Sprawozdanie

Warunkiem poprawnego działania silnika indukcyjnego jest wzajemne oddziaływanie pola magnetycznego i prądu w uzwojeniu wirnika powodujące wytworzenie momentu obrotowego. Stojan silnika indukcyjnego budowy pierścieniowej 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 pierścieniowym uzwojenie wirnika wykonuje się w sposób podobny jak uzwojenie stojana i łączy się je przeważnie w gwiazdę, aby umożliwić rozruch za pomocą rozrusznika. Wtedy jedne końce uzwojenia wirnika są połączone we wspólny punkt, a drugie końce tego uzwojenia są dołączone do pierścieni ślizgowych, osadzonych na wale wirnika, ale izolowanych od niego. Na pierścieniach umocowane są trzy szczotki węglowe w trzymadłach szczotkowych przymocowanych do pokrywy. Za pomocą pierścieni i szczotek łączy się uzwojenie wirnika z rozrusznikiem. Przy rozruchu szczotki ustawione są na pierścieniach, prąd przepływa przez nie do rozrusznika. W czasie normalnej pracy silnika (po dokonaniu rozruchu) szczotki są zazwyczaj podnoszone przez specjalny mechanizm, który zwiera ze sobą wszystkie trzy fazy uzwojenia wirnika.

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. Rozruchu silnika pierścieniowego dokonuje się przy włączonych w obwód wirnika opornikach rozruchowych.

Opornik rozruchowy R_r ma zwykle kilka stopni, umożliwiających w miarę wzrostu prędkości obrotowej wirnika przechodzenie na coraz inną charakterystykę M=f(s) odpowiadającą coraz innej wartości rezystancji R_r.

Przy rozruchu liczba stopni rozruchowych zwykle nie przekracza czterech. Sposób ten stosowany jest przy tzw. rozruchach ciężkich (tzn. gdy silnik od razu obciążony jest dużym momentem hamującym. Wartość prądu rozruchowego nie zależy od wartości momentu hamującego, lecz od wartości rezystancji dodatkowej.

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

Poniższy schemat przedstawia układ pomiarowy, który wykorzystywaliśmy do badań silnika pierścieniowego, trójfazowego, a potem do wyznaczenia jego charakterystyk (na podstawie danych zebranych podczas doświadczenia).

Pomiarów dokonywaliśmy przy trzech różnych ustawieniach rezystora trójfazowego R_r (dla pozycji „0”, „3” i „6”), regulując za każdym razem opór R₂. Pierwszy pomiar, dla każdego ustawienia R_r był przeprowadzony na wyłączonym hamulcu, czyli bez włączonego uzwojenia wzbudzenia hamulca (F1-F2) tzn. przy wyłączonym wyłączniku W₃. Wyniki pomiarów zebrane zostały w poniższej tabelce.

położenie „0”

Pomiary							Obliczenia
U	I1	P1	I2	n	f	M obc	P3	Puż	η	S
[V]	[A]	[W]	[A]	[obr./min.]	Hz	Nm	[W]	[W]	-	%
401,8	1,38	64	2,4	1230	50	0	192	0	0	18
401,8	1,38	88	3,5	1230	50	0,981	264	126,7	0,479	18
401,8	1,45	130	5,9	1200	50	1,961	390	247,1	0,634	20
401,8	1,63	216	9,9	1140	50	3,432	648	410,9	0,634	24
394,9	1,9	312	13	1180	50	4,903	936	517,5	0,611	26

Pomiary przy pozostałych dwóch ustawieniach rezystora R_r („3” i „6”) zostały przeprowadzone analogicznie do poprzedniego, co zostało podane odpowiednio w tabelkach

położenie „3”

Pomiary							Obliczenia
U	I1	P1	I2	n	f	M obc	P3	Puż	η	S
[V]	[A]	[W]	[A]	[obr./min.]	Hz	Nm	[W]	[W]	-	%
401,8	1,35	64	2,4	1200	50	0	192	0	0	20
401,8	1,38	72	2,7	1170	50	0,981	216	120,5	0,558	22
401,8	1,43	128	5,4	1080	50	2,452	384	278,0	0,724	28
401,8	1,53	180	7,8	990	50	2,550	540	265,0	0,490	24
394,9	1,65	228	10,1	960	50	3,432	684	345,9	0,506	36

położenie „6”

Pomiary							Obliczenia
U	I1	P1	I2	n	f	M obc	P3	Puż	η	S
[V]	[A]	[W]	[A]	[obr./min.]	Hz	Nm	[W]	[W]	-	%
398,4	1,34	72	2,7	990	50	0	216	0	0	34
401,8	1,35	96	4	870	50	1,471	288	134,4	0,466	42
401,8	1,44	128	5,6	720	50	2,452	384	185,4	0,483	52
401,8	1,65	232	10,8	270	50	3,923	696	111,2	0,1598	82
394,9	1,7	248	11,8	180	50	3,923	744	74,14	0,100	88

Wnioski:

Przy wzroście R_r mamy właściwie przy odpowiednich malejących R₂ te same wartości P₃. W analogicznej sytuacji spada moc P_uż, oraz sprawność silnika w przeciwieństwie do poślizgu S, który rośnie. W zakresie pomiarów na jednym ustawieniu (w jednym położeniu R_r) przy spadku R₂ obserwujemy spadek prędkości obrotowej silnika, oraz spadek sprawności, pozostałe wartości rosną.

---