1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Ze względu na budowę wirnika silniki asynchroniczne są budowane w dwóch podstawowych odmianach - silniki pierścieniowe (z wyprowadzonymi na zewnątrz silnika końcami uzwojenia wirnika) i silniki klatkowe (ze zwartym uzwojeniem wirnika).

Prędkość synchroniczna ns (prędkość pola wirującego wytwarzanego przez stojan)

60 f

nS = -----

p

gdzie: f - częstotliwość napięcia zasilającego

p - ilość par biegunów uzwojenia stojana

Prędkość silnika n może być wyrażana przez poślizg s (w postaci liczby względnej lub w %)

nS - n nS - n

s = --------- lub s = --------- 100%

nS nS

stąd n = (1 - s) nS

ROZRUCH SILNIKÓW ASYNCHRONICZNYCH

Silniki asynchroniczne włączane bezpośrednio do sieci pobierają znaczne prądy rozruchowe, stad można włączać bezpośrednio do sieci zasilającej silniki o niewielkiej mocy

• w instalacjach lądowych rzędu 3 ÷5 kW

• w instalacjach okrętowych - (w przypadku prądnic o mocy 600 kVA i więcej oraz przewodów zasilających o dużym przekroju) - 50 ÷70 kW

Do ograniczenia prądów rozruchowych można:

1. w silnikach pierścieniowych - włączyć opory rozruchowe w obwód wirnika

2. w silnikach klatkowych

- obniżyć napięcie zasilające autotransformatorem lub dławikiem rozruchowym albo przełączać uzwojenia silnika z połączenia w gwiazdę w czasie rozruchu na połączenie w trójkąt po jego zakończeniu (na każdą fazę uzwojenia przypada wówczas napięcie fazowe Uf przy połączeniu w

i napięcie przewodowe U = 3 Uf przy połączeniu w Δ).

• obniżać jednocześnie napięcie U i częstotliwość f (z zachowaniem U/ f = const po to, by utrzymać w przybliżeniu stałą wartość prądu wirnika). Zmniejszenie częstotliwości powoduje obniżenie prędkości obrotowej i zmniejszenie momentu oporowego napędu, co pociąga za sobą zmniejszenie prądu pobieranego przez silnik.

Sposoby rozruchów silników asynchronicznych:

1. przez włączanie rezystancji w obwód wirnika

2. zmniejszenie napięcia zasilającego

3. jednoczesne zmniejszenie napięcia i częstotliwości

REGULACJA PREDKOŚCI SILNIKÓW ASYNCHRONICZNYCH

Regulacja przez obniżenie napięcia autotransformatorami jest stosowana rzadko ze względu na ograniczony zakres regulacji. Zastosowanie tyrystorowych regulatorów napięcia z zamkniętym układem regulacji umożliwia szerszy zakres regulacji prędkości, ale są to urządzenia kłopotliwe w użyciu. Najlepsze rezultaty osiąga się przy jednoczesnych zmianach napięcia i częstotliwości za pomocą przetwornic energoelektronicznych.

W niektórych napędach elektrycznych wystarcza skokowa zmiana prędkości obrotowej. Stosuje się wówczas asynchroniczne silniki wielobiegowe. Są to silniki klatkowe z przełączalnymi lub podwójnymi uzwojeniami stojana. Takie rozwiązanie pozwala na zmianę ilości par biegunów uzwojenia p, a tym samym uzyskuje się zmiane prędkości synchronicznej nS.

60 f

nS = -------

p

Tą drogą uzyskuje się silniki z dwoma, trzema lub czterema stopniami prędkości.

W silnikach pierścieniowych regulacja prędkości odbywa się przez włączanie rezystorów w obwód wirnika.

TRANZYSTOROWY PRZEMIENNIK CZĘSTOTLIWOŚCI AMT - 4

Przemiennik częstotliwości AMT produkcji APATOR jest przeznaczony do płynnej regulacji prędkości obrotowej trójfazowych indukcyjnych silników klatkowych. Zachowanie stałego stosunku wartości liczbowych napięcia i częstotliwości wytwarzanych przez przemiennik powoduje, że silnik pobiera taki sam prąd przy różnych prędkościach obrotowych. Sterowanie przemiennika może być realizowane jako lokalne lub zdalne.

