U_o=0V ).

2.Proba zwarcia.

Pomiarów silnika w probie zwarcia dokonywaliśmy przy unieruchomionym wirniku. Czas pomiarów ograniczyliśmy do minimum ze względu na dużą moc pobieraną (zamienianą na ciepło) i związane z tym duże prądy już przy małym napięciu (0 - 90V).Zwarcie silnika z powyższych względów jest niebezpieczne

dla samej maszyny i może prowadzić do jej uszkodzenia.

Odczytane z charakterystyki I_z=f(U_z) napięcie zwarcia ma wartość 88,2V (przy I_n=2,2A).Jest ono 4 razy mniejsze od U_n.

Uzyskany na podstawie pomiarów cosf (0,54 - 0,63) jest zbliżony do teoretycznego dla proby zwarcia.

(Dla 3 ostatnich pomiarów cosf był niemożliwy do wyliczenia, mogło to wynikać z niedokładności odczytów

wartości mierzonych).

Moc pobierana P_z~ U_z².

3.Proba obciążenia.

Próby obciążenia dokonywaliśmy dla znamionowego napięcia (380V).Jako obciążenia używaliśmy hamownicę indukcyjną ( zasilaną prądem stałym i wykorzystująca zjawisko prądów wirowych).

Moment obrotowy mierzyliśmy miernikiem momentu wyskalowanym w kGcm .Wyniki pomiarów umieszczone w tabeli są już przeliczone na N*m. (ukł.SI) korzystając z przelicznika

1 kGcm=0,0980665 N*m. Moment obliczony różni się w każdym przypadku o ~1- 2 N*m, rozbieżność ta wynikać może z błędu wyznaczenia P2(mocy oddawanej), oraz niedokładności odczytu momentu z miernika.

Sprawność tego typu silnika jak należało się spodziewać nie jest zadowalająca ,jest rzędu 65%- 70%.

Zarówno maksimum sprawności jak i cosf przypada dla znamionowych warunków pracy.

Zaskoczeniem nie był spadek obrotów silnika i wzrost poślizgu przy wzroście momentu obrotowego(w funkcji mocy użytecznej P2),(przy max.momencie n=1408 obr/min ~ n_n=1400 obr/min).

---