40
Laboratorium elektrotechniki
Ćwiczenie 7. BADANIE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH
STANOWISKO I. Badanie silnika przy stałej częstotliwości (50 Hz)
PE
PEN 0
L3 T
L2 S
L1 R
A
Ä…cznik
tablicowy
R S T 0
PE
Transformatorowy zasilacz
trójfazowy o skokowo
ustawianych wartościach
napięcia wyjściowego
(przyciski: Z1,..., Z6)
0
A B C 0
(A

zamkn.)
A
Õ
1
(A
otw.)
Autotransformator
V1 V2
A
Ä…cznik A
zamknięty 
230 V~
normalna (trójfazowa)
V3
praca silnika.
A
Ä…cznik A
otwarty  A

przerwa w jednej fazie
silnika.
0÷250 V
M
3~
Bezdotykowy (optyczny)
Hamulec
pomiar prędkości obrotowej
elektroma-
Badany
n
gnetyczny
silnik
klatkowy
0÷8 A
Warunek równowagi hamulca:
Transformator
230/25 V
r
a b
Tarcza
hamulca z prostownikiem
F Å" a = mo Å" g Å"b ,
Szalka
wagi
więc moment obciążenia:
mo g
b Å" r Å" g
M = F Å" r = Å" mo ;
F
a
mo  masa odpowiadajÄ…ca sile nacisku na szalkÄ™ wagi; r = 0,085 m, a = 0,09 m, b = 0,42 m;
wzór liczbowy: M = 3,89 mo , [M] = N m , [mo] = kg .
41
Laboratorium elektrotechniki
Wykonanie ćwiczenia
Włączenie oraz zmiana wartości napięcia zasilającego silnik odbywają się poprzez
użycie jednego z sześciu przycisków załączających, umieszczonych na płycie zasilacza trójfa-
zowego. Przy każdym rozruchu silnika (włączeniu napięcia) zwieramy ampero-
mierz A; przed każdym zwiększeniem napięcia ustawiamy wyższy zakres amperomierza
A, albo go zwieramy.
Na wartość momentu obciążenia silnika wpływamy poprzez regulowanie wartości
prądu stałego w uzwojeniu elektromagnesu hamulca. Do tego celu służy suwak autotransfor-
matora, zasilającego elektromagnes poprzez zespół prostowniczy (położenie suwaka 0 - mo-
ment równy 0).
Miarą momentu ustalonego, wytwarzanego przez silnik oraz równoważącego go (od-
wrotnie doń skierowanego) momentu wytwarzanego przez hamulec elektromagnetyczny, jest
moment wytwarzany przez siłę oporu szalki wagi w układzie dz
wigni dwustronnej.
W czasie wykonywania pomiarów zachowujemy szczególną ostrożność,
z uwagi na duże wartości napięcia, jakie występują między zaciskami w obwodzie silnika
oraz między tymi zaciskami a ziemią.
7.1. CHARAKTERYSTYKI BIEGU JAA
OWEGO
Hamulec jest nieczynny (suwak autotransformatora w pozycji 0); pomiary wy-
konujemy przy różnych, zwiększanych skokowo wartościach napięcia zasilacza
trójfazowego.
Tablica wyników pomiarów i obliczeń
Pomiary Obliczenia
Lp.
U1 U2 U3 I n U P0 Icz Ib
cosÕ Õ "P0
V V V A - obr/min V W A A W
°
U1 + U + U3
2
Wzory do obliczeÅ„: U = ; P0 = 3Å"U Å" I Å" cosÕ ; Icz = I Å" cosÕ ;
3
2
Ib = I Å" sinÕ ; "P0 = P0 - 3R Å" I ( R = 19 &! - rezystancja jednej fazy stojana).
f f
7.2. CHARAKTERYSTYKI OBCI
ŻENIOWE
Przełączamy zasilacz trójfazowy na pozycję zadaną przez prowadzącego i już jej nie
zmieniamy, zachowując tym samym w przybliżeniu stałą wartość napięcia. Zmie-
niamy położenie suwaka autotransformatora zwiększając stopniowo obciążenie silni-
ka od 0 (stan jałowy) do największego.
