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.