Politechnika Lubelska		Laboratorium maszyn elektrycznych
w Lublinie		Ćwiczenie Nr 15
Nazwisko: Nowak Niezgoda Drański	Imię: Jerzy Rafał Dominik		Semestr VI	Grupa ED. 6.4	Rok akad. 1996/97
Temat ćwiczenia: Badanie jednofazowego silnika asynchronicznego				Data wykonania 28. 02. 1997	Ocena

• Cel ćwiczenia:

Ćwiczenie ma na celu doświadczalne potwierdzenie teorii jednofazowego silnika asynchronicznego oraz pomiary jego charakterystyk.

• Dane znamionowe:

Dane znamionowe badanego silnika:

1. Typ: SZJ FB 24Jb Nr PL.-E10-P3-70

• Moc znamionowa: P_n = 1,1 kW

Prędkość obrotowa n_n = 1450 obr/min

Napięcie znamionowe stojana: U_n = 220 V

Prąd znamionowy: I_n = 10,8 A

Częstotliwość znamionowa: f_n = 50 Hz

Rodzaj pracy: C

Znamionowy współczynnik mocy: cosϕ_n = 0,65

Dane znamionowe prądnicy hamowniczej:

Typ: PZMb 44B JP44 Nr fabryczny: Nr 47811301

Moc znamionowa: P_n = 1,5 kW

Napięcie znamionowe: U_n = 230 V

Prąd znamionowy stojana: I_n = 6,5 A

Prędkość obrotowa znamionowa n_n = 1450 obr/min

Rodzaj pracy: S₁

Dane znamionowe prądnicy tachometrycznej:

Typ PZT 82-45

Napięcie znamionowe: U_n = 300 V

Prędkość obrotowa znamionowa n_n = 3000 obr/min

• Próba biegu jałowego

Układ połączeń:

Tabela pomiarowa nr 1:

Lp.	Uo	I0	αw	P	no	so	ΔPap	Po	cosϕo	ΔPu1	ΔP0
---	[V]	[A]	dz.	[W]	1/min	---	[W]	[W]	---	[W]	[W]
	240	8,5	19	380	1450	0,03	4	376	0,177	74,6	265,1
	220	7,3	15	300	1450	0,03	3,2	296,8	0,187	110,9	221,2
	200	6,0	12,5	250	1450	0,03	2,6	247,4	0,208	50,4	197
	180	5,1	11	220	1450	0,03	2	218	0,24	36,4	181,6
	160	4,3	10	200	1450	0,03	1,7	199,3	0,291	25,9	173,4
	140	3,75	9	180	1450	0,03	1,3	179,7	0,323	19,7	160
	120	3,2	8	160	1440	0,04	0,9	159,1	0,417	14,3	144,8
	100	2,8	7	140	1440	0,04	0,7	139,3	0,5	10,9	128,4
	80	2,35	7	140	1430	0,046	0,4	139,6	0,745	7,7	131,9
	60	3,2	7	140	1420	0,053	0,2	1,39,8	0,729	14,3	125,5
	50	3,4	7	140	1410	0,06	0,1	139,9	0,824	16,2	123,7

Przykładowe obliczenia:

P=α_w*c=15dz*20W/dz=300 W

s_o=(n₁-n_o)/n₁=(1500-1450)/1500=0,03

ΔP_ap=U₀²*(1/R_v+1/R_wn)=220^2*9(0,0003+0,0003)=3,2W

P_o=P- ΔP_ap=300-3,2=296,8W

ΔP_u1=I₀²*R_u=7.3²*1,4=110,9W

ΔP₀=P₀-ΔP_u1=296,8-110,9=221,2W

Charakterystyki biegu jałowego jednofazowego silnika asynchronicznego.

• Próba zwarcia:

Do przeprowadzenia tej próby wykorzystujemy układ połączeń z próby biegu jałowego. Na wał

silnika podłączamy dynamometr.

Lp.	Uz	Iz	αw	ΔPap	Pz	ΔPz	cosϕo
	[V]	[A]	dz.	[W]	[W]	[W]	---
	80	10	66	---	660	660	0,825
	75	9	56	---	560	560	0,830
	68	8	46	---	460	460	0,846
	61	7	37	---	370	370	0,867
	53	6	28	---	280	280	0, 881
	44	5	19	---	190	190	0,864
	35	4	12	---	120	120	0,857
	27	3	7	---	70	70	0,864
	17	2	3	---	30	30	0,882
	11	1	1	---	10	10	0,909

Przykładowe obliczenia:

Pz=α_w*c=66*10=660W

cosϕ_o=P_z/(U_z*I_z)=660/800=0,825

Charakterystyki dla próby zwarcia:

• Schemat zastępczy silnika i obliczenie jego parametrów:

R₁=Ru/2=1,4/2=0,7Ω

R₂^'=ΔPz/2Iz²- R₁=220/58,3-0,7=3,07Ω

X₁=X₂'==1,087Ω

ΔPż=ΔPo-ΔPm=220-110=110W

Schemat zastępczy jednofazowego silnika i jego parametry:

• Próba obciążenia

Próbę obciążenia wykonujemy korzystając z układu pomiarowego do próby biegu jałowego.

Lp.	U	I	α	P1	μ	n	n	s	P2	η	cosϕ	Iw	Ita	Uz	ΔPo	∑Rt	P20
	[V]	[A]	dz.	[W]	[Nm]	obr/s	1/s	---	[W]	---	---	[A]	[A]	[V]	[W]	[Ω]	[W]
	220	7,5	33	600	2,47	1450	24,3	0,03	276	0,57	0,4	0,34	1,2	230	107	3,28	381
	220	7,8	40	800	3,37	1450	24,3	0,03	405	0,64	0,46	0,34	1,8	225	105	3,26	510
	220	8	45	900	3,9	1450	24,2	0,03	490	0,66	0,51	0,34	2,2	223	105	3,25	594
	220	8,25	49	998	4,33	1450	24	0,03	550	0,65	0,55	0,34	2,5	220	104	3,24	653
	220	8,5	53	1060	4,7	1430	24	0,05	613	0,67	0,56	0,34	2,8	219	103	3,23	716
	220	8,75	57	1140	5,12	1425	24	0,05	669	0,68	0,59	0,34	3,1	216	103	3,22	772
	220	9,05	61	1220	5,61	1420	23,6	0,05	731	0,68	0,61	0,34	3,4	215	103	3,21	832
	220	9,45	66	1320	5,97	1410	23,6	0,06	784	0,67	0,3	0,34	3,7	212	101	3,2	885
	220	9,8	71	1420	6,5	1400	23,5	0,07	861	0,68	0,66	0,34	4,1	210	99	3,19	960
	220	10,2	75	1500	6,78	1400	23,3	0,07	894	0,66	0,67	0,34	4,3	208	99	3,18	993

Przykładowe obliczenia:

P₁=α_w*c=33*20=660W

P₂=U_2**I_ta=230*1,2=276VA

P₂₀=P₂+ΔP₀=276+107=381VA

Charakterystyki dla próby obciążenia asynchronicznego:

• Pomiary momentu rozruchowego

Zasilanie fazy rozruchowej przez dodatkową reaktancję pojemnościową

Schemat pomiarowy:

Tabela pomiarowa:

Lp.	I	Ig	Ir	Ud	Zd	α1	P1	Zg	Rg	Xg	ϕg	P2	Zr	Rr	Xr	ϕr	ϕn-ϕg	F	Mr	U1	Mr'
	[A]	[A]	[A]	[V]	Ω	dz.	[W]	Ω	Ω	Ω	--	[W]	Ω	Ω	Ω	°	°	[N]	[Nm]	[V]	[Nm]
	8	9.9	3.8	112	29,5	15	600	7,1	6,1	3,6	-30,5	260	18,4	18	3,8	12	42,5	0,28	0.55	70	0,052
	8	9.8	2.9	108	37,2	15	600	7,1	6,2	3,5	-29,4	200	24,1	23,8	3,8	19	48,4	0,28	0.57	70	0,052
	8,2	9.7	2.15	98	45,6	15	600	7,2	6,4	3,3	-27,3	140	32,6	30,3	12	21,6	48,9	0,29	0.55	70	0,058
	8,4	9.6	1.5	90	60	15	600	7,3	6,5	3,3	-26,9	80	46,7	35,5	30,3	40,5	67,4	0,27	0.53	70	0,054
	8,8	9.5	0.9	82	91,1	15	600	7,4	6,6	3,3	-26,6	30	77,8	68,4	68,4	61,6	84,7	0,16	0.16	70	0,032
	9	9.4	0.4	74	185	15	600	7,4	6,8	2,9	-23,1	10	175	163	163	69	92,1	0,12	0.12	70	0,024
	9,4	9.4	0	68	∞	15	600	7,4	6,8	2,9	-23,1	0	∞	---	∞	---	---	0,11	0.11	70	0,022

Przykładowe obliczenia:

Z_d= X_cd=U_d/I_r=112/3,8=29,5Ω

P₁=α*c_w1=15*40=600W P₂==α*c_w2=13*20=260W

z_r=U₁/I_r=70/3,8=18,4Ω R_r=P₂/I_r²=260/14,4=18Ω

z_g=U₁/I_g=70/9,9=7,1Ω R_g=P₁/ I_g²=600/986,1Ω

X_g=( z_g²- R²_g)^1/2=3,6Ω X_r=( z_r²- R²_r)^1/2=3,8Ω

ϕ_r=arctgX_r/R_r=12° Mr'=F*l=0,28*0,2=0,056Nm

Mr= Mr'(Un/U₁)=0,056*(220/70)²=055Nm

Charakterystyki dla pomiaru momentu rozruchowego.

M_r

Uwagi i wnioski:

Po wyznaczeniu mocy pobieranych przez mierniki podczas próby stanu jałowego można zauważyć, iż moc ta, jest niewielka. Z uwagi na ten fakt moc pobraną przez mierniki podczas obliczeń dla próby zwarcia i obciążenia zostały pominięte. Za moc rzeczywiście pobraną przez silnik przyjąłem wskazania watomierzy, co może wiązać się z pewnymi błędami, lecz niewielkimi, gdyż moc tracona w miernikach jest bardzo mała w porównaniu z mocą wskazywaną przez mierniki.

Podczas próby obciążenia prądnica stanowiła jedyne obciążenie. Przy obliczaniu momentu obrotowego i mocy oddawanej przez silnik uwzględniliśmy moce strat występujące w prądnicy, a następnie dodaliśmy je do mocy wskazywanej przez prądnicę. Ten sposób otrzymałem autentyczną moc oddaną przez silnik.

Należy pamiętać o tym, że silnik że silnik indukcyjny jednofazowy po włączeniu do sieci nie rozwija momentu rozruchowego. Moment taki wyznacza się za pomocą uzwojenia rozruchowego łączącego szeregowo przez kondensator , w celu przesunięcia fazy i wytworzenia w silniku pola eliptycznego. Jak widać z wykresów przesunięcie to kąt 90°, bo wówczas występuje maksymalny moment obrotowy. Przy zwiększaniu lub zmniejszaniu pojemności dołączonej szeregowo następuje wzrost lub malenie momentu rozruchowego maksymalnego. Kondensatory powinny być dobrane optymalnie dla momentu rozruchowego maksymalnego. Otrzymane wyniki i wykresy w ćwiczeniu potwierdziły teorię o silniku asynchronicznym.

---