Cw_4(MI)_pytania_zadania_dane_egzamin_2009_przyklad1.doc/2010-01-15

1

MASZYNY ELEKTRYCZNE (2009/2010)

EGZAMIN – MASZYNY INDUKCYJNE/ASYNCHRONICZNE (MI) (Ćw-4)

Pytania

1. MI – trójwrotowy przetwornik elektromechaniczny. Wykonać szkic przetwornika (MI klatkowa, MI

pierścieniowa). Dla pracy silnikowej zastrzałkować i nazwać moce przepływające przez wrota energetyczne
(mocy). Omówić wielkość fizyczną, która sprzęga układ elektryczny z układem mechanicznym? Dlaczego MI
pobiera moc bierną? Wskazać elementy MI, gdzie energia ulega rozproszeniu, a gdzie jest magazynowana.
Podać zależność na prędkość obrotową MI – uzasadnić jej sens fizyczny.

2. Budowa MI. Wykonać szkic przekroju MI na płaszczyźnie prostopadłej do osi wału. Narysować podstawowe

elementy MI, podać ich nazwy i pełnione funkcje.

3. Podać warunki wzbudzenia pola, metodą elektromagnetyczną, o wirującym strumieniu magnetycznym w

stojanie MI. Jaka jest relacja między prędkością wirowania pola, częstotliwością prądów stojana i liczbą par
biegunów.

4. Dlaczego do budowy MI konieczne jest wzbudzenia pola, metodą elektromagnetyczną, o wirującym

strumieniu magnetycznym? Dlaczego nie można wykorzystać metody stosowanej w transformatorze (pola
pulsującego)?

5. Model fizyczny MI. Na 1-szym rysunku podać tylko wektory przepływów stojana, wirnika i magnesującego.

Uzasadnić wzajemne ich położenie w przestrzeni. Na 2-gim rysunku podać składowe strumienie wymuszone
tymi przepływami. Jak jest funkcja tych strumieni?

6. Podać: definicję poślizgu s i jego sens fizyczny, zależność na prędkość obrotową SI.

Dlaczego wartość s

≠ 0

jest warunkiem generacji momentu obrotowego MI?

7.

Uzasadnić nazwę „maszyna indukcyjna/asynchroniczna”.

8. Porównaj modele fizyczne

maszyny indukcyjnej/asynchronicznej i

transformatora.

9.

Narysować model obwodowy (schemat zastępczy) SI, nazwać tworzące go elementy i dokonać
interpretacji fizycznej tych elementów. Odwołać się do analogii z modelem obwodowym

transformatora.

10.

Narysować charakterystykę mechaniczną MI (przy założeniu Rs

≅ 0). Zaznacz zakresy prędkości

obrotowej odpowiadające pracy: silnikowej, prądnicowej i hamulcowej. Zaznaczyć
charakterystyczne wartości momentu obrotowego.
W przybliżeniu charakterystyka MI opisana jest zależnością:

2

2

2

k

k

z

e

s

s

e

s

s

s

s

X

U

m

p

T

+

≅

ω

gdzie: p –liczba par biegunów; m

s

– liczba faz stojana; U

s

– napięcia stojana

(wartość fazowa); poślizg -

s

s

n

n

n

s

−

=

; poślizg krytyczny

/

z

r

k

X

R

s

′

=

;

ω

e

- pulsacja napięcia

stojana; X

z

– reaktancja zwarcia.

11. Wymienić metody sterowania

prędkości obrotowej SI (posłużyć się odpowiednim wzorem).

12.

Na podstawie jakich prób wyznacza się parametry modelu obwodowego (schematu zastępczego) SI?
Podać zależności między wynikami tych prób i parametrami modelu obwodowego.

13.

Podać charakterystyki biegu jałowego silnika indukcyjnego i uzasadnić fizycznie oraz analitycznie
ich kształt.

14.

Podać charakterystyki zwarcia badanego silnika indukcyjnego i uzasadnić fizycznie oraz analitycznie
ich kształt.

15. Narysować układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyki biegu jalowego MI. Dla danych znamionowych

MI dobrać zakresy mierników.

16. Narysować układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyki zwarcia MI. Dla danych znamionowych MI

dobrać zakresy mierników.

Cw_4(MI)_pytania_zadania_dane_egzamin_2009_przyklad1.doc/2010-01-15

2

Zadania

1. Dla podanych wyników próby biegu jałowego SI wyznaczyć: strat w rdzeniu/żelazie (podać wartości w W i

%), prąd biegu jałowego (podać wartości w A i %), parametry modelu obwodowego (schematu zastępczego)
(podać wartości w Ω).
Uwaga: Wartości wyznaczamy dla napięcia znamionowego SI (dlaczego?).

2. Dla podanych wyników próby stanu zwarcia SI wyznaczyć: straty w uzwojeniach/miedzi (wartości w W i %),

napięcia zwarcia (wartości w V i %), parametry modelu obwodowego/schematu zastępczego (w Ω).
Uwaga: Wartości wyznaczamy dla prądu znamionowego SI (dlaczego?).

3. Obliczyć wartość prądu rozruchowego (wartość ustalona w A i %) przy zahamowanym wirniku SI (analogia do

zwarcia awaryjnego transformatora).
Uwaga: Zwarcie awaryjne - zwarcie przy napięciu znamionowym transformatora!

4. Charakterystyka mechaniczna SI opisana jest zależnością podaną w pytaniu 10. Obliczyć wartość momentu

obrotowego SI. Do obliczeń wykorzystać podane wyniki próby zwarcia SI. Porównać tak obliczoną wartość
momentu z wartością momentu wnikającą z danych znamionowych/katalogowych SI. Wskazać przyczyny
różnicy.

Wskazówka: wartość momentu wnikająca z danych znamionowych/katalogowych SI:

/

)

(

60

2

n

n

n

n

P

T

π

=

Dane SI/SA i wyniki pomiarów

Typ

SZUe24a

P

n

0,8

kW

U

sn

220 380 V

I

sn

(D/Y)

3,5

2

A

U

r0n

31 V

I

rn

18 A

f

n

50

Hz

n

n

1390

obr/min

cos fi

n

0,78

Klas izol.

F

Rodz. pr.

C/S1

R

s

7,07

Ω

BIEG JAŁOWY

Lp. U' U'' I'

I'' I''' P' P''

1 V V A A A W W

2

400

400

1,25

1,15

1,25

-120

320

3

380

380

1,1

1

1,1

-100 280

4

350

350

0,9

0,85

0,95

-60

240

5

310

310

0,8

0,75

0,75

-35

180

ZWARCIE

L.p.

U' U'' I' I'' I''' P' P'' I

r

1 V V A A A W W A

2

92

90

2

2

2

176

38

21,5

3

89

79

1,65

1,63

1,63

118

30

18

4

70

70

1,4

1,5

1,45

90

26

15,5

5

54

54

1,15

1,2

1,13

58

18

12

Opracował Mieczysław Ronkowski