Sprawozdanie

Warunkiem poprawnego działania silnika indukcyjnego jest wzajemne oddziaływanie pola magnetycznego i prądu w uzwojeniu wirnika powodujące wytworzenie momentu obrotowego. Stojan silnika indukcyjnego budowy klatkowej składa się z korpusu stalowego w formie walca oraz z zamocowanego w nim pierścienia blach stalowych. Blachy stojana mają wycięte w obwodzie żłobki, w których umieszcza się uzwojenie stojana. Początki i końce uzwojeń wszystkich trzech faz wyprowadza się na zewnątrz i dołącza się do zacisków na tablicy zaciskowej w gwiazdę lub trójkąt. W silniku klatkowym uzwojenie wirnika wykonuje się z prętów umieszczonych w żłobkach i połączonych na zewnątrz po obu stronach wirnika, lub też żłobki zalewa się aluminium, przy czym zostają odlane pierścienie zewnętrzne wraz ze skrzydełkami wentylatora.

Silniki klatkowe mają tę zaletę, że jest prosta budowa wirnika. Oznacza to, że w czasie rozruchu rezystancja silnika jest mała, dlatego rozruch odbywa się przy niewielkim momencie rozruchowym. Mała rezystancja wirnika powoduje też przy rozruchu dużą wartość prądu rozruchu. Mały moment rozruchowy przy dużym prądzie rozruchowym jest największą wadą silnika klatkowego zwykłego. Specjalne silniki z wirnikiem dwuklatkowym i głębokożłobkowym mają celowo powiększoną rezystancję klatki wirnika i dobraną tak, aby moment rozruchowy był równy momentowi maksymalnemu. Jednak wówczas poślizg znamionowy jest bardzo duży i straty w wirniku przy pracy znamionowej-duże. Sprawność takiego silnika jest więc mała. Silniki o zwiększonym poślizgu stosuje się tam, gdzie potrzebny jest duży moment rozruchowy, rozruch silnika jest częsty, a praca przy urządzeniu nie trwa długo (np. napęd dźwigów).

Aby silnik indukcyjny mógł ruszyć jego moment rozruchowy musi być większy od momentu hamującego. W tym przypadku silnik zwiększa swoją prędkość obrotową aż do chwili, gdy nastąpi równowaga między momentem obrotowym i hamującym. W większości przypadków rozruch silnika klatkowego dokonuje się przez bezpośrednie włączenie go do sieci.

Jeżeli prąd rozruchu może spowodować niedopuszczalne obniżenie napięcia sieci, rozruch doko
nywany jest za pomocą przełącznika gwiazda-trjkąt

Przy uruchomieniu przełącznik zostaje włączony w położeniu 1, przy którym uzwojenie stojana połączone jest w gwiazdę. W tym przypadku na fazę przypada napięcie
razy mniejsze od napięcia sieci. W tym samym stosunku zmniejsza się prąd rozruchu w stojanie i wirniku, zaś prąd przewodowy zmniejsza się 3-krotnie. Ze zmniejszeniem prądu stojana, zmniejsza się strumień magnetyczny w tym samym stosunku co i prąd. Zatem moment rozruchowy jako iloczyn strumienia przez prąd w wirniku maleje
razy. Z tego względu uruchamianie silnika przez przełącznik gwiazda-trójkąt choć często stosowane, nadaje się tylko do rozruchu silnika pracującego bez obciążenia. Rozruch można też przeprowadzić za pomocą autotransformatora trójfazowego obciążającego doprowadzone do silnika napięcie.

Celem ćwiczenia było poznanie budowy i zasady działania silnika indukcyjnego budowy klatkowej, oraz wyznaczenie na zasadzie pomiarów charakterystyk obciążenia (roboczych).

1. uzwojenia stojana połączonego w trójkąt przy napięciu 3x220V

2. uzwojenia stojana połączonego w gwiazdę przy napięciu 3x220V

U
kład pomiarowy wygląda następująco:

Rezultaty tych pomiarów podano poniżej w tabelkach.

1. Uzwojenie stojana połączone w trójkąt, napięcie 3x220

Lp.	Pomiary						Obliczenia
		U	I	±P1	±P2	N	Mobc	P	Puż	η	cosϕ	s	Uwagi
-	V	A	W	W	obr/min	Nm	W	W	-	-	%	-
1	216	7,65	-600	2580	1260	11,5	1980	1521,4	0,77	0,69	12,5
2	216	6,5	-400	2190	1305	9,31	1790	1275,7	0,71	0,73	9,3
3	220	6	-300	1995	1305	8,09	1695	1108,5	0,65	0,74	9,3
4	220	5,5	-200	1770	1320	6,37	1570	882,9	0,56	0,75	8,3
5	220	5	-240	1560	1320	4,9	1520	679,1	0,44	0,79	8,3
6	222	4,5	-260	1140	1335	2,2	1400	308,4	0,35	0,81	7,3
7	224	4,6	-380	990	1350	-	610	-	-	0,34	6,25

2. Uzwojenie stojana połączone w gwiazdę, napięcie 3x220

Lp.	Pomiary						Obliczenia
		U	I	±P1	±P2	N	Mobc	P	Puż	η	cosϕ	S	Uwagi
-	V	A	W	W	obr/min	Nm	W	W	-	-	%	-
1	216	5	440	1770	1200	7,6	1330	957,6	0,43	0,71	16,6
2	216	4,5	430	1590	1230	7,1	1160	917	0,45	0,69	14,5
3	218	4	400	1440	1230	6,6	1040	852,4	0,46	0,69	14,5
4	220	3,5	360	1260	1260	5,9	900	780,6	0,48	0,67	12,5
5	220	3	300	1080	1275	5,1	780	682,7	0,49	0,68	11,4
6	224	2	160	750	1290	3,2	590	433,4	0,47	0,76	10,4
7	222	1,1	-40	360	1350	-	320	-	-	0,75	6,2

Wnioski:

Po uruchomieniu silnika klatkowego obciążamy go momentem znamionowym (hamulec elektromagnetyczny lub mechaniczny). Pomiar naszej charakterystyki obciążenia wykonujemy zmniejszając stopniowo wartość momentu obciążenia rezystorem R. Obserwujemy, że w uzwojeniu stojana połączonym w trójkąt :

• obroty silnika wzrastają przy niewielkim spadku współczynnika mocy

• zarówno moc P pobierana z sieci jak i moc użyteczna P_uż maleją z tym, że P_uż maleje do zera w stanie jałowym silnika

• poślizg s spada prawie o połowę w porównaniu z pierwszym pomiarem

• sprawność silnika powoli maleje, a w stanie jałowym wynosi zero.

Gdy układ był połączony w gwiazdę to obserwowaliśmy podobny spadek mocy pobieranej z sieci oraz mocy użytecznej, a także wzrost obrotów silnika przy bardzo małym spadku współczynnika mocy, który ma bardzo zbliżone wartości do uzwojenia połączonego w trójkąt, ale:

• poślizg silnika jest na początku pomiaru znacznie wyższy niż w uzwojeniu połączonym w trójkąt, ale maleje i w stanie jałowym wynosi tyle samo

• sprawność silnika w przeciwieństwie do uzwojenia połączonego w trójkąt początkowo wzrasta, a następnie maleje do zera w stanie jałowym, ale nie osiąga takiej sprawności jak w uzwojeniu połączonym w trójkąt.

2

---