Przemiennik ogranicza automatycznie prąd rozruchu (tzw. „softstart”) oraz zabezpiecza silnik przed:

• zanikiem trójfazowego napięcia zasilającego

• zanikiem pojedynczej fazy napięcia zasilającego

• zbyt niska wartością napięcia sieci zasilającej

• zbyt wysoką wartością napięcia zasilającego

• przeciążeniem silnika powyżej I = 1,5 IN

• zwarciem lub doziemieniem w układzie zasilania

• przekroczeniem dopuszczalnej temperatury pracy przemiennika (85 ± 5°C)

2. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

SILNIK ASYNCHRONICZNY PIERŚCIENIOWY

1. schemat układu pomiarowego

Prędkość synchroniczna silnika

60 f

nS = -----

p

W badanym silniku ilość par biegunów wynosi p = 2, zatem nS = 1500 1/min (przy f = 50 Hz)

1. wyniki pomiarów silnika asynchronicznego pierścieniowego przy znamionowych warunkach zasilania (UfN = 224V)

IR + IS + IT

średni prąd fazowy silnika I = -------------

3

moc oddana przez prądnicę obciążającą PO = IO * UO

P1 + P0

moc na wale silnika P = ----------

2

P

moment na wale silnika M = 9,55 ---

n

Rr	Uf	Ir	Is	It	P1	Uo	Io	n	I	Po	M.	P
	[V]	[A]	[A]	[A]	[W]	[V]	[A]	[1/min]	[A]	[W]	[Nm]	[W]
	224	1,55	1,35	1,7	400	218	0	1482	1,53	0	1,29	200
Rr=0	224	2,25	1,9	2,3	800	206	3	1451	2,15	618	4,67	709
	224	3,2	2,8	3,2	1200	200	6	1422	3,07	1200	8,06	1200
	224	4,4	3,95	4,45	1600	190	9	1388	4,27	1710	11,39	1655
	224	1,5	1,4	1,6	400	205	0	1422	1,50	0	1,34	200
Rr > 0	224	1,7	1,65	1,2	600	185	2	1312	1,52	370	3,53	485
	224	2,6	2,4	2,8	960	160	5	1146	2,60	800	7,33	880
	224	3,65	3,45	3,8	1360	130	8	986	3,63	1040	11,62	1200

c) zestawienie charakterystyk

SILNIK KLATKOWY ZASILANY Z PRZETWORNICY CZĘSTOTLIWOŚCI

1. schemat układu połączeń

b) wyniki pomiarów silnika klatkowego

moc dostarczona z sieci P3f = 3 PR

MW * n

moc na wale silnika PW = ----------

9,55

PW

sprawność układu silnik - przemiennik częstotliwości η = ------

P3f

PR

współczynnik mocy układu silnik - przemiennik częstotliwości cosϕ = ---------

UR * I

f	Ur	Ir	Pr	n	Mw	Up	Ip	P3f	Pw	cosϕ	η	Up/f
[Hz]	[V]	[A]	[W]	[1/min[	[Nm]	[V]	[A]	[W]	[W]	-	-	-
	220	1,2	135	1489	0	284	1,8	405	0	0,511	0	5,68
50	220	1,45	170	1484	2	284	1,8	510	310,79	0,533	0,609	5,68
	220	2,35	280	1465	4	284	2	840	613,61	0,542	0,730	5,68
	220	3,2	410	1440	6	284	2,6	1230	904,71	0,582	0,736	5,68
	220	1	110	1041	0	208	1,8	330	0	0,500	0	5,94
35	220	1,25	140	1035	2	208	1,9	420	216,75	0,509	0,516	5,94
	220	1,8	210	1018	4	208	4,2	630	426,39	0,530	0,677	5,94
	220	2,5	300	994	6	208	2,6	900	624,50	0,545	0,694	5,94

1. zestawienie charakterystyk

1

1

---