Tablica wyników pomiarów i obliczeń
Pomiary Obliczenia
Lp. U1 U2 U3 I n mo s P M Puż
cosÕ ·
V V V A - obr/min kg % W Nm W -
n1 - n
Wzory do obliczeÅ„: s = ; P = 3Å"U Å" I Å" cosÕ ; M = 3,89 Å" mo ;
n1
Puż
Puż = 0,105 Å" M Å" n ; · = ; przy czym n1 jest prÄ™dkoÅ›ciÄ… synchronicznÄ…,
P
42
Laboratorium elektrotechniki
a więc tą spośród różnych, możliwych ze względu na p, wartości prędkości synchronicz-
Å„Å‚ üÅ‚
60 f
nej, która jest większa od wartości n i im najbliższa: n1 = min > n , p = 1, 2, 3, ... żł .
òÅ‚
p
ół þÅ‚
7.3. PRACA TRÓJFAZOWA I JEDNOFAZOWA (PRZY OBNIŻONYM NAPI
CIU)
Ustawiamy wartość napięcia na wyjściu zasilacza wyraz
nie niższą od napięcia
znamionowego silnika . Pomiary wykonujemy przy niedużej, tej samej wartości
siły nacisku na szalkę wagi (masa mo równa około 20 dag):
- przy zasilaniu normalnym (trójfazowym),
- przy przerwanej jednej fazie poprzez wyłączenie A
i dodatkowo, ze względów pomia-
rowych, przy przełączonym końcu cewki napięciowej fazomierza z punktu 0 do punktu 1
(praca jednofazowa).
Tablica wyników pomiarów i obliczeń
Pomiary Obliczenia
Lp. U1 U2 U3 I n mo s P M Puż
cosÕ ·
V V V A - obr/min kg % W Nm W -
n1 - n Puż
Wzory do obliczeÅ„: s = ; M = 3,89 Å" mo ; Puż = 0,105 Å" M Å" n ; · = ;
n1 P
P = 3Å"U Å" I Å" cosÕ - przy pracy trójfazowej, P = U Å" I Å" cosÕ - przy pracy jednofazowej.
Opracowanie sprawozdania
1. Wykorzystując wyniki pomiarów i obliczeń uzyskane w p. 7.1, wykreślamy charaktery-
styki: "P0 , cos Õ , I , Icz , Ib = f...(U) ; "P0 = g(U2). Ekstrapolujemy liniowo wykres ostat-
niej zależności do przecięcia z osią rzędnych (U2 = 0) i odczytujemy wartość strat me-
chanicznych "Pm , a następnie wyznaczamy wartość znamionowych strat w stali:
"PFe.n = "P0n - "Pm = g(Un2) - "Pm , gdzie indeks n oznacza wartość znamionową wiel-
kości. Przedstawiamy teoretyczne uzasadnienie otrzymanych zależności (wykresów).
2. Wykorzystując wyniki pomiarów i obliczeń uzyskane w p. 7.2, wykreślamy charaktery-
styki: I , cos Õ , s , P , Puż , · = f...(M) Przedstawiamy teoretyczne uzasadnienie otrzyma-
nych zależności (wykresów).
3. Wyjaśniamy przyczyny różnych wartości tych samych wielkości, odnoszących się do pra-
cy trójfazowej i jednofazowej silnika (p. 7.3).
4. Formułujemy własne spostrzeżenia, uwagi i wnioski, dotyczące przeprowadzonych badań
i uzyskanych wyników.
43
Laboratorium elektrotechniki
STANOWISKO II. Badanie silnika przy regulowanej częstotliwości
PEN PE
L3 T
L2 S
L1 R
A
Ä…cznik
tablicowy
R S T PE
Tyrystorowy trójfazowy
przemiennik częstotliwości
(płynna regulacja U i f ;
cyfrowy pomiar f w Hz)
A B C PE
A
V
Pośredni pomiar mocy
W2
czynnej P i biernej Q
na podstawie wskazań
Autotransformator
watomierzy P1 i P2
230 V~
(watomierze w układzie Arona;
W1
obciążenie symetryczne):
P = P1 + P2 ,
Q = 3 Å"(P1 - P2 ) .
0÷250 V
M
3~
Dotykowy (mechaniczny)
Hamulec
elektroma-
pomiar prędkości obrotowej
Badany
n
gnetyczny
silnik
klatkowy
0÷8 A
Transformator
230/25 V
Warunek równowagi hamulca:
z prostownikiem
r
a b
Tarcza
hamulca
F Å" a = mo Å" g Å" b ,
Szalka
więc moment obciążenia:
wagi
mo g b Å" r Å" g
M = F Å" r = Å" mo ;
F
a
mo  masa odpowiadajÄ…ca sile nacisku na szalkÄ™ wagi; r = 0,14 m, a = 0,10 m, b = 0,40 m;
wzór liczbowy: M = 5,49 mo , [M] = N m , [mo] = kg .
44
Laboratorium elektrotechniki
Wykonanie ćwiczenia
Tyrystorowy przemiennik częstotliwości, zasilany z sieci trójfazowej a zasilający sil-
nik klatkowy, zapewnia płynność rozruchu oraz regulacji prędkości silnika.
Na wartość momentu obciążenia silnika wpływamy poprzez regulowanie wartości
prądu stałego w uzwojeniu elektromagnesu hamulca. Do tego celu służy suwak autotransfor-
matora, zasilającego elektromagnes poprzez zespół prostowniczy (położenie suwaka 0 - mo-
ment równy 0).
Miarą momentu ustalonego, wytwarzanego przez silnik oraz równoważącego go (od-
wrotnie doń skierowanego) momentu wytwarzanego przez hamulec elektromagnetyczny, jest
moment wytwarzany przez siłę oporu szalki wagi w układzie dz
wigni dwustronnej.
7.4. CHARAKTERYSTYKI REGULACYJNE PRZY BIEGU JAA
OWYM
Hamulec jest nieczynny (suwak autotransformatora w pozycji 0); wykonujemy
pomiary zwiększając w sposób płynny częstotliwość napięcia na wyjściu zasilacza
tyrystorowego (przemiennika częstotliwości).
Tablica wyników pomiarów i obliczeń
Pomiary Obliczenia
Lp.
f U I P1 P2 n P0 Q0 Icz Ib
cosÕ
Hz V A W W obr/min W var - A A
P0
Wzory do obliczeÅ„: P0 = P1 + P2 ; Q0 = 3 Å"(P1 - P2 ) ; cosÕ = ;
2
P02 + Q0
Q0
Icz = I Å" cosÕ ; Ib = Icz Å" .
P0
7.5. CHARAKTERYSTYKI REGULACYJNE PRZY STAA
YM MOMENCIE
Wykonujemy pomiary zwiększając w sposób płynny częstotliwość napięcia
na wyjściu przemiennika częstotliwości, przy silniku obciążonym stałą wartością mo-
mentu (dopóty zmieniamy położenie suwaka autotransformatora w każdym punkcie pomia-
rowym , aż uzyskamy zadaną stałą wartość umownej masy mo).
Tablica wyników pomiarów i obliczeń
Pomiary Obliczenia
Lp.
f U I P1 P2 n mo P Q M Puż
cosÕ ·
Hz V A W W obr/min kg W var - Nm W -
P
Wzory do obliczeÅ„: P = P1 + P2 ; Q = 3 Å"(P1 - P2 ) ; cosÕ = ;
P2 + Q2
Puż
M = 5,49 Å" mo ; Puż = 0,105 Å" M Å" n ; · = .
P
45
Laboratorium elektrotechniki
Opracowanie sprawozdania
1. Wykorzystując wyniki pomiarów i obliczeń uzyskane w p. 7.4, wykreślamy charaktery-
styki: U , n , cos Õ , I , Icz , Ib = f...(f) . Przedstawiamy teoretyczne uzasadnienie otrzyma-
nych zależności (wykresów).
2. Wykorzystując wyniki pomiarów i obliczeń uzyskane w p. 7.5, wykreślamy charaktery-
styki: I , cos Õ , n , P , Puż , · = f...(f) . Przedstawiamy teoretyczne uzasadnienie otrzyma-
nych zależności (wykresów).
3. Formułujemy własne spostrzeżenia, uwagi i wnioski, dotyczące przeprowadzonych badań
i uzyskanych wyników.
Zakład Systemów Informatycznych Imiona i nazwiska ćwiczących Rok Grupa Zespół
i Trakcyjnych w Transporcie II
1.
Dzień: Godz.
LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI
2.
Data wykonania ćwiczenia
Ćwiczenie 7. 3.
4.
Badanie silników indukcyjnych
Podpis prowadzÄ…cego
7.1. Charakterystyki biegu jałowego
Pomiary Obliczenia
Lp.
U1 U2 U3 I n U P0 Icz Ib
cosÕ Õ "P0
V V V A - °
obr/min V W A A W
1
2
3
4
5
6
U1 + U2 + U3
U = ; P0 = 3Å"U Å" I Å" cosÕ ; Icz = I Å" cosÕ ; Ib = I Å" sinÕ ;
3
2
"P0 = P0 - 3R Å" I ( R = 19 &! ).
f f
7.2. Charakterystyki obciążeniowe
Pomiary Obliczenia
Lp. U1 U2 U3 I n mo s P M Puż
cosÕ ·
V V V A - obr/min kg % W Nm W -
1
2
3
4
5
6
7
8
n1 - n Puż obr
s = ; P = 3Å"U Å" I Å" cosÕ ; M = 3,89 Å" mo ; Puż = 0,105 Å" M Å" n ; · = ; n1 = . . . . . .
n1 P min
7.3. Praca trójfazowa i jednofazowa (przy obniżonym napięciu)
Pomiary Obliczenia
Lp. U1 U2 U3 I n mo s P M Puż
cosÕ ·
V V V A - obr/min kg % W Nm W -
1
2
n1 - n Puż
s = ; M = 3,89 Å" mo ; Puż = 0,105Å" M Å" n ; · = ;
n1 P
praca trójfazowa (1): P = 3Å"U Å" I Å" cosÕ ; praca jednofazowa (2): P = U Å" I Å" cosÕ .
Dane do wyznaczenia składnika typu B niepewności pomiarów w p. 7.1  7.3
Oznaczenie Rodzaj przyrzÄ…du (a  analogowy, c  cyfrowy)
Zakresy ustawiane
przyrządu i jego niedokładność: (a) klasa; (c) błąd względny
przy pomiarach
lub wielkości odczytu + liczba cyfr na ostatniej pozycji wyświetlacza
V1 ; V2 ; V3 (a)
A (a)
(a)
cos Õ
n automatycznie (c) 0,05 % odczytu + 1 cyfra
mo automatycznie (c) 0,3 % odczytu + 1 cyfra
7.4. Charakterystyki regulacyjne przy biegu jałowym
Pomiary Obliczenia
Lp. f U I P1 P2 n P0 Q0 Icz Ib
cosÕ
Hz V A W W obr/min W var - A A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
P0 Q0
P0 = P1 + P2 ; Q0 = 3 Å"(P1 - P2 ) ; cosÕ = ; Icz = I Å" cosÕ ; Ib = Icz Å" .
2
P0
P02 + Q0
Dane do wyznaczenia składnika typu B niepewności pomiarów w p. 7.4
Oznaczenie Rodzaj przyrzÄ…du (a  analogowy, c  cyfrowy)
Zakresy ustawiane
przyrządu i jego niedokładność: (a) klasa; (c) błąd względny
przy pomiarach
lub wielkości odczytu + liczba cyfr na ostatniej pozycji wyświetlacza
V (a)
A (a)
W1 ; W2 (a)
n automatycznie (c) 0,05 % odczytu + 1 cyfra
mo automatycznie (c) 0,3 % odczytu + 1 cyfra
f automatycznie (c) 0,1 % odczytu + 1 cyfra