Zespół Dydaktyczno-Naukowy Napędów i Sterowania

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich PW

Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

Pracownia Maszyn Elektrycznych

Ćwiczenie M - 5

Badania silnika indukcyjnego jednofazowego

Data Wykonania ćwiczenia .17.IV 2000

Data oddania sprawozdania .......................

Ocena: ................

Wykonał zespół:

1.SANIUK ARTUR

2.PIWOŃSKI ARKADIUSZ

3.NAJDIENOW WITALIJ

4.KĘDZIERSKI MARCIN

Wydział: SiMR

Rok ak. II

Grupa: 2.3

SPRAWOZDANIE

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z eksploatacyjnymi parametrami silnika indukcyjnego jednofazowego w całym zakresie zmian jego obciążenia, od pracy przy biegu jałowym do obciążenia znamionowego (czyli w naszym przypadku do 2,2A).

Silnik indukcyjny jednofazowy składa się ze stojana i wirnika. Nieruchomy stojan jest wykonany z izolowanych wzajemnie blach stalowych i posiada na swym wewnętrznym obwodzie wycięte żłobki. W 2/3 wszystkich żłobków stojana jest umieszczone uzwojenie główne silnika. Pozostałe są wolne, lub nawinięte uzwojeniem rozruchowym, czyli tzw. fazą pomocniczą. Wirnik ma zazwyczaj budowę klatkową.

Po włączeniu takiego silnika do sieci, w uzwojeniu stojana popłynie prąd zmienny wzbudzający zmienne pole magnetyczne. Strumień magnetyczny jednak w tym przypadku pozostanie nieruchomy, ponieważ brak dwu następnych faz (tak jak w silniku 3-fazowym), które to ukierunkowałyby co powoduje powstanie pola o charakterze pulsującym, które nie jest „samo” w stanie ruszyć silnik z pozycji spoczynku. Podobną rolę spełnia w przypadku silników na prąd stały komutator, którego tu również nie ma. Aby więc silnik indukcyjny jednofazowy ruszył, trzeba nadać mu moment rozruchowy z zewnątrz (tak jak np. silnikowi spalinowemu). Można tego dokonać, m. in. za pomocą tzw. uzwojenia rozruchowego, które nadaje ten pierwszy moment rozruchowy. Dzieje się tak, ponieważ uzwojenie to przesunięte jest o 90º elektrycznych względem uzwojenia głównego. Potem należy je odłączyć. Wyjątkiem jest uzwojenie rozruchowe z kondensatorem o odpowiednio dobranej pojemności (jeden spośród trzech dodatkowych elementów R, L, C, służących do przesunięcia prądu uzwojenia rozruchowego względem uzwojenia głównego) kiedy to może być ono cały czas włączone w obwód. Rozwiązanie takie ma swoje pewne korzyści.

Poniżej znajdują się odpowiednio schematy silnika bez uzwojenia rozruchowego oraz wraz z tym uzwojeniem.

Odpowiednie ustawienie stosunku momentu rozruchowego względem nominalnego, oraz prądów tychże uzwojeń klasyfikuje dany silnik do różnych przeznaczeń (np. M_r/M_n = 1,0÷1,2, oraz I_r/I_n = 6÷9 - silniki uruchamiane pod niewielkim obciążeniem, a M_r/M_n = 1,8÷2,0, oraz I_r/I_n = 3÷5 - silniki uruchamiane pod dużym obciążeniem, duże zastosowanie). Ich dużą zaletą jest prostota budowy i eksploatacji, taniość produkcji, oraz wygodne użytkowanie poprzez możliwość podłączenia go pod siec jednofazową. Wadą natomiast jest konieczność stosowania uzwojenia rozruchowego, oraz ograniczony zakres mocy ze względu na ew. konieczność stosowania dodatkowych urządzeń do rozruchu. Prędkość regulowana jest za to dość prosto, bo poprzez zmianę napięcia zasilającego, co jednak ogranicza dość znacznie zakres prędkości obrotowych i mocy. Z tego powodu używa się ich do mniejszych maszyn, jak wentylatory i innych urządzeniach gospodarstwa domowego.

Ćwiczenie polegało na sporządzeniu charakterystyk silnika indukcyjnego jednofazowego, czego
dokonaliśmy za pomocą poniższego układu:

Wyniki pomiarów zostały zebrane poniżej w tabelkach w dwóch seriach dla dwóch różnych napięć U₁ (220V i 180V), oraz w postaci załączonych odpowiednich wykresów.

Lp.	Wielkości mierzone						Wielkości obliczone
		U1	I1	P	n	U2	I2	PG	Δ3PG	P2	ηG	ηS	cosϕ	S
		V	A	W	obr/min	V	A	W	W	W	%	%	-	%
1	220	1,15	70	1450	180	0	0	0	25	0	-	0,277	3
2	220	1,27	140	1425	175	0,36	63	2,592	90,592	69,5	64	0,501	5
3	220	1,4	200	1410	168	0,6	100,8	7,2	133	75,8	66	0,649	6
4	220	1,55	235	1400	165	0,75	123,75	11,25	160	77,3	68	0,689	6,5
5	220	1,65	260	1375	160	0,84	134,4	14,112	173,512	77,5	66	0,716	8
6	220	1,9	320	1350	150	1,04	156	21,632	202,632	77	63	0,765	10

Lp.	Wielkości mierzone											Wielkości obliczone
		U1	I1		P		n		U2		I2		PG			Δ3PG		P2		ηG		ηS	cosϕ		S
		V	A		W		obr/min		V		A		W			W		W		%		%	-		%
1	180	0,9		50		1450		180		0		0			0		25		0		-	0,308		3
2	180	1,1		125		1420		172		0,34		58,48			2,312		85,792		68,2		68	0,631		5
3	180	1,14		140		1410		170		0,4		68			3,2		96,2		70,7		68	0,682		6
4	180	1,25		155		1400		167		0,47		78,49			4,418		107,908		72,7		69	0,688		6,5
5	180	1,26		162		1380		165		0,5		82,5			5		112,5		73,3		69	0,714		8
6	180	1,37		185		1375		162		0,58		93,96			6,728		125,688		74,8		67	0,750		8
7		180		1,56		220		1350		157	0,68		106,76		9,248		141,008			75,7		64		0,783	10
8		180		1,68				240		1325		155	0,72		111,6		10,368		146,968			79,3		58		0,793	11
9		180		1,86				260		1300		150	0,79		118,5		12,482		155,982			76		59		0,776	13
10		180		2,07				295		1260		145	0,84		121,8		14,112		160,912			76		54		0,791	16

Wraz ze wzrostem obciążenia silnika (najpierw przez włączenie nieobciążonej prądnicy, a potem przez jej dodatkowe obciążenie za pomocą oporu R) rośnie moc silnika (P), rosną prądy, zarówno w obwodzie silnika (I₁) jak i obwodzie prądnicy (I₂) w przeciwieństwie do napięcia na jej zaciskach (U₂), które spada wraz z prędkością obrotową silnika (n). Właściwie wszystkie wartości obliczone rosną, za wyjątkiem sprawności prądnicy , która to najpierw rośnie, a potem maleje. Natomiast poślizg rośnie w miarę jednostajnie we wszystkich przypadkach.

---