1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości ruchowych silnika indukcyjnego klatkowego
zasilanego z przemiennika częstotliwości, wyznaczenie sprawności układu napędowego oraz
charakterystyk mechanicznych silnika dla kilku wartości częstotliwości napięcia zasilającego.

2. SPIS DANYCH BADANYCH MASZYN:

Silnik indukcyjny klatkowy:

Sg 80 L4F nr fab. 944301
P

n

= 1,5 kW

U

n

= 220/380 V

n

n

= 1420 obr./min.

cos

ϕ

= 0,8

R

s

= 4,6

Ω

(t=20

°

C)

Prądnica
Silnik prądu stałego :

PKMa 21b/11
Nr fab. 210111
P

n

= 1,5 kW

U

n

= 220 V

n

n

= 1450 obr./min.

R

t

= 2,3

Ω

(t=20

°

C)

R

w

= 232

Ω

(t=20

°

C)

∆

P

Fe

= 50 W ( U

t

=U

tn

)

∆

P

m

= 155 W (straty całego zestawu przy n=1500 obr./min.)

Przyrządy pomiarowe:
a) watomierze:
- W

1

129-IVa1025,

c

w

=10 zakres 5 klasa0,5

- W

2

129IVa1360,

c

w

=10 zakres 5 klasa 0,5

b) woltomierze:
-V

1

129IVa705 zakres 600 klasa 1

-V

2

129IVa722 zakres 600 klasa 1

-V

3

129IVa zakres 600 klasa 1

c) amperomierze:
-A

1

I29-Iva82 zakres 5 klasa 1

-A

2

I29-Iva444 zakres 5 klasa 1

-A

3

I29/EW-07/01 zakres 5 klasa 1

3. POMIAR CHARAKTERYSTYKI

3.1. SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO

Rys 1. Schemat układu pomiarowego

Opis: Dokonujemy identyfikacji odbiornika poprzez pomiar mocy i napięcia dzięki której

wyznaczymy współczynnik mocy przed kompensacją.

3.2. OPIS SPOSOBU WYKONANIA BADANIA

Ćwiczenie polega na dobraniu odpowiedniej baterii kondensatorów do poprawy
współczynnika mocy indywidualnego odbiornika czynnoindukcyjnego do wartości cosφ

W

=0,95.

Należy najpierw dokonać identyfikacji odbiornika poprzez pomiar mocy i wyznaczenie jego
współczynnika mocy przed kompensacją. Po włączeniu odbiornika do źródła zasilania i
nastawieniu napięcia znamionowego na jego zaciskach należy dokonać pomiaru prądów,
napięcia i mocy. Na ich podstawie można obliczyć współczynnik mocy cosφ

odb

i moc bierną Q

odb

pobieraną ze źródła zasilania. Na podstawie danych z tabeli należy obliczyć pojemność baterii
kondensatorów potrzebną do uzyskania wypadkowego współczynnika mocy zarówno dla
przypadku połączenia w gwiazdę jak i w trójkąt.

3.3. TABELA Z WYNIKAMI POMIARÓW I OBLICZEŃ

Tab. 1 Charakterystyka przemiennika.

Tab. 2 Sprawność układu przemiennik-silnik f-44,9 Hz.

Tab. 3 Sprawność układu przemiennik-silnik f-25,1 Hz.

3.4. Przykładowe obliczenia :

a) zależność napięcia do częstotliwości :

U

s

f

Us

V

Hz

V/Hz

1

27

2,00

13,50

2

60

2,90

20,69

3

135

6,50

20,77

4

195

11,1

17,57

5

240

16,0

15,00

6

265

20,0

13,25

7

295

25,1

11,75

8

320

30,0

10,67

9

380

40,0

9,50

10

410

50,0

8,20

L.p.

f

Us/f

d

M

N

Hz

A

V

dz

w/dz

w

A

V

w

N*m dr/min

w

-

A

V

1

44,9 1,15

220

19

10

190

3,0

410

570

1

1338 140,04 0,25

0,2

180

2

44,9

1,4

220

22

10

220

2,9

405

660

2

1333 279,04 0,42

0,9

180

3

44,9 1,65

220

27

10

270

2,9

400

810

3

1326 416,36 0,51

1,7

176

4

44,9 1,93

220

32

10

320

2,9

400

960

4

1321 553,06 0,58

2,4

174

5

44,9

2,2

220

37

10

370

3,0

400 1110

5

1314 687,66 0,62

3,2

170

6

44,9

2,5

220

43

10

430

3,1

400 1290

6

1307 820,80 0,64

4,0

168

7

44,9 2,75

220

48,5

10

485

3,2

390 1455

7

1300 952,47 0,65

4,8

164

8

44,9 3,25

220

58,5

10

585

3,5

390 1755 8,9

1282 1194,2 0,68

6,4

160

L.p.

f

η

I

f

U

f

c

w

P

1f

I

s

U

s

P

1

P

2

I

tp

U

tp

d

M

N

Hz

A

V

dz

w/dz

w

A

V

w

N*m dr/min

w

-

A

V

1

25,1

0,9

220

16

10

160

3,25

295

480

1

743 77,77 0,16

0,2

100

2

25,1

1,1

220

18

10

180

3,15

290

540

2

734 153,65 0,28

1,0

96

3

25,1

1,2

220

20

10

200

3,0

290

600

3

728 228,59 0,38

1,8

94

4

25,1 1,35

220

22,5

10

225

3,0

290

675

4

723 302,70 0,45

2,6

92

5

25,1

1,5

220

25

10

250

3,0

290

750

5

715 374,18 0,50

3,4

88

6

25,1 1,65

220

28

10

280

3,5

285

840

6

708 444,62 0,53

4,2

84

7

25,1

1,8

220

32

10

320

3,15

282

960

7

697 510,67 0,53

5,1

80

8

25,1

2,1

220

37

10

370

3,45

280 1110

8,8

671 618,04 0,56

6,4

76

L.p.

f

η

I

f

U

f

c

w

P

1f

I

s

U

s

P

1

P

2

I

tp

U

tp

U

s1

f

1

=

27

2

=

13,50

V

H

z

b) moc na jednej fazie dla f=44,9 Hz

P

1f

=

d∗c

w

P

1f

=

d

1

∗

c

w

=

19dz∗10

w

dz

=

190 W

C

w

– stała watomierza

c) moc czynna średnia (potrojona wartość mocy na jednej fazie) dla f = 44,9 Hz:

P

1

=

3∗P

1f

P

1

=

3∗P

1f1

=

3∗190w=570 W

d) moc na wale silnika obliczana z momentu dla f=44,9 Hz:

P

2

=

2 

60

∗

M ∗N

P

2

1

=

2 

60

∗

M

1

∗

N

1

=

2∗3,14

60

∗

1∗1338=140,04 W

e) sprawność układu silnik + przemiennik dla f=44,9 Hz:

=

P

2

P

1



1

=

P

2

1

P

1

1

=

140,04

570

=

0,25

3.5. WYKRESY:

Wyk. 1 Charakterystyka przemiennika.

Wyk.2 Charakterystyka mechaniczna silnika.

0

10

20

30

40

50

60

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Wyk.3 Charakterystyka sprawności układu przemiennik-silnik.

4. WNIOSKI

Patrząc na nasz wykres charakterystyki przemiennika możemy stwierdzić, że w

zasadzie od częstotliwości f = 10Hz do f

≈

47Hz wykres przyjmuje prawie postać linii

prostej. Jest to zgodne z warunkiem stałości strumienia magnetycznego. Z wyników
naszych badań można zauważyć znaczny wzrost napięcia zasilającego pomiędzy
wartościami częstotliwości f = 3Hz, a f = 6Hz.

Gdy porównamy do siebie charakterystyki mechaniczne silnika n = f(M) dla dwóch

częstotliwości widzimy, że przy podobnych przeciążalnościach momentem dla
częstotliwości f = 45 Hz uzyskujemy większą prędkość obrotową. Poza tym obie
charakterystyki są do siebie równoległe. Wiec możemy stwierdzić, że im wyższa
częstotliwość napięcia, tym większa prędkość obrotowa wału silnika.

Natomiast w charakterystyce sprawności układu przemiennik-silnik zauważamy

niewielkie różnice w zależności od częstotliwości napięcia. Oba wykresy się niemalże
pokrywają. Sprawność układu rośnie wraz ze wzrostem mocy na wale silnika.
Ponownie widzimy zależność, że im wyższa częstotliwość, tym większa moc na wale
silnika.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8