Katedra Elektroenergetyki i Napędów Elektrycznych

Kierunek:

Elektrotechnika

Semestr:

IV

Przedmiot:

Maszyny elektryczne

Temat: Badanie silnika asynchronicznego pierścieniowego

Skład zespołu:

Data

wykonania:

Prowadzący:

Data i ocena:

1. Norbert Rosman
2. Piotr Czajkowski
3. Jakub Wróblewski

27.03.2012

dr inż. Sebastian

Szkolny

1. Wstęp teoretyczny:

Silnik asynchroniczny jest maszyną, w której prędkość obrotowa wirnika różni się od prędkości
obrotowej wirującego pola magnetycznego stojana. Różnicę tą nazywamy poślizgiem. Poślizg jest
wielkością względną podawaną w procentach.
Silnik asynchroniczny zbudowany jest z wirnika oraz stojana. Przez uzwojenia stojana płynie prąd
trójfazowy, który wytwarza wirujące pole magnetyczne. Wirowanie tego pola jest skutkiem przesunięcia
między fazami. Pole to generuje prąd elektryczny w uzwojeniu wirnika. Oddziaływania magnetyczne i
elektryczne stojana i wirnika niosą za sobą siły elektrodynamiczne i magnetodynamiczne które
wprawiają wirnik w ruch.
Wyróżniamy dwa typy maszyn asynchronicznych, uzwojenia wirnika mogą być „fabrycznie” zwarte,
takie połączenie występuje w tzw. silniku zwartym, natomiast w silniku pierścieniowym uzwojenia są
połączone z pierścieniami ślizgowymi. Szczotki ślizgające się po pierścieniach pozwalają na
wyprowadzenie prądu elektrycznego indukowanego w wirniku na zewnątrz, przez co mamy możliwość
podłączenia dodatkowej rezystancji w obwód wirnika. Pozwala nam to na przeprowadzenie
łagodniejszego rozruchu silnika.

2. Dane znamionowe:

1. Silnik indukcyjny:

Typ:

SZUe44a

Nr:

84374

Moc:

3 kW

Obroty:

1420 obr./min.

Stat.:

220/380 V

Pobór prądu:

11,4/6,6 A

Rot.:

80 V

Kl. izol.:

E

cos



:

0,81

Masa:

73 kg



Silnik prądu stałego:

Typ:

PZMb54b

Nr:

577491

Moc:

3,7 kW

Napięcie zasilania:

220 V

Pobór prądu:

18,7 A

Obroty:

1550 obr./min.

Kl. izol.:

B

Masa:

115 kg

3. Schemat układu pomiarowego:

Układ połączeniowy do badania charakterystyk silnika asynchronicznego.

4. Wyniki pomiarowe:



Sprawdzenie stanu izolacji:

Pomiędzy uzwojeniami stojana a korpusem silnika:

R

UO

=



R

VO

=



R

WO

=



Pomiędzy uzwojeniami stojana a wirnika:

R

UK

=



R

UL

=



R

UM

=



R

VK

=



R

VL

=



R

VM

=



R

WK

=



R

WL

=



R

WM

=



Pomiędzy uzwojeniami wirnika a korpusem silnika:

R

KO

=



R

MO

=



R

LO

=





Pomiar rezystancji uzwojeń:

Stojana:

R

UV

=2,3



R

UW

=2,1



R

VW

=2,3



Z układu równań:

R

UV

=R

U

+R

V

+0

R

UW

=R

U

+0+R

W

R

VW

=0+R

V

+R

W

Otrzymujemy:

R

U

=1,05



R

V

=1,25



R

W

=1,05



Wirnika:

R

K

=0

R

L

=0

R

M

=0

Otrzymaną rezystancję przeliczyliśmy na wartość, jaką posiada ona w stanie nagrzanym, tj.
w temperaturze 75



C. Przeliczenia dokonaliśmy według wzoru:

gdzie:

R

75

- rezystancja uzwojenia w temperaturze 75



C,

R

1

= R

75

- oznaczenie, jakim będziemy posługiwać się przy dalszych obliczeniach,

R

20

= R

f

- rezystancja w temperaturze otoczenia (20



C),

t

0

- temperatura otoczenia; przyjmujemy t

0

= 20



C.

R

U75



1,28



R

V75



1,52



R

W75



1,28





Pomiaru stanu pracy transformatorowej (stanu jałowego):

U

L1L2

[V]

U

L2L3

[V]

U

L1L3

[V]

U

KL

[V]

U

Sśr

[V]

U

Wśr

[V]

27,0

26,8

26,0

5,5

26,6

5,5

4,9

42,9

43,5

42,2

9,0

42,9

9,0

4,8

61,3

61,0

59,7

12,75

60,7

12,75

4,8

70,4

71,0

69,6

15,0

70,4

15,0

4,7

94,6

95,1

93,9

20,0

94,6

20,0

4,8

113,9

113,6

113,3

24,0

113,6

24,0

4,8



Charakterystyka biegu jałowego i rozdział strat jałowych:

(V)

(V)

(V)

(A)

(A)

(A)

(kW)

(kW)

(kW) N(obr/min)

383,1

383,7

383,8

3,73

3,73

3,73

0,11

0,13

0,12

1489

338,3

339,0

338,0

3,01

3,02

3,10

0,10

0,12

0,10

1481

291,4

291,9

291,8

2,48

2,53

2,52

0,09

0,10

0,09

1478

248,5

248,1

247,3

2,17

2,16

2,09

0,09

0,09

0,08

1474

209,2

209,5

208,8

1,77

1,84

1,76

0,08

0,08

0,07

1470

170,1

170,0

170,0

1,53

1,53

1,52

0,08

0,08

0,06

1449

131,4

131,5

130,9

1,41

1,42

1,43

0,07

0,07

0,07

1440

83,0

83,1

83,0

1,62

1,68

1,52

0,07

0,07

0,06

1353



Wyniki do charakterystyki biegu jałowego i rozdział strat jałowych:

(V)

(W) S

10

(VA)

(W)

(W)

(A)

(Ω)

(Ω)

383,53

3,73 360,24 2477,84

0,145

306,81

53,42 3,69

493,22 103,92

338,43

3,04 300,22 1783,95

0,168

264,65

35,57 3,01

410,23 112,57

291,7

2,51 270,19 1268,15

0,213

245,99

24,19 2,45

337,59

119,2

247,96

2,14 240,18

919,11

0,261

222,59

17,58 2,02

255,25 122,91

209,16

1,79 210,16

648,49

0,324

197,86

12,31 1,69

203,07 124,58

170,03

1,52 180,16

449,61

0,400

171,21

8,95 1,32

137,73 128,30

131,26

1,42 210,14

322,85

0,650

202,39

7,74 1,11

85,38

119,30

83,03

1,61 180,14

231,06

0,779

170,23

9,91 0,79

35,42

102,38

383,53

3,73 360,24 2477,83

0,145

306,81

53,42 3,69

493,22 103,92

338,43

3,04 300,22 1783,95

0,168

264,65

35,56 3,01

410,23 112,57

291,71

2,51 270,19 1268,15

213,06

245,99

24,19 2,45

337,59 119,20

247,96

2,14 240,18

919,11

261,32

222,59

17,58 2,02

255,25 122,91

209,16

1,79 210,16

648,49

324,07

197,85

12,30 1,68

203,07 124,58

170,03

1,52 180,16

449,62

400,71

171,21

8,94 1,32

137,73 128,36

131,26

1,42 210,14 322,852

650,88

202,39

7,74 1,09

85,38

119,35



Charakterystyka zwarcia

(V)

(V)

(V)

(A)

(A)

(A)

(kW)

(kW)

(kW)

11,4

12,2

10,8

0,95

1,69

1,01

0,00

0,00

0,00

23,2

23,1

22,1

2,00

2,09

1,94

0,01

0,02

0,02

33,7

34

32,8

2,95

3,12

3,00

0,03

0,03

0,03

45,2

45,1

44,2

3,87

3,94

3,84

0,05

0,05

0,05

57,6

57,6

56,9

5,00

5,06

4,94

0,09

0,09

0,08

67,1

67,3

66,8

5,84

5,92

5,84

0,12

0,12

0,12

78,0

78,0

77,7

6,74

6,72

6,74

0,16

0,16

0,16

92,7

93,3

92,5

8,14

8,16

8,16

0,23

0,23

0,23



Wyniki do charakterystyki zwarcia

(V)

(A)

(W)

(VA)

(Ω)

(Ω)

(Ω)

(Ω)

11,63

1,22

0

24,57

0,00

0,00

0,00

10,49

5,25

22,80

2,01

50

79,37

0,77

5,13

3,66

10,91

5,45

33,50

3,02

90

175,23

0,56

3,73

2,26

10,80

5,40

44,93

3,88

150

301,94

0,58

3,81

2,34

10,96

5,48

57,40

5,00

270

497,10

0,47

3,10

1,63

10,80

5,40

67,10

5,86

360

681,05

0,52

3,43

1,96

10,97

5,48

78,20

6,73

480

911,55

0,51

3,34

1,87

10,93

5,46

92,90

8,14

690

1309,78

0,52

3,32

1,85

11,46

5,73



Naturalna charakterystyka mechaniczna silnika

(V)

(V)

(V)

(A)

(A)

(A)

(kW)

(kW)

(kW) N(obr/min)

(A) M(Nm)

388,8 388,7 388,5 3,82 3,81 3,82

0,13

0,12

0,12

1488

0,05

0,32

388,8 388,7 388,5 3,82 3,81 3,82

0,22

0,23

0,22

1485

0,46

0,65

385,1 384,8 385,4 3,87 3,86 3,84

0,31

0,31

0,30

1478

1,97

1,87

385,0 386,0 385,4 3,95 4,00 3,99

0,37

0,36

0,35

1471

3,49

3,10

386,5 385,5 386,4 4,08 4,11 4,07

0,42

0,41

0,41

1467

4,49

3,90

385,1 384,2 384,2 4,18 4,18 4,17

0,47

0,47

0,46

1463

5,50

4,72

383,0 382,9 383,8 4,30 4,28 4,26

0,51

0,52

0,51

1460

6,52

5,54



Wyniki do naturalnej charakterystyki mechanicznej silnika

(W)

(W)

Ƞ

N(obr/min)

(V)

(A)

M(Nm)

78,1

370

0,205

1488

388,6

3,81

0,14

0,32

155,6

670

0,294

1485

388,6

3,81

0,26

0,65

279,1

920

0,405

1478

385,1

3,85

0,36

1,87

417,3

1080

0,497

1471

385,8

3,98

0,41

3,10

509,0

1240

0,509

1467

386,1

4,08

0,45

3,90

645,6

1400

0,557

1463

384,5

4,18

0,50

4,72

761,3

1550

0,577

1460

383,2

4,28

0,55

5,55



Wykresy:



Wykres wartości : Pcu1,Pfe,P10 = f(U10śr)



Wykres wartości: I10śr=f(U10śr)



Wykres wartości: cos

ᵠ

10=f(U10śr)



Charakterystyka stanu zwarcia Pz = f(Uz), Iz = f(Uz), cosφz = f(Uz)



Pz = f(Uz)



Iz = f(Uz)



cosφz = f(Uz)



Charakterystyka mechaniczna:



Charakterystyki robocze:



M=f(P

2

)



I

1

=f(P

2

)



n=f(P

2

)



η=f(P

2

)



cosφ=f(P

2

)

5. Wnioski:

W czasie wykonywania ćwiczenia niektóre badania zostały pominięte. Zostały również pominięte

niektóre punkty charakterystyk ze względu na to, że nie można było przekroczyć nominalnych

parametrów maszyny. Wykonane ćwiczenia przebiegały prawidłowo, zgodnie z teoretyczną wiedzą

nabytą w kursie.

Charakterystyka biegu jałowego pozwala nam ocenić ja zmienią się moce maszyny asynchroniczne

w zależności od napięcia, dzięki temu możemy oszacować maksymalną moc.

Charakterystyka zwarcia przedstawia zależności mocy, prądu i cos φ od napięcia, wszystkie wartości

zostały zmierzone w stanie zwarcia, kiedy silnik jest zatrzymany a pierścienie slizgowe zwarte.

Naturalna charakterystyka mechaniczna przedstawia zależność momentu od prędkości obrotowej.

Krzywa uzyskana z pomiarów nie zgadza się z krzywą teoretyczną charakterystyki. Z której możemy

wyznaczyć obszar pracy stabilny i niestabilny maszyny, określamy to dzieląc krzywą w miejscu

maksymalnego momentu obrotowego prostą prostopadłą do osi OY na której odłożone są wartości

momentu obrotowego.

Charakterystyka robocza to zbiór pięciu charakterystyk: współczynnika mocy, sprawności prędkości

obrotowej, prądu i momentu w uzależnieniu od mocy przy stałym napięciu i częstotliwości. Dzięki niej

możemy odczytać interesujące nas zależności między danymi wielkościami. Na podstawie tego możemy

dobrać maszyne do naszego zastosowania.

Część Charakterystyk otrzymanych podczas wykonywania zadania nie zgadza się z

charakterystykami przykładowymi, co wynika z błędów pomiarowych jak i niskich umiejętności zespołu

pomiarowego, jednak pełnego zaangażowania i pooświęcenia.