Politechnika Wrocławska

Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów

Elektrycznych

Materiał ilustracyjny

do przedmiotu

ELEKTROTECHNIKA

(Cz. 5)

Prowadzący:

Dr inż. Piotr Zieliński (I-29, A10 p.408, tel. [phone])

Wrocław 2003/4

Silniki indukcyjne

Budowa silnika indukcyjnego

Rodzaje budowy wirników

silników indukcyjnych

pierścieniowy

klatkowy

Obwód magnetyczny silnika indukcyjnego

µ

δ

=

µ

0

µ

Fe

µ

0

Strumień magn. cewki z prądem w
ośrodku o

µ

=

µ

0

.

Strumień magn. cewki z prądem w
rdzeniu stojana silnika o

µ

Fe

>>

µ

0

.

Powstawanie strumienia wirującego

i

i

a

i

b

i

c

ω t

t

1

t

3

t

2

t

4

t

1

t

3

t

2

t

4

p

f

n

=

(obroty na sekundę)

gdzie:

f – częstotliwość

p – liczba par biegunów.

Zasada działania silnika

indukcyjnego

F

F

ω

φ

p

f

n

s

=

n

s

– prędkość obr. wirującego strumienia magn.

s

s

n

n

n

s

−

=

Poślizg -

gdzie:

n – prędkość obrotowa wirnika

Moment obrotowy maszyn indukcyjnych

2

'

2

1

2

'

2

1

2

1

'

2

)

(

)

/

(

6

,

28

X

X

s

R

R

U

s

R

n

M

s

+

+

+

≈

I

m

E

X

m

R

Fe

R

1

X

r1

I

1

I

Fe

X’

r2

I’

2

I

0

R’

2

/s

U

1

M – moment obrotowy (N.m)

n

s

– synchroniczna prędkość obr. (obr/min)

poślizg (s)

M

0

1

-1

U=const

Rodzaje pracy maszyny indukcyjnej

M

max

M

r

n

n

s

s=0

s=1

S

n=0

M

s

k

Praca

hamulcowa

Praca

silnikowa

Praca

prądnicowa

Podstawowe zależności między parametrami maszyn

indukcyjnych

2

'

2

1

2

'

2

1

2

1

'

2

)

(

)

/

(

6

,

28

X

X

s

R

R

U

s

R

n

M

s

+

+

+

=

M

max

M

r

n

n

s

s=0

s=1

S

n=0

M

s

k

'

2

1

2

1

max

3

,

14

X

X

U

n

M

s

+

=

'

2

1

'

2

X

X

R

s

k

+

=

k

k

k

s

s

s

s

M

M

+

=

2

Wzór Klossa

Zakres pracy stabilnej

M

max

M

r

n

n

s

n=0

M

s

k

A

B

Moment

oporowy

Moment

napędowy

Praca stabilna

Praca niestabilna

Dany punkt jest punktem pracy stabilnej jeśli w jego sąsiedztwie jest
spełniony warunek:

0

)

(

<

−

dn

M

M

d

o

n

Rozruch bezpośredni

U

3f

n

0

M, I

M

Ι

n

n

Ι

r

Ι

n

Μ

r

Μ

n

8

5

÷

=

n

r

I

I

5

,

1

8

,

0

÷

=

n

r

M

M

Rozruch z przełącznikiem gwiazda/trójkąt

U

3f

Przełącznik

gwiazda / trójkąt

n

0

M, I

M

∆

M

Y

Ι

∆

I

Y

M

rY

I

rY

3

1

Y

=

∆

I

I

3

1

Y

=

∆

M

M

Rozruch silnika pierścieniowego

M

max

n

S=0

S=1

n=0

M

n

s

R

r1

R

r2

R

r3

R

r4

R

r5

R

r

=0

R

r1

R

r2

R

r3

R

r4

R

r5

R

r

=0

n

S=0

S=1

n=0

I

n

n

I

n

M

obc

rozrusznik

stojan

wirnik

U

3f

Silniki dwuklatkowe

F

g

F

r

g

r

R

R

>

R

r

2

π f

2

L

r

R

g

2

π f

2

L

g

I

g

I

r

g

r

L

L

<

W pierwszej chwili rozruchu: f

2

=50Hz

M

r

n

0

M=M

r

+M

g

M

g

M

M

n

g

r

Z

Z

<<

g

r

I

I

>>

Po rozruchu: f

2

=1- 3 Hz

g

r

Z

Z

>>

g

r

I

I

<<

3

2

÷

=

n

r

M

M

5

3

÷

=

n

r

I

I

Wirniki głębokożłobkowe

Zjawisko wypierania prądu ze żłobka

Gestosc pradu

Wysokosc p

reta

Charakterystyki robocze silnika

indukcyjnego

n/n

s

η

I/I

n

cosf

P

2

/P

n

0

1,0

U = U

n

f = f

n

1,0

0,5

0,5

Regulacja prędkości obrotowej

silnika pierścieniowego

Regulator

prędkości

stojan

wirnik

U

3f

n

max

n

min

n

n=0

M

R

r1

R

r2

R

r3

R

r4

R

r5

R

r

=0

n

max

n

min

M

obc

Regulacja prędkości obrotowej

przez zmianę napięcia zasilającego

M

U

3f

M

max

n

n

n

n=0

M

n

k

M

obc

U

n

U

1

U

2

U

3

2

U

M

∝

Regulacja prędkości obrotowej

przez zmianę liczby par biegunów

p =1

p =1

p =2

Regulacja prędkości przez zmianę częstotliwości

M

U

s

, f

s

f

s

U

var

, f

var

const

f

U =

M

r1

n

0

M

f

1

f

4

f

n

f

3

f

2

M

r n

M

obc

n

1

n

1

n

1

n

1

n

n

Silniki jednofazowe

n

0

M

M

1

M

2

M=M

1

+M

2

M

rozr

=0

ω

−ω

Φ=Φ

1

+Φ

2

Φ

1

Φ

2

Hamowanie przeciwwłączeniowe

M

1

2

3

M

h

n

s=1

S=2

n=0

M

-n

1

n

1

M

obc

1

2

3

Hamowanie jednofazowe

stojan

wirnik

R

reg

=0

R

max

n

0

M

M

h

M

h

R

reg

=0

R

max

Hamowanie z odzyskiem energii

Zmniejszanie prędkości od n

1

do n

2

w napędzie z silnikiem

dwubiegowym.

M

obc

n

0

M

n

2

p=1

p=2

n

1

Hamowanie z odzyskiem energii

Opuszczanie ciężaru ze stałą prędkością:

n

h1

- silnik połączony dla p=1

n

h2

- silnik połączony dla p=2

M

G

n

0

M

n

h1

p=1

p=2

n

h2

M

G

n

h

r

M

G

M

h

r

G

M

G

=

Hamowanie dynamiczne

stojan

wirnik

R

h max

R

h

=0

U

3f

I

s

Tr

M

> R

h1

> R

h2

> R

h3

R

h

=0

n

0

M

ham.

Charakterystyka

naturalna

n

M

I

s1

> I

s2

> I

s3

0

M

ham.

Charakterystyka

naturalna

R

h

=const

I

s

=const

C.D.N.