Ćwiczenie A3 – WEiP

Ćwiczenie A3 – silnik indukcyjny pierścieniowy (WEiP instrukcja)

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, zasady działania, własności oraz sposobów rozruchu i 
regulacji silników  indukcyjnych trójfazowych. Silniki te są najbardziej  rozpowszechnione jako 
napędy średniej i dużej mocy. Ze względu na budowę wirnika dzielą się na pierścieniowe - w 
żłobkach   wirnika   znajdują   się   uzwojenia,   których   początki   połączone   są   z   pierścieniami 
ślizgowymi i klatkowe - uzwojenie wirnika zbudowane z prętów zwartych obręczami na czołach 
(najprościej   ujmując).   Podczas   ćwiczenia   mierzone   są   podstawowe   charakterystyki   silników   i 
określane są zależności pomiędzy poszczególnymi wielkościami elektrycznymi i mechanicznymi.

Program ćwiczenia

Ćwiczenie  składa się z  trzech  części pomiarowych (oraz  opracowania wyników): próby biegu 
jałowego, próby obciążenia oraz próby rozruchu. 

Próba biegu jałowego

Próbę biegu jałowego wykonuje się zasilając nie obciążony silnik. Z otrzymanych wyników można 
określić straty mechaniczne (

∆

P

m

) oraz straty w żelazie (

∆

P

Fe

). Ogólny bilans mocy dla silnika 

asynchronicznego przedstawiony jest na rysunku: 

 

 

 

 

−

 P

ψ − 

 

 

∆

P

Cu

 

∆

P

Fe

 

∆

P

m

 

∆

P

w wirniku

 

P

2 

 

−

  P

1   

−

 

Σ 

I

2

*R

 

z biegu  jałowego  

z biegu  jałowego  

P

ψ∗

s 

Podczas biegu jałowego moc oddana P

2

 jest równa zero, a poślizg (s) również jest bliski zeru, więc 

straty w wirniku są też bliskie zero. Pozostaje problem rozdzielenia strat mechanicznych i strat w 
żelazie.   Aby   tego   dokonać,   należy   zmierzyć   charakterystykę   biegu   jałowego  P

1

(U),  I(U),   a 

następnie dokonać rozdziału strat w sposób schematycznie przedstawiony na rysunku: 

U

2

 

U

2

N

 

P

1 

− ∆

P

Cu

 

∆

P

Fe

 

∆

P

m

 

0 

Ćwiczenie A3 – WEiP

Starty mechaniczne są niezmienne (o ile niezmienna jest prędkość podczas pomiaru) natomiast 
straty w żelazie są proporcjonalne do kwadratu napięcia. Tak więc wykreślając charakterystykę w 
funkcji kwadratu napięcia można wyniki przybliżyć prostą.

Obciążenie

Próby obciążenia dokonuje się, mierząc wielkości: moc doprowadzoną (P

1

), prąd, prędkość, dla 

różnych wartości obciążenia (silnik obciążony jest prądnicą hamującą). Pomiaru dokonuje się w 
zakresie stabilnej części charakterystyki mechanicznej, a więc od stanu jałowego (poślizg bliski 
zeru) do mocy nominalnej  na wale. Znając rozdział strat można z mocy pobranej i prędkości 
obrotowej wyliczyć moment obrotowy. Jak wyliczyć moc oddaną (P

2

) przypomina wzór:

P

2

=P

1

-

Σ

∆

P

Σ

∆

P=

∆

P

Fe

+

∆

P

m

+

∆

P

Cu

+

∆

P

w wirniku

+

∆

P

dodatkowe

∆

P

Cu 

=

3*R

s

*I

2

∆

P

w wirniku 

= (P

1

-

∆

P

Cu

-

∆

P

Fe

)*s

∆

P

dodatkowe 

= 0.005*P

1

P

1

 

  - to wartość mocy pobranej, 

Σ

∆

P

   - to suma strat,  s  – to poślizg,  R

s

  – to rezystancja fazy 

stojana. Wartości:

 

∆

P

Fe 

oraz

 

∆

P

m

 

należy wyliczyć z próby biegu jałowego.

Rozruch

Z   próby   rozruchu   można   uzyskać   charakterystykę   mechaniczną   silnika   (w   całym   przedziale 
prędkości w odróżnieniu od próby obciążenia). Mierząc prędkość obrotową podczas rozruchu, a 
następnie   wyliczając   jej   pochodną   można   wyliczyć   moment   obrotowy   (ponieważ   moment 
bezwładności się nie zmienia,  więc przyspieszenie kątowe jest proporcjonalne do rozwijanego 
momentu).  Aby uzyskać krzywą quasi statyczną (czyli charakterystykę jak najbardziej zbliżoną do 
statycznej, a nie dynamiczny przebieg momentu  w  czasie rozruchu). Rozruch  powinien  trwać 
dłużej niż trzy sekundy. W ćwiczeniu mierzymy rozruch silnika klatkowego lub pierścieniowego 
dla   dołączonych   do   wirnika   rezystorów   oraz   bez   dołączanych   rezystorów.   W   otrzymanych 
charakterystykach   powinien   być   wyraźnie   widoczny   wpływ   różnej   rezystancji   wirnika   (w 
przypadku silnika pierścieniowego). 

Wykonanie sprawozdania

W sprawozdaniu należy zamieścić schemat układu pomiarowego oraz obliczyć:

-

z biegu jałowego: bilans strat (w tym straty w żelazie oraz straty mechaniczne)

-

z   próby  obciążenia:   sprawność   w   funkcji   mocy   oddanej   (wykres),   moment   w   funkcji 
poślizgu (wykres).

-

z   próby   rozruchu:   charakterystykę   mechaniczną   dla   dodanych   rezystancji   oraz   bez 
dodanych rezystancji. (wykres)

Do otrzymanych wyników obliczeń należy dodać wnioski lub komentarze.

Literatura 

W. Rams, J. Skwarczyński „Laboratorium maszyn elektrycznych”, Wyd. AGH 2009 str. 40 - 58
J.Rusek „Elektrotechnika z elementami napędów” Wyd.AGH, 1993 r. str. 125 - 140 
A. M. Plamitzer „Maszyny elektryczne” Wyd. Nauk.-Tech., 1986 r. str. 296 - 400
J. Skwarczyński, Z. Tertil „Maszyny elektryczne cz.IV”, 1994 r. Str. 84 –